Effects of ocean acidification and warming on microzooplankton communities

Horn, Henriette Gesine

Among the environmental stressors affecting the oceans, warming and acidification have been identified as two of the most important ones. Currently, the understanding of the effects of the two stressors on plankton communities forming the base of the food web is still incomplete. Data availability for long-term effects, interactions effects of the two stressors and effects on a community level is limited, especially for microzooplankton. The aim of this work was to investigate the effects of warming and high CO2 on microzooplankton on a community level. The results showed that a stronger effect of warming than of elevated CO2 can be expected for coastal microzooplankton communities with respect to realistic IPCC end-of-century scenarios. As previously suggested, indirect effects of high CO2 due to changes in the phytoplankton community composition and food quality were found to be more important than direct ones. Most likely, this can be attributed to the high tolerance of estuarine plankton communities to fluctuations in pCO2 occurring already today. In contrast, warming can be expected to directly affect microzooplankton in terms of higher growth and grazing rates, thus strengthening the coupling with phytoplankton. However, the interactions of warming and acidification were shown to be additionally affected by nutrient concentrations. Overall, the results highlight the significance of mesocosm studies at the community level under close-to-natural conditions including trophic interactions when assessing the effects of climate change. Moreover, they emphasize the importance of multiple-stressor experiments conducted during different seasons.

Innerhalb der Umweltfaktoren, von denen Auswirkungen auf die Meere zu erwarten sind, gehören Erwärmung und Versauerung zu den beiden wichtigsten. Zur Zeit ist das Verständnis der Effekte dieser beiden Stressfaktoren auf die Planktongemeinschaften an der Basis des Nahrungsnetzes jedoch noch immer lückenhaft. Zudem ist die Datenverfügbarkeit in Bezug auf Langzeitwirkungen, Interaktionen der beiden Stressfaktoren, sowie Auswirkungen auf der Ebene von Gemeinschaften sehr begrenzt, insbesondere für das Mikrozooplankton. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Effekte von Erwärmung und erhöhten CO2-Konzentrationen auf Gemeinschaftsebene zu untersuchen. Die Ergebnisse weisen auf stärkere Auswirkungen von Erwärmung im Vergleich zur Versauerung hin, wenn man im Rahmen realistischer IPCC-Szenarien für das Ende des 21. Jahrhunderts bleibt. Wie bereits von anderen Studien angedeutet, waren indirekte Folgen der Versauerung aufgrund der Änderung der Artenzusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaft und der Nahrungsqualität wichtiger als direkte Folgen. Dieser Effekt beruht höchstwahrscheinlich auf der hohen Toleranz ästuariner Planktongemeinschaften gegenüber den heutzutage bereits auftretenden CO2-Fluktuationen. Im Gegensatz dazu werden vornehmlich direkte Auswirkungen der Erwärmung auf Mikrozooplankton erwartet, die zu höheren Wachstums- und Fraßraten führen können und damit zu einer engeren Kopplung an das Phytoplankton. Allerdings wurden die Interaktionen von Erwärmung und Versauerung zusätzlich von der Nährstoffkonzentration beeinflusst. Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse die Wichtigkeit von Mesokosmos-Experimenten auf der Ebene von Gemeinschaften, wenn es um die Einschätzung der Auswirkungen des Klimawandels geht, da sie naturnahe Bedingungen bieten und trophische Interaktionen miteinbeziehen. Zudem zeigt sich deutlich, wie wichtig bei Experimenten die Kombination mehrerer Stressfaktoren und die Durchführung während verschiedener Jahreszeiten ist.

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Horn, Henriette: Effects of ocean acidification and warming on microzooplankton communities. 2016.

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