Der Arktische Ozean war keine karge Eiswüste, sondern vielmehr ein Nährboden für die Entwicklung von Kälteanpassungen bei Meeresfischen. Das belegt die Untersuchung fossiler Ohrsteine (Otolithen) von Fischen, die während einer Expedition an Bord des schwedischen Eisbrechers Oden in Tiefseesedimenten gefunden wurden. Dieses Ergebnis ist die wichtigste Schlussfolgerung einer neuen wissenschaftlichen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Nature Communications, die aus einem von der Universität Stockholm koordinierten EU-Projekt hervorgegangen ist und bei der die einzigartigen Analyseeinrichtungen des Alfred-Wegener-Instituts zum Einsatz kamen.
Direkter Nachweis früheren Wirbeltierlebens
Der Ursprung dieser Studie war eine spannende, klassische wissenschaftliche Entdeckung: eine unerwartete Beobachtung, die einem Menschen bei der Forschung plötzlich in den Sinn kommt. Während das EU-Projekt EFICA (European Fish Inventory of the Central Arctic Ocean) darauf ausgelegt war, die heutigen Fischbestände mithilfe von Ultraschall und Fischfängen zu kartieren, tauchte plötzlich ein spannender Beleg aus der Vergangenheit auf. Als die erste Bodenprobe aus einer Tiefe von 1.318 Metern an Deck gelangte, entdeckten mehrere Expeditionsteilnehmende sofort einen Fischotolithen: eine kleine mineralische Struktur im Fischkopf.
Otolithen aus Sedimenten liefern direkte Hinweise auf vergangenes Wirbeltierleben im zentralen Arktischen Ozean - einer Region, in der solche fossilen Belege äußerst selten sind. Darüber hinaus deutet das Vorkommen von Fischen generell auf ein lebendiges marines Ökosystem hin, denn Fische sind Schlüsselorganismen im Nahrungsnetz. Ihr Vorkommen weist auf das Vorhandensein von Plankton hin, das den Fischen als Nahrung dient, und die Fische selbst sind wiederrum Nahrung für Seevögel und Meeressäuger. „Wir mussten große Sedimentmengen sorgfältig durchsieben, um die Otolithen zu finden, aber die Mühe hat sich gelohnt – Otolithen bieten eine neue Möglichkeit, vergangene arktische Ökosysteme zu untersuchen“, sagt Flor Vermassen, Forscher am Institut für Geowissenschaften der Universität Stockholm.
Fischverbreitung in den letzten 50.000 Jahren
Je genauer die Forschenden die erste Bodenprobe untersuchten, desto mehr Otolithen fanden sie. Auch vier weitere Proben von verschiedenen Standorten im Arktischen Ozean enthielten Otolithen. Insgesamt wurden 256 Otolithen gesammelt, die im Durchschnitt eine Größe von 5 × 2 × 1 Millimeter aufwiesen. Analysiert wurde das Material mithilfe der hochmodernen C-14-Datierungsanlage MICADAS am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). So konnte das Forschungsteam den Zeitpunkt abzuschätzen, zu dem die Otolithen vor Tausenden von Jahren in den Sedimenten abgelagert wurden. Diese detaillierten Analysen der Otolithen, einschließlich der Artenbestimmung und der Radiokarbondatierung, enthüllten die Verbreitungsmuster zweier in der Arktis endemischer Fischarten – des Polardorschs (Boreogadus saida) und Eisdorschs (Arctogadus glacialis) – über die letzten 50.000 Jahre hinweg. AWI-Biologin Kim Vane erklärt: „Die Analyse dieser winzigen Otolithen war eine ziemliche Herausforderung. Doch durch detaillierte mikroskopische Untersuchungen konnten wir neben der Artenzusammensetzung sogar die Größe und das Alter der Fische zum Zeitpunkt ihres Todes vor Tausenden von Jahren rekonstruieren.“
Überleben der Fische und Artentrennung
Die Analysen zeigten: Die beiden in der Arktis endemischen Fischarten überlebten vor 48.000–35.000 Jahren im zentralen arktischen Becken bei 87–89° Nord die rauen Bedingungen der Eiszeit, eine Zeit, von der angenommen wird, dass die Produktivität des Ökosystems sehr begrenzt war und somit auch die Nahrungsverfügbarkeit für Fische. Sie tauchten wieder auf, als sich das Klima zu Beginn des Holozäns vor 12.000 Jahren erwärmte. Die dazwischenliegende Periode, das sogenannte Letzte Glaziale Maximum (LGM), war die kälteste und eisreichste Zeit, in der riesige Eisschilde weite Teile Nordamerikas, Europas und Asiens bedeckten. Auf dem Höhepunkt des Letzten Glazialen Maximums vor 20.000 Jahren überlebte der Eisdorsch (jedoch nicht der Polardorsch) in Refugien nördlich von Grönland, wahrscheinlich in von Meereis umgebenen offenen Wassergebieten (Polynien). AWI-Biologe Dr. Hauke Flores erläutert: „Unsere weit in die letzte Eiszeit zurückreichenden Fossilienfunde zeigen, dass diese beiden Fischarten eher als ‚Eiszeitarten‘ betrachtet werden sollten. Die derzeitige Erwärmung wird dazu führen, dass bald die Grenzen ihrer evolutionären Anpassung erreicht werden.“
Arktische Arten und Klimaerwärmung
Im Jahr 2024 überschritt die globale Durchschnittstemperatur erstmals in der Geschichte der Menschheit den Wert des 19. Jahrhunderts um mehr als 1,5 °C. Das Meereis, das die tiefen Becken und Unterwasserrücken des zentralen Arktischen Ozeans bedeckt, wird zunehmend dünner, jünger und dynamischer, während die Temperaturen in mittleren Wasserschichten weiter ansteigen. Eine weitere anthropogene Klimaerwärmung dürfte bald die thermische Toleranz der kälteangepassten Tiere, wie Arktischer Dorsch und Polardorsch, überschreiten. Die Ausbreitung borealer Arten wie des Atlantischen Kabeljaus und des Pazifischen Pollacks nach Norden wird den Wettbewerb und die Räuber-Beute-Beziehungen im pelagischen System der Arktis verstärken und die beiden kälteangepassten Fische weiter unter Druck setzen.
Diese Studie wurde von der Europäischen Kommission, dem Schwedischen Forschungsrat VR, dem Schwedischen Polarforschungssekretariat und der Programmorientierten Forschung der Helmholtz-Gemeinschaft in der IV. Forschungsperiode finanziert. Die beteiligten Institutionen waren die Universität Stockholm und das Alfred-Wegener-Institut – Helmholtz-Institut für Polar- und Meeresforschung in Deutschland.
Originalpublikation
Julek Chawarski, Flor Vermassen, Kim Vane, Hauke Flores, Jutta Wollenburg, Hendrik Grotheer, Claudia Morys, Nicole Hildebrandt, Helen K. Coxall & Pauline Snoeijs-Leijonmalm: Survival and divergence of Arctic endemic cod species during 50,000 years of climate change; Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-78810-4
