Die El Niño-Southern Oscillation (ENSO) ist der stärkste Motor der jährlichen Klimavariabilität auf dem Planeten und ihr Einfluss auf die Ozeane der Welt ist tiefgreifend. ENSO hat zwei verschiedene Phasen: El Niño, gekennzeichnet durch überdurchschnittliche Meeresoberflächentemperaturen im zentralen und östlichen Pazifik, und La Niña, die kühlere Meeresoberflächentemperaturen bringt. Das sind nicht nur abstrakte Klimaanomalien, sie verändern die Meeresumwelt physisch um, was kaskadierende Effekte auslöst, die sich von mikroskopischem Phytoplankton bis hin zu den größten kommerziellen Fischereien ausbreiten. Zu verstehen, wie El Niño und La Niña die Ozeanbedingungen verändern, ist von grundlegender Bedeutung für das Management von Meeresökosystemen und den menschlichen Gemeinschaften, die von ihnen abhängen.

Der Motor des Ozeans: Wie der ENSO-Zyklus funktioniert

Um die biologischen und wirtschaftlichen Folgen von ENSO zu verstehen, muss man zuerst die grundlegenden Mechanismen des normalen Zustands des Pazifischen Ozeans erfassen. Unter neutralen Bedingungen wehen starke Passatwinde von Ost nach West über den äquatorialen Pazifik. Diese Winde schieben warmes Oberflächenwasser in Richtung des westlichen Pazifiks und schaffen ein riesiges Becken mit warmem Wasser in der Nähe von Indonesien und Australien. Dieser Prozess führt dazu, dass kühleres, nährstoffreiches Wasser aus den Tiefen des Ozeans entlang der Küste Südamerikas und im äquatorialen östlichen Pazifik gut aufsteigt. Dieser Anstieg von kaltem, nährstoffreichem Wasser ist die Grundlage eines der weltweit produktivsten marinen Ökosysteme, die massive Populationen von Sardellen, Sardinen und anderen Futterfischen unterstützen.

El Niño Breakdown

Während eines El Niño-Ereignisses werden die Passatwinde deutlich schwächer. Dadurch kann der warme Wasserpool, der normalerweise im westlichen Pazifik liegt, nach Osten schwappen und sich über den gesamten äquatorialen Pazifik ausbreiten. Die Vertiefung des thermoklins (die Grenze zwischen warmem Oberflächenwasser und kaltem Tiefenwasser) im östlichen Pazifik schließt effektiv die Nährstoffversorgung ab, indem verhindert wird, dass das kalte, nährstoffreiche Wasser an die Oberfläche gemischt wird. Das Ergebnis ist eine dramatische Verschiebung in der Ozeanökologie: Primärproduktivität bricht zusammen und das Nahrungsnetz beginnt sich in dem zu entwirren, was einst hochproduktive Gewässer waren.

Die La Niña Intensivierung

La Niña ist in vielerlei Hinsicht das Gegenteil. Die Passatwinde verstärken sich ungewöhnlich, drücken noch mehr warmes Wasser in den westlichen Pazifik und verstärken den Auftrieb von kaltem Wasser im östlichen Pazifik. Die Thermokline wird flacher und der Auftrieb von Nährstoffen wird intensiver. Während dies zu einem Boom der biologischen Produktivität im östlichen Pazifik führen kann, kann es auch ungewöhnlich kalte und störende Bedingungen für Meeresarten bringen, die sie nicht gewohnt sind, Migrationsmuster und Bruterfolg verändern.

Umschreiben der Ozeane Thermalkarte und Nährstoffzyklus

Die unmittelbarste und messbarste Auswirkung von ENSO ist die physikalische Transformation des Temperaturprofils der Ozeane, die direkte Auswirkungen auf die Verbreitung mariner Arten und die Verfügbarkeit von Nahrung hat.

Anomalien der Meeresoberflächentemperatur

Das charakteristische Merkmal von El Niño ist die weit verbreitete Erwärmung des zentralen und östlichen Pazifiks. Diese Wärme kann extrem genug sein, um weit verbreitete Korallenbleichen auf den Pazifikinseln von Kiribati bis zu den Galapagosinseln zu verursachen. Arten, die an kühlere Gewässer gewöhnt sind, wie der Humboldt-Pinguin oder bestimmte Felsenfischarten, können ihren Lebensraum komprimiert oder eliminiert finden. Umgekehrt bringt La Niña kühlere Meeresoberflächentemperaturen, die die Lebensräume tropischer Arten stören und die Palette von Kaltwasserarten weiter zum Äquator hin erweitern können.

Upwelling, Thermokline und Nährstoffverfügbarkeit

Die Produktivität des Ozeans hängt direkt mit der Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor zusammen. Der Auftriebsprozess bringt diese Nährstoffe aus der Tiefe des Ozeans an die sonnenbeschienene Oberfläche, wo sie das Wachstum von Phytoplankton fördern. Während El Niño bedeutet die Vertiefung der Thermokline im östlichen Pazifik, dass das aufgewühlte Wasser wärmer und viel ärmer ist. Die Phytoplanktonblüte, die Basis des marinen Nahrungsnetzes, kann nicht materialisieren. Die Chlorophyllkonzentrationen, gemessen von Satelliten, sinken ab. Diese Verringerung der Primärproduktivität ist der erste Domino, der fällt, was zu Nahrungsmittelknappheit auf jeder Ebene der Nahrungskette führt. Während La Niña kann der verstärkte Auftrieb diese Produktivität aufladen, was zu einer der höchsten biologischen Produktivitäten führt, die im Ozean zu sehen sind.

Cascading-Effekte durch das Marine Food Web

Die durch ENSO verursachten physikalischen Veränderungen erzeugen eine Kaskade ökologischer Auswirkungen, die sich im Nahrungsnetz bewegen, von Primärproduzenten bis hin zu Top-Raubtieren. Diese Auswirkungen variieren je nach Region und Art, aber das Gesamtmuster ist eines von erheblichen Störungen und Reorganisation.

Plankton und Futterfisch

Die Auswirkungen auf das Plankton bilden die Grundlage des ENSO-Effekts. Mit weniger Phytoplankton sinken auch die Zooplanktonpopulationen. Dies wirkt sich direkt auf die kleinen, schulischen Futterfische aus - wie die peruanischen Sardellen (Engraulis ringens)) und verschiedene Sardinenarten -, die sich von ihnen ernähren. Während El Niño erleben diese Fische schlechte Ernährungsbedingungen, was zu einem verminderten Wachstum, geringerem Fortpflanzungserfolg und hoher Sterblichkeit führt. Ihre Populationen können dramatisch zusammenbrechen und ihre Verteilung verändert sich oft, wenn sie nach kühleren, produktiveren Gewässern suchen. Einige Bestände bewegen sich entlang der Küste nach Süden, während andere weiter vor der Küste wandern. Die La Niña-Bedingungen ermöglichen es oft, dass sich die Futterfischpopulationen erholen und gedeihen.

Höhere Trophic Levels: Seabirds, Säugetiere und große Fische

Die Not der Futterfischpopulation eskaliert schnell zu höheren trophischen Ebenen. Seevögel sind besonders hart von El Niño betroffen. Arten wie der Blaufuß-Tropf, der Guanay-Kormoran und der Galapagos-Pinguine sind stark abhängig von reichlich Sardellen und Sardinen. Wenn diese Fischbestände zusammenbrechen oder sich außer Reichweite bewegen, verlassen Seevögel oft ihre Nester und Küken, was zu katastrophalem Brutversagen und Massensterben führt.

Meeressäugetiere, darunter Seelöwen, Pelzrobben und einige Delfine, leiden ebenfalls unter erheblichen Folgen. Schwangere Weibchen und junge Welpen sind besonders anfällig für Hunger, wenn ihre Beute knapp wird. Die kalifornischen Seelöwen-Rookeries auf den Kanalinseln haben mehrere Jahre sehr hohe Sterblichkeitsrate bei Welpen erlebt, die während starker El Niño-Ereignisse stark waren.

Große Raubfische wie tuna und Billfish durchlaufen große Verteilungsverschiebungen. Skipjack Thunfische bewegen sich beispielsweise während El Niño nach Osten und folgen dem wärmeren Wasser. Diese Verschiebung kann die Fanggründe für ganze Flotten völlig neu zeichnen, was zu politischen und wirtschaftlichen Konflikten über den Zugang zum Fischfang in verschiedenen ausschließlichen Wirtschaftszonen (AWZ) führt.

Korallenriffe und Küstenlebensräume

Die thermische Belastung durch El Niño ist ein Haupttreiber der globalen Korallenbleiche. Wenn die Ozeantemperaturen das normale Sommermaximum nur um wenige Grad überschreiten, treiben Korallen die in ihren Geweben lebenden symbiotischen Algen (Zoxanthellen) aus und machen sie weiß. Längere oder schwere Bleichungen können zu weit verbreitetem Korallensterben führen und die komplexe Lebensraumstruktur zerstören, die eine unglaubliche Vielfalt des Meereslebens unterstützt. Der 2015-2016 El Niño zum Beispiel löste ein globales Korallenbleichereignis aus, das die Riffe von Hawaii bis zum Great Barrier Reef beeinflusste und die Struktur und Funktion dieser lebenswichtigen Ökosysteme grundlegend veränderte. La Niñas kühlere Temperaturen können manchmal eine Erholung von thermischer Belastung bieten, aber seine verstärkten Stürme können physische Schäden an Riffstrukturen verursachen.

Auswirkungen des ENSO auf die Fischerei weltweit

Die durch ENSO verursachten biologischen Störungen haben direkte und oft schwerwiegende wirtschaftliche Folgen für die weltweite Fischerei, die Verschiebung der Fischbestände, die Schwankungen der Fangquoten und die gesamte wirtschaftliche Kalkül einer Fangsaison können auf den Kopf gestellt werden, was für die Festlegung nachhaltiger Fangbeschränkungen und die Gewährleistung der langfristigen Gesundheit der Fischbestände von entscheidender Bedeutung ist.

Die peruanische Sardelle: Eine Boom-and-Bust-Fischerei

Die peruanische Sardellenfischerei ist die größte einzelne Art der Welt, und sie ist extrem empfindlich gegenüber dem ENSO-Zyklus. Dieser kleine, kurzlebige Fisch gedeiht in den kalten, nährstoffreichen Gewässern des Humboldt-Stroms. Während El Niño-Ereignissen kann der Bestand spektakulär zusammenbrechen. Der El Niño von 1972-73 führte zusammen mit Überfischung zu einem dramatischen Zusammenbruch des Sardellenbestands, der die peruanische Fischereiindustrie dezimierte und Schockwellen durch den globalen Fischmehlmarkt schickte. Dieses Ereignis dient als klassische Fallstudie für Missmanagement der Fischerei und die Gefahren, Umweltsignale zu ignorieren. Heute verwenden peruanische Fischereimanager ENSO-Prognosen, um mehr vorsorgliche Quoten festzulegen, aber die Industrie bleibt dem Klimazyklus ausgeliefert. Während La Niña erholt sich der Sardellenbestand typischerweise schnell und macht ihn zu einer widerstandsfähigen, wenn auch volatilen Ressource.

Pazifischer Lachs und die River-Ocean Connection

Lachse sind anadrom, was bedeutet, dass sie im Ozean leben, aber in Süßwasserströme zurückkehren, um zu laichen. Ihr Überleben in der Ozeanphase hängt stark von den Ozeanbedingungen ab. Für Lachsbestände entlang der Westküste der Vereinigten Staaten und Kanadas ist die Produktivität des Ozeans oft mit dem ENSO-Zyklus verbunden. El Niño bringt warme, nährstoffarme Bedingungen mit sich, die das Überleben von Junglachs beim Eindringen in den Ozean verringern, was Jahre später zu schlechten Erträgen für Erwachsene führt. La Niña mit seinen kühleren, produktiveren Gewässern schafft im Allgemeinen günstige Bedingungen für Lachswachstum und Überleben. Der El Niño von 1997-98 zum Beispiel war mit schlechten Erträgen für viele Lachsbestände verbunden, während der nachfolgende La Niña von 1999-2001 zu viel stärkeren Erträgen beigetragen hat. Diese Variabilität stellt eine große Herausforderung für Fischereimanager dar, die versuchen, die Laufgrößen vorherzusagen und nachhaltige Ernteniveaus für die kommerzielle, Freizeit- und Stammesfischerei festzulegen.

Thunfischfang in einem sich verändernden Ozean

Die Verteilung kommerziell wertvoller Thunfischarten – Skipjack, Gelbflossenthun und Großaugen – ist eng mit der Meerestemperatur und der Thermoklinetiefe verbunden. Während El Niño dehnt sich das warme Becken nach Osten aus und verschiebt das Zentrum der Thunfischbiomasse in den zentralen Pazifik. Dies kommt Inselstaaten wie Kiribati und Tuvalu zugute, die große AWZ in dieser Region haben. Umgekehrt verschiebt sich die Thunfischbiomasse während La Niña wieder in Richtung westlicher Pazifik und begünstigt Nationen wie Papua-Neuguinea, Indonesien und die Philippinen. Diese Oszillation schafft erhebliche Herausforderungen für regionale Fischereimanagementorganisationen (RFMOs), da die Zuteilung von Fangquoten zu einem politisch aufgeladenen Thema wird, das stark von der Phase des ENSO-Zyklus beeinflusst wird.

Fischereimanagement in einer Ära der Klimavariabilität

Die inhärente Variabilität des ENSO-Zyklus zwingt Fischereimanager, sich von statischen Managementmodellen zu entfernen. Eine Quote, die während eines produktiven La Niña nachhaltig ist, kann während eines El Niño destruktiv sein.

ENSO-Prognosen, die von Zentren wie dem NOAA Climate Prediction Center erstellt wurden, sind heute ein Standardinstrument in vielen Fischereien. Manager können sich eine Prognose für einen starken El Niño ansehen und proaktiv die Fangbeschränkungen für gefährdete Arten senken, sensible Gebiete für den Fischfang schließen oder saisonale Schließungen anpassen, um Laichaggregationen zu schützen. Zum Beispiel nutzen Manager der Fischerei im Pazifik vor der US-Westküste Umweltbedingungen, um ihre Bestandsbewertungen und Fangempfehlungen anzupassen. Die Fähigkeit, Veränderungen durch ENSO vorherzusagen und sich an diese anzupassen, wird zu einer wesentlichen Form des risikobasierten Fischereimanagements.

Darüber hinaus kann die Einrichtung gut gestalteter Meeresschutzgebiete (Marine Protected Areas, MPA) als Puffer gegen einige der schlimmsten Auswirkungen von El Niño dienen.Durch den Schutz eines Lebensraumnetzes können MPA dazu beitragen, dass es Quellenpopulationen von Fischen und Wirbellosen gibt, die Gebiete wiederbesiedeln können, die von thermischer Belastung oder geringer Produktivität betroffen sind.

ENSO und die übergreifende Bedrohung durch den Klimawandel

Die Zukunft der Interaktion von ENSO mit dem Meeresleben wird im Kontext des globalen Klimawandels geschrieben. Eine Frage, die jeden Meereswissenschaftler beschäftigt, ist: Wie wird der Klimawandel die Intensität und Häufigkeit von El Niño und La Niña-Ereignissen verändern?

Klimamodelle stimmen nicht ganz überein, aber es gibt Hinweise darauf, dass die Auswirkungen von ENSO-Ereignissen in einer wärmeren Welt verstärkt werden. Ein "Super El Niño" auf einem bereits warmen Ozean treibt die Temperaturen über kritische Schwellenwerte hinaus, was zu extremeren Korallenbleichen und größerer Belastung der Meeresorganismen führt. Die Ausgangstemperatur des Ozeans steigt, was bedeutet, dass selbst ein moderater El Niño jetzt die Art von thermischer Belastung verursachen kann, die einst nur mit sehr starken Ereignissen verbunden war. In ähnlicher Weise werden marine Hitzewellen (verlängerte Perioden extrem warmer Meerestemperaturen) häufiger und intensiver, und sie treten oft mit El Niño zusammen.

Das sich verändernde Klima bedroht auch die Stabilität von Auftriebssystemen. Während einige Modelle darauf hindeuten, dass La Niña-ähnliche Bedingungen in einigen Regionen zu stärkerem Auftrieb führen könnten, kann dieser Auftrieb wärmeres, weniger sauerstoffhaltiges und saures Wasser mit sich bringen, was weniger Vorteile für das Meeresleben bietet. Die synergistischen Effekte der Ozeanversauerung, der Deoxygenierung und der ENSO-bedingten thermischen Belastung stellen eine enorme Herausforderung für die Widerstandsfähigkeit der marinen Ökosysteme und der von ihnen unterstützten Fischerei dar.

Fazit: Anpassung an einen variablen Ozean

Die Geschichten von El Niño und La Niña sind letztlich Geschichten von tiefer Vernetzung. Eine Schwächung der Passatwinde in einem Teil des Pazifiks sendet eine Schockwelle durch das gesamte globale Ökosystem, die Sardellenbestände zum Absturz bringt, Seelöwen verhungert, Thunfischflotten verlagert und Korallenriffe tausende von Meilen entfernt bleicht. Für die Fischergemeinschaften, die von diesen Ressourcen abhängig sind, ist das Verständnis und die Anpassung an den ENSO-Zyklus keine akademische Übung - es ist wichtig für ihr wirtschaftliches Überleben und für die globale Ernährungssicherheit.

Durch Investitionen in Ozeanbeobachtungssysteme, die Verbesserung der Klimavorhersage und die Umsetzung flexibler, wissenschaftsbasierter Managementstrategien können wir eine widerstandsfähigere Zukunft sowohl für unsere Ozeanökosysteme als auch für die menschlichen Gesellschaften, die auf sie angewiesen sind, aufbauen. Der Ozean ist keine statische Umgebung, er schwankt stark. Unser Ansatz zur Verwaltung seiner Ressourcen muss ebenso dynamisch sein.