Wenn sich das Meer extrem aufheizt, fahren Buckelwale ihren Stoffwechsel herunter. Das zeigen chemische Spuren in den Barten von drei Walweibchen, die vor Hawaii gestrandet sind und deren Körpergeschichte sich über fast acht Jahre zurückverfolgen ließ. Während der großen Meereshitzewelle im Nordpazifik von 2014 bis 2016 nutzten die Tiere deutlich weniger Fett und bauten weniger Eiweiß um, offenbar um mit wenig Nahrung durchzuhalten. Bei einem Weibchen deuten die Daten zudem auf frühe Schwangerschaften hin, die nicht ausgetragen wurden. Die Studie beruht allerdings nur auf drei Tieren und auf Modellrechnungen.
Buckelwale gehören zu den Langstreckenwanderern der Ozeane. Im Sommer fressen sie sich in kalten, nährstoffreichen Gewässern wie dem Golf von Alaska eine dicke Fettschicht an, im Winter ziehen sie Tausende Kilometer in warme Gewässer, um sich zu paaren und ihre Kälber zur Welt zu bringen. Nach Angaben der US-Wetter- und Ozeanbehörde NOAA kommen jedes Jahr zwischen November und Mai bis zu 12.000 Buckelwale nach Hawaii, mehr als die Hälfte der nordpazifischen Population. In den Paarungsgebieten fressen die Tiere kaum. Sie leben dort von ihren Reserven. Fachleute nennen solche Arten Kapitalbrüter, weil sie Schwangerschaft, Wanderung und Säugen aus einem vorher angelegten Energiekonto bezahlen.
Was passiert, wenn dieses Konto nicht mehr gefüllt wird, hat ein Team um den Meereswissenschaftler Ching-Tsun Chang untersucht. Chang hat die Arbeit als Doktorand an der University of Hawaiʻi at Mānoa begonnen und ist inzwischen Professor an der National Sun Yat-sen University in Taiwan. Die Forschenden berichten über ihre Ergebnisse im Fachjournal iScience, die Universität hat die Studie jetzt in einer Mitteilung der University of Hawaiʻi vorgestellt.
Hintergrund ist eines der extremsten Wärmeereignisse, die je im Meer gemessen wurden. Von 2014 bis 2016 lag über weiten Teilen des Nordostpazifiks eine ungewöhnlich warme Wasserschicht, die Fachleute den Blob tauften. In dieser Zeit brachen die Bestände von Zooplankton, Krill und kleinen Schwarmfischen ein, also genau der Nahrung, von der Buckelwale leben. Danach wurden vor Hawaii und Alaska weniger erwachsene Wale und weniger Kälber gesichtet. Eine Langzeitzählung im Auʻau-Kanal zwischen Maui und Lānaʻi hatte bereits gezeigt, dass dort die Begegnungen mit Mutter-Kalb-Paaren zwischen 2013 und 2018 um 76,5 Prozent zurückgingen, wie Forschende in der Fachzeitschrift Royal Society Open Science berichteten. In den Fressgebieten im Golf von Alaska fiel zwischen 2016 und 2021 mehr als jeder zehnte beobachtete Wal als auffällig mager auf.
Dass die Wale unter der Hitzewelle litten, war also bekannt. Unklar blieb aber, was im Körper der Tiere genau passierte. Zogen sie verstärkt Eiweiß aus ihren Muskeln, wie hungernde Säugetiere es oft tun? Oder reagierten sie ganz anders? Für die Antwort brauchte das Team eine Art Tagebuch aus dem Inneren der Wale.
Dieses Tagebuch fanden die Forschenden in den Barten. Buckelwale haben keine Zähne, sondern Hunderte Hornplatten im Oberkiefer, mit denen sie Krill und kleine Fische aus dem Wasser filtern. Barten wachsen ständig nach, ähnlich wie Fingernägel. In jedem Abschnitt bleiben chemische Spuren dessen erhalten, was der Wal zu dieser Zeit gefressen und wie sein Körper die Nährstoffe verarbeitet hat. Auch Hormone wie Progesteron lagern sich ein, das bei Walen wie bei Menschen eine Schwangerschaft aufrechterhält. „Barten sind ein außergewöhnliches Archiv“, sagt Mitautorin Kristi West, die das Health and Stranding Lab der Universität leitet. „Sie erlauben es, die Ernährungs- und Fortpflanzungsgeschichte eines Tieres sehr detailliert zu rekonstruieren.“
Untersucht wurden drei Weibchen, die zwischen Dezember 2016 und April 2021 auf Maui, Molokaʻi und Oʻahu strandeten. Eines davon war ein alter Bekannter der Walforschung. Per DNA-Abgleich identifizierte das Team das Tier als Wal SEAK-5001, der erstmals 1993 vor Südostalaska und British Columbia fotografiert worden war und insgesamt 15 Mal in Alaska, Kanada und Hawaii gesichtet wurde. Im April 2021 wurde das Weibchen tot auf Oʻahu angespült, nach den Sichtungsdaten fast drei Jahrzehnte alt. Ein zweites Weibchen trug bei seinem Tod ein fast ausgewachsenes Kalb im Leib.
Zusammen deckten die Barten der drei Tiere den Zeitraum von Mai 2013 bis April 2021 ab, also die Jahre vor, während und nach dem Blob. Die Forschenden zerlegten die Bartenproben in einzelne Aminosäuren, die Bausteine der Eiweiße, und bestimmten darin das Verhältnis schwerer und leichter Stickstoff- und Kohlenstoffatome. Aus diesen sogenannten Isotopenwerten lässt sich ablesen, ob ein Tier gerade frische Nahrung verwertet, Fettreserven verbrennt oder Eiweiß aus dem eigenen Körper abbaut. Die Messwerte kombinierten sie mit einem Computermodell, das den Energiehaushalt eines Buckelwals über Wanderung, Fasten und Schwangerschaft hinweg nachrechnet.
Das Ergebnis widersprach der ursprünglichen Erwartung der Forschenden. Sie hatten angenommen, dass hungernde Wale während der Hitzewelle verstärkt körpereigenes Eiweiß abbauen. Stattdessen sanken während der starken Hitzewelle und in der Zeit danach mehrere Kennwerte für den Eiweißumsatz deutlich, während ein Kennwert für die Fettnutzung auf weniger Fettverbrennung hindeutete. Die Wale gingen also weder an ihre Muskeln noch nutzten sie ihr Fett wie in normalen Jahren. Sie schalteten offenbar auf Sparflamme. „Während der Hitzewelle haben die Wale im Grunde heruntergefahren“, fasst die Universität das Ergebnis zusammen, „sie verlangsamten ihren Stoffwechsel, um mit knappem Futter auszukommen.“
Das Energiemodell zeichnet ein ähnliches Bild. Zu Beginn einer starken Hitzewelle lag der berechnete Energieverbrauch sogar leicht über dem normaler Jahre, fiel aber nach etwa 300 Tagen anhaltender Hitze steil ab und landete schließlich darunter. In normalen Jahren dagegen zeigten die Barten ein Muster, das zu gut genährten Tieren passt: Sie bauten ihre Fettreserven zügig ab und setzten zusätzlich Eiweiß um, um eine hohe Aktivität zu finanzieren. Das passte zu den Beobachtungen an SEAK-5001. Zehn Tage vor ihrem Tod, in einem Jahr ohne Hitzewelle, wurde sie vor Maui in einer sehr aktiven Gruppe von etwa sechs Walen beobachtet, die mit den Brustflossen aufs Wasser schlugen. Ihre letzten Bartenabschnitte zeigten entsprechend hohe Werte für einen aktiven Stoffwechsel.
Bemerkenswert ist, dass die Zeit nach dem Blob die Wale offenbar stärker belastete als die Hitzewelle selbst. In dieser Nachwirkphase schwankten die Stoffwechselwerte stärker und sanken steiler. Die Forschenden deuten das als Zeichen dafür, dass sich die Tiere nicht vollständig erholten und sich ihr Energiedefizit über die Jahre aufsummierte. Das deckt sich mit Langzeitbeobachtungen, nach denen Bestand und Fortpflanzungserfolg der Buckelwale mehrere Jahre brauchten, um sich nach großen Hitzewellen zu erholen.
Besonders deutlich wurden die Folgen bei der Fortpflanzung. Über das Progesteron in den Barten erkannte das Team bei dem Weibchen mit dem ungeborenen Kalb zwei vollständige Schwangerschaften, die länger als elf Monate dauerten. Zwischen 2017 und 2018, als die Nachwirkungen des Blob noch spürbar waren, fanden die Forschenden aber auch zwei kürzere Phasen mit erhöhtem Hormonspiegel, die etwa neun und sechs Monate anhielten. Für eine ausgetragene Schwangerschaft ist das zu kurz, die Isotopenwerte unterschieden sich zudem klar von normalen und schwangeren Phasen.
Die Autoren halten zwei Erklärungen für möglich: Entweder wurde das Weibchen trächtig und verlor den Embryo früh, oder es handelte sich um eine Scheinschwangerschaft, bei der der Körper ohne Embryo weiter Progesteron bildet. Unterscheiden lässt sich das mit den vorliegenden Daten nicht. „Der Mangel an Nahrung machte es schwerer, eine frühe Schwangerschaft aufrechtzuerhalten, selbst wenn die Wale trächtig wurden“, heißt es in der Mitteilung der Universität. Schwangere Weibchen zeigten im Modell während der Hitzewelle zudem besonders wenig Spielraum. Normalerweise greifen sie in der Tragzeit verstärkt auf Fett und Eiweiß zurück. Unter Futtermangel schien beides gleichzeitig gedrosselt, ausgerechnet dann, wenn der Energiebedarf am höchsten ist.
„Diese Ergebnisse geben uns einen Einblick, wie Wale tatsächlich mit extremem Umweltstress umgehen“, sagt Chang. „Wir wussten aus früheren Berichten, dass Buckelwale während des Blob zahlenmäßig abnahmen und in schlechterer Verfassung waren. Was wir zeigen, ist die physiologische Geschichte hinter diesen Mustern.“ Wie stark Klimaextreme Meeressäuger treffen können, zeigte sich zuletzt auch bei den Grauwalen im Pazifik, die durch den Klimawandel schrumpfen.
Die Aussagekraft der Arbeit ist begrenzt, und die Autoren benennen das selbst. Untersucht wurden nur drei Tiere, deren Fortpflanzungsphasen sich nicht gleichmäßig über die Hitzeperioden verteilten. Deshalb lässt sich nicht sicher trennen, ob die Unterschiede von der Hitzewelle stammen oder von individuellen Eigenheiten der Wale. Die Werte zur Fettnutzung lagen zudem nur für zwei der drei Weibchen vollständig vor. Das Energiemodell beruht auf Annahmen aus der Literatur, etwa zur Kalorienaufnahme und zu den Kosten der Wanderung, weil es keine direkten Fressdaten aus der Hitzewelle gibt. Die Forschenden sprechen deshalb von mechanistischen Simulationen, nicht von direkten Messungen. Trotzdem liefern die Barten seltene Einblicke, denn mehrjährige biochemische Aufzeichnungen von großen Walen lassen sich kaum anders gewinnen.
Auffällig ist auch, dass nicht alle Buckelwale gleich reagierten. Während die Hawaii-Population nach der Hitzewelle deutliche Einbußen zeigte, blieben Bestände, die vor Mexiko und Mittelamerika überwintern, trotz derselben Erwärmung vergleichsweise stabil. Das Team will die Methode deshalb auf weitere Populationen ausweiten. Insgesamt haben sich die Buckelwale nach dem Ende des kommerziellen Walfangs in vielen Meeren gut erholt, einige Bestände wie im Südwestatlantik erreichten wieder historische Größen.
Für die nächsten Jahre sehen die Forschenden dennoch Risiken. Laut der University of Hawaiʻi entwickelt sich im Pazifik derzeit ein El Niño für 2026 und 2027, der zu den stärksten seit Beginn der Aufzeichnungen gehören könnte und den Nordpazifik ungewöhnlich stark erwärmen dürfte. Das Ereignis unterscheidet sich zwar vom Blob, könnte aber ebenfalls das Futterangebot in wichtigen Fressgebieten der Buckelwale verringern. „Wenn Meereshitzewellen häufiger werden, könnten Kapitalbrüter wie Buckelwale in einem sich rasch erwärmenden Ozean vor wachsenden Herausforderungen stehen“, sagt Mitautor Brian Popp, Professor für Geowissenschaften in Mānoa. Die Bartenstudie liefert dafür nun einen ersten Blick in den Körper der Tiere: Je länger die Hitze anhält, desto mehr sparen die Wale, und als Erstes leidet offenbar der Nachwuchs.
iScience, Marine heatwaves suppress nutrient utilization and reproductive flexibility in humpback whales; doi:10.1016/j.isci.2026.117181
Royal Society Open Science, Fluctuating reproductive rates in Hawaii's humpback whales, Megaptera novaeangliae, reflect recent climate anomalies in the North Pacific; doi:10.1098/rsos.181463
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