Meereswärmewellen verlagern die Nettoprimärproduktion des Ozeans von den Tropen zu den Polen

Warum Meereswärmewellen für Meeresleben und Menschen wichtig sind

Kürzliche Episoden extremer Meereswärme, bekannt als Meereswärmewellen, sind nicht nur unangenehm für Meeresorganismen. Sie ordnen still und leise neu, wo der Ozean den Großteil seiner lebenserhaltenden pflanzlichen Substanz produziert. Diese Studie zeigt, dass sich während solcher Hitzeperioden der Motor mariner Nahrungsnetze von den Tropen zu den Polen verlagert — mit wichtigen Folgen für Fischerei, Kohlenstoffspeicherung und Küstengemeinden, die vom Meer abhängen.

Verborgene Motoren des Lebens im Meer

An der Basis des marinen Nahrungsnetzes stehen winzige treibende Pflanzen, das Phytoplankton. Zusammen leisten sie die Nettoprimärproduktion, den Prozess, bei dem Sonnenlicht und Nährstoffe in organische Substanz umgewandelt werden, die alles vom kleinen Fisch bis zum Wal ernährt und zugleich den globalen Kohlenstoffkreislauf mitprägt. Diese Produktivität ist ungleich verteilt. Küstenregionen und Gebiete, in denen nährstoffreiche Tiefenwasser an die Oberfläche aufsteigen, sind besonders produktiv, und viele dieser Zonen fallen mit großen marinen Ökosystemen zusammen — den belebten Küstenmeeren, die fast den gesamten weltweiten Fischfang tragen.

Was passiert, wenn der Ozean sich erwärmt

Meereswärmewellen sind langanhaltende Episoden, in denen die Oberflächengewässer deutlich wärmer sind als üblich. Mithilfe von Satellitendaten von 1998 bis 2018 und Ozean-Reanalyse-Daten verglichen die Autorinnen und Autoren „gewöhnliche“ warme Perioden mit echten Meereswärmewellen. Sie untersuchten, wie Temperatur, Licht und Nährstoffe zusammenspielen und die Ozeanproduktivität verändern, und sie trennten Veränderungen, die direkt mit der Temperatur zusammenhängen, von solchen, die durch andere Faktoren wie veränderte Strömungen, Planktongemeinschaften oder Nährstoffzufuhr getrieben werden. Dieser Ansatz erlaubte ihnen, nicht nur zu messen, wie stark sich die Produktivität änderte, sondern auch, welche Prozesse am meisten verantwortlich waren.

Eine globale Verschiebung von den Tropen zu den Polen

Die Analyse ergab ein auffälliges Muster. Während Meereswärmewellen sinkt die Produktivität beständig in niedrig-latitudinalen tropischen und subtropischen Gewässern, steigt jedoch in höheren Breiten und in vielen Küstenregionen. Insgesamt verlieren niedrigere Breiten 4 bis 10 Prozent ihrer üblichen Produktivität, während Gewässer hoher Breiten 4 bis 21 Prozent gewinnen. Große marine Ökosysteme reagieren besonders stark, mit Produktivitätsanomalien, die nahezu doppelt so groß sind wie der globale Durchschnitt. Das bedeutet, dass sich während extremer Erwärmungsereignisse der „grüne Gürtel“ ozeanischer Aktivität vorübergehend polwärts verschiebt und die Regionen umverteilt, die am stärksten marine Nahrungsnetze antreiben und die Fischerei stützen.

Warum verschiedene Regionen entgegengesetzt reagieren

Die gegensätzliche Reaktion lässt sich durch die Ausgangsbedingungen erklären. Tropische und subtropische Meere sind warm, hell beleuchtet und chronisch nährstoffarm. Zusätzliche oberflächliche Erwärmung verstärkt dort meist die Schichtung der Wassersäule, unterbricht die Nährstoffzufuhr von unten, verdünnt Phytoplanktonbestände und verringert die Produktivität. Hohe Breitengrade und viele Auftriebsregionen sind dagegen kühler und nährstoffreich, aber stärker durch Licht begrenzt. An diesen Orten gehen dieselben Wetterlagen, die Meereswärmewellen auslösen, oft mit klareren Himmeln und höherer Lichtintensität einher. Weil dort Nährstoffe relativ reichlich vorhanden sind, können Phytoplanktongemeinschaften die helleren Bedingungen nutzen, sodass die Produktivität trotz steigender Temperaturen stabil bleibt oder zunimmt.

Wenn die Temperatur das Steuer übernimmt

Unter gewöhnlich warmen Bedingungen werden die meisten Jahr-zu-Jahr-Schwankungen der Produktivität von Prozessen bestimmt, die sich nicht einfach an der Temperatur orientieren, etwa komplexe Veränderungen im Nahrungsnetz. Während Meereswärmewellen ändert sich dieses Gleichgewicht. In nahezu vier Fünfteln des globalen Ozeans und in den meisten großen marinen Ökosystemen werden Produktivitätsvariationen eng mit der Erwärmung der Oberflächengewässer verknüpft. Das bedeutet nicht, dass die Temperatur allein die Biologie steuert, zeigt aber, dass viele physikalische und ökologische Reaktionen mit der Hitze gebündelt auftreten und die Ökosysteme weniger flexibel in ihrer Reaktion werden.

Was das für den zukünftigen Ozean bedeutet

Da der Klimawandel Meereswärmewellen häufiger, länger und intensiver macht, wird der Ozean wahrscheinlich wiederholt Phasen erleben, in denen die Produktivität in nährstoffarmen niedrigen Breiten gedämpft und in kühleren, nährstoffreichen hohen Breiten verstärkt wird. Diese sich abzeichnende Verschiebung gibt Anlass zur Sorge für tropische und subtropische Regionen, in denen viele Küstengemeinden bereits stark von marinen Ressourcen abhängen. Die Studie unterstreicht, dass Wissenschaftlerinnen und Entscheidungsträger zur Einschätzung und Steuerung zukünftiger mariner Ökosysteme nicht nur die schrittweise Erwärmung berücksichtigen müssen, sondern auch die scharfen, kurzzeitigen Extremereignisse, die vorübergehend verändern können, wo der Ozean den größten Teil seiner biologischen Arbeit leistet.

Zitation: Bian, C., Zhao, Z., Holbrook, N.J. et al. Marine heatwaves shift ocean net primary productivity from the tropics toward the poles. Nat Commun 17, 4624 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71238-w

Schlüsselwörter: Meereswärmewellen, Ozeanproduktivität, Phytoplankton, Klimawandel, große marine Ökosysteme