Tiefbohrung im See: Sedimente liefern neue Erkenntnisse zur Evolution

Je älter und stabiler ein Ökosystem ist, umso langlebiger sind die dort beheimateten Arten. Diese neuen Erkenntnisse zur Evolution konnte ein internationales Forscherteam im Ohridsee gewinnen. Die Forschungsarbeiten wurden vom BMBF gefördert.

Bohrplattform für die Tiefbohrung im Ohridsee
Bohrplattform für die Tiefbohrung im Ohridsee: Dort fanden im Jahr 2013 mehrere Tiefbohrungen eines internationalen Forscherteams statt, um Daten zur Klima- und Evolutionsgeschichte zu gewinnen. 

  © Thomas Wilke, Universität Gießen

Der 1,4 Millionen Jahre alte Ohridsee an der Grenze zwischen Albanien und Nordmazedonien ist nicht nur der älteste, sondern mit mehr als 300 endemischen Spezies auch der artenreichste See in Europa. Zahlreiche Arten von Muscheln, Schnecken oder Fische kommen nur in diesem Gewässer vor. Am bekanntesten ist die mit bunten Flecken gezeichnete Ohridforelle.

Für die Wissenschaft sind insbesondere die Sedimentablagerungen am Grund des Sees von großem Wert: Dort finden sich wichtige Hinweise zur Klima- und Evolutionsgeschichte. Daher fanden 2013 im Rahmen des International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) mehrere Tiefbohrungen eines internationalen Forscherteams im Ohridsee statt, um entsprechende Daten zu gewinnen. 

Bei der tiefsten Bohrung wurde in einer Wassertiefe von 245 Metern mehr als 560 Meter in die Sedimentschichten vorgedrungen. Den hierbei geborgenen Sedimentkern untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den vergangenen Jahren – um etwa Veränderungen bei den Niederschlägen auf langen Zeitskalen auf die Spur zu kommen. Durch den Abgleich der geochemischen Daten und Pollenvorkommen im Sediment mit modernen Klimamodellen werden Ursachen für Klimaveränderungen entschlüsselt.

Zugleich sind Rückschlüsse auf Evolutionsereignisse seit der Entstehung des Sees möglich. Dieser Frage ist ein Forscherteam unter Leitung der Justus-Liebig-Universität Gießen und der Universität Köln nachgegangen. Sie analysierten die in den unzähligen Schichten des Sedimentkerns gewonnenen Fossile von über 150 Kieselalgenarten. Diese sogenannten Diatomeen verfügen über eine harte Hülle aus Siliziumdioxid und sind relativ unverwüstlich. Somit können Spuren der Kieselalgen auch nach mehreren Hunderttausend oder sogar Millionen Jahren noch im Sediment nachgewiesen werden. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das Forscherteam unlängst in einer Studie in der Fachzeitschrift „Science Advances". Die Forschungsarbeiten wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Projekts ICDP OHRIDSEE gefördert.

Die Untersuchungen zeigen, dass kurz nach der Bildung des Sees die meisten neuen Arten innerhalb von wenigen Tausend Jahren entstanden. Viele von ihnen starben jedoch in dem damals verhältnismäßig kleinen und flachen See auch sehr schnell wieder aus. Das Forschungsteam erklärt dies damit, dass junge Seen von geringer Größe viele neue ökologische Möglichkeiten bieten, aber auch besonders sensibel auf Schwankungen bei den Temperaturen, beim Wasserspiegel oder der Nährstoffversorgung reagieren. Nachdem der See tiefer und größer wurde, verlangsamten sich die Prozesse zur Bildung neuer Arten sowie ihr Aussterben. Die Arten hatten im See ihre jeweilige ökologische Nische gefunden und mussten wenig untereinander konkurrieren. Sie konnten auch mit veränderten Umweltfaktoren gut zurechtkommen.

Die neue Erkenntnis, dass sich im Laufe der Entwicklung des Ohridsees eine dynamische Ansammlung von kurzlebigen Arten in eine stabile Gemeinschaft langlebiger Arten wandelt, liefert ein neues Verständnis der evolutionären Dynamik. Die Studie hat damit auch eine große Bedeutung für die künftige Biodiversitätsforschung. Mithilfe der winzigen Kieselalgen konnte erstmals über einen Zeitraum von 1,4 Millionen Jahren die Entstehung und das Aussterben von Arten in einem geschlossenen Ökosystem analysiert werden.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Ökosysteme mit zunehmendem Alter stabiler werden und besser mit natürlichen Klimaschwankungen zurechtkommen“, sagt der Leiter der Studie, Prof. Thomas Wilke von der Universität Gießen. „Das heißt aber nicht, dass sie nicht kippen können. Wir sehen im Moment große Veränderungen im Ohridsee, die uns zeigen, wie gestresst das Ökosystem dort ist." Hierbei spielen die Wasserverschmutzung und die immer stärkere touristische Nutzung eine große Rolle. Aber auch invasive Arten gelangen in den See. „Die langfristigen Folgen lassen sich heute noch gar nicht abschätzen“, betont Wilke.