The Arctic is changing rapidly due to climate change. It is not only affected by increasing surface temperatures, but also by warm water from the Atlantic, which is flowing in more and more – changing the structures and functions of the ecosystem as it also leads to species from warmer regions, like jellyfish, arriving in the Arctic. Using DNA metabarcoding, researchers from the Alfred Wegener Institute have now been able to prove for the first time that these jellyfish serve as food for amphipods on Svalbard during the polar night and thus play a greater role in Arctic food webs than previously assumed. They present their findings in a recent article in the journal Frontiers in Marine Science (doi: 10.3389/fmars.2024.1327650).
In den letzten Jahren hat salzhaltiges, warmes Wasser aus dem Atlantik immer häufiger seinen Weg in die europäische Arktis gefunden. Auch die norwegische Inselgruppe Spitzbergen steht unter dem Einfluss dieser „Atlantifizierung“: Der Kongsfjord an der Westküste ist in ein atlantisches Regime übergegangen; die Wassertemperatur in der Polarnacht (November bis Februar) hat sich um etwa 2 Grad Celsius pro Jahrzehnt erwärmt. Diese Veränderungen führen auch zu biotischen Verschiebungen, denn mit dem warmen Atlantikwasser strömen auch Arten aus wärmeren Gewässern in die Arktis. „Besonders einige Quallenarten neigen dazu, sich polwärts und in der Arktis auszubreiten“, sagt Charlotte Havermans, Leiterin der Nachwuchsgruppe ARJEL am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Als wir in der Polarnacht 2022 im Kongsfjord waren, wimmelte es zu unserer Überraschung im Fjord nur so vor Quallen verschiedener Arten und Lebensstadien. Sie schienen im Winter das dominierende Zooplankton zu sein.“
In der Vergangenheit galten Quallen als trophische Sackgasse in marinen Nahrungsnetzen, aber aktuelle Studien legen nahe, dass sie wichtige Beutetiere für wirbellose Meerestiere und Fische sind. „Daher fragten wir uns, ob die Quallen im Kongsfjord auch als Nahrung für andere Organismen dienen, insbesondere in der dunklen Jahreszeit der Polarnacht, in der andere Nahrungsquellen begrenzt sind“, sagt Havermans. Um diese Frage zu beantworten, untersuchte sie mit Annkathrin Dischereit aus ihrem Team den Mageninhalt verschiedener Flohkrebsarten (Amphipoden). Über einen Monat lang haben sie während der Polarnacht mit Köderfallen und Handnetzen regelmäßig Proben von vier verschiedenen Amphipoden-Arten gesammelt (Gammarus oceanicus, G. setosus, Orchomenella minuta and Anonyx sarsi).
Quallen sind fester Bestandteil der Ernährung von Flohkrebsen während der Polarnacht
Mit Hilfe von DNA-Metabarcoding haben die AWI-Forschenden das Nahrungsspektrum der kleinen Krebstiere bestimmt. Diese hochmoderne Methode kann kurze Genfragmente im Magen aufspüren, die dann mit genetischen Referenzdatenbanken verglichen werden, um die Beutetierarten zu identifizieren, zu denen die Fragmente gehören. „Wir fanden eine große Anzahl von Quallen-Sequenzen in den Mägen der Amphipoden, von den größten Quallen im Fjord bis hin zu winzigen Nesseltierchen“, erklärt Charlotte Havermans. Über das DNA-Metabarcoding konnte das AWI-Team auch bei schon stark verdautem Mageninhalt nachweisen, daß Quallen und andere Organismen als Nahrung dienen. „Wir konnten zum ersten Mal zeigen, dass sich Amphipoden-Aasfresser von den Überresten von Quallen ernähren. Das wurde bisher nur in experimentellen Umgebungen gezeigt.“
Alle untersuchten Arten ernährten sich sowohl pflanzlich als auch tierisch. Neben Quallen waren Krustentiere und Makroalgen weitere wichtige Bestandteile der Ernährung einiger Arten, während Fischarten wie der Polardorsch oder der Schneckenfisch eine wichtige Rolle bei anderen Arten spielt. Es bleibt zu klären, ob sich die Amphipoden von Eiern, Larven, Aas oder Kot der Fische ernähern. Auch muss weiter erforscht werden, ob Quallen nur im Winter als „Überlebensnahrung“ dienen oder in allen Jahreszeiten zur regulären Beute dieser Organismen gehören. „Wir sind immer davon ausgegangen, dass der Nährwert von Quallen gering ist, aber das ist bisher nur für weniger als eine Handvoll Arten erforscht und hängt auch von den untersuchten Geweben ab.“
Original publication
Dischereit A, Beermann J, Lebreton B, Wangensteen OS, Neuhaus S and Havermans C (2024) DNA metabarcoding reveals a diverse, omnivorous diet of Arctic amphipods during the polar night, with jellyfish and fish as major prey. Frontiers in Marine Science. doi: 10.3389/fmars.2024.1327650
