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Koralle mit Umweltkontrolle

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 13.10.2015 13:50

Die gewaltigen CO2-Mengen, die der Mensch in die Atmosphäre bläst, führen zur chemischen Veränderung der Ozeane, denn ein großer Teil des anthropogenen Kohlendioxids landet in den Weltmeeren und löst dort eine schleichende Versauerung des Wassers aus. Laborexperimente, die die Bedingungen zum Ende des 21. Jahrhunderts simulierten, ergaben alarmierende Folgen für viele Meereslebewesen mit Kalkschalen oder -skeletten. Aufwendige Versuche im offenen Meer zeigen jetzt, dass etliche Lebewesen mit sinkenden pH-Werten in ihrer Umgebung umzugehen wissen. In den Abhandlungen der US-Akademie der Wissenschaften berichten australische Forscher, dass auch weitverbreitete Riffkorallen zu ihnen gehören.

Die verästelten Steinkorallen. (Foto: NPS/Larry Basch)Riffkorallen scheinen der anstehenden Ozeanversauerung nicht ganz so wehrlos ausgesetzt zu sein, wie man bislang gefürchtet hat. Ein Experiment im Großen Barriereriff vor der Nordostküste Australiens hat jetzt ergeben, dass Steinkorallen der Art Porites cylindrica auch unter deutlich verschlechterten Bedingungen weiterwachsen. "Das war das überraschende Ergebnis", berichtet Lucy Georgiou, Postdoc am Exzellenzzentrum für Korallenforschung der Universität von Westaustralien in Perth, "diese Korallenart scheint bei niedrigem pH-Wert genauso zu wachsen wie unter den derzeitigen Bedingungen." Die Forscher aus Westaustralien hatten in der Lagune von Heron Island Steinkorallen in einem Experiment künstlich angesäuertem Meerwasser ausgesetzt. Sie setzten dafür ein sogenanntes FOCE-System ein, das am Monterey-Bay-Aquarium in Kalifornien entwickelt wurde. "Es ist ein einzigartiges Versuchssystem", so Georgiou, "denn wir können damit im Riff selbst arbeiten und eine einzelne Bedingung verändern, während der Rest der Umgebung gleich bleibt."

Das Foce-Experiment und die Lagune von Heron Island, Queensland. (Foto: David Kline, Scripps Instit. of Ocean.)Ein durchsichtiger Plastikcontainer verwandelte Teile der Riffplattform vor Heron Island in ein Unterwasserlabor, Sonnenlicht kann ungehindert durch die Polycarbonat-Haube dringen, Ozeanwasser strömt an einem Ende der Versuchskammer ein und verlässt sie am anderen Ende. Der einzige Unterschied zum umgebenden Meerwasser besteht im künstlich zugesetzten Kohlendioxid, das den pH-Wert im Wasser der Versuchskammer um bis zu 0,25 Einheiten absenkt. "So bleiben die Korallen dem Wechsel der Umweltbedingungen in ihrer natürlichen Umgebung ausgesetzt, der in manchen Riffen ziemlich komplex sein kann", so Georgiou.

Das Foce-Experiment in der Lagune von Heron Island, Queensland. (Foto: David Kline, Scripps Instit. of Ocean.)Die Heron-Riffplattform hat derart komplexe Bedingungen zu bieten. Während des Tagesverlaufs kann die Wassertemperatur um bis zu vier Grad schwanken, zwischen Winter und Sommer beträgt der Unterschied gar acht Grad. Ähnliche Schwankungen gibt es auch beim Säuregrad des Wassers. Zwischen Winter und Sommer beträgt der Unterschied 0,2 Einheiten, im Lauf eines Tages kann der pH-Wert an manchen Stellen um bis zu 0,75 Einheiten schwanken. Zum Vergleich: der menschgemachte Treibhauseffekt soll nach Prognosen des Welt-Klimafolgenrats den pH-Wert der Weltmeere bis zum Ende des Jahrhunderts um 0,5 Einheiten im Vergleich zum Stand vor Beginn der Industriellen Revolution senken.

Die Forscher benutzten fünf Kolonien von Porites cylindrica, die auf der Heron-Plattform weit verbreitet ist, und teilten jede von ihnen auf vier Experimentalstationen auf. Nach vier Wochen Eingewöhnungszeit wurden zwei der Stationen mit zusätzlichem CO2 geflutet, die beiden anderen erhielten keine Sonderbehandlung, sondern dienten als Kontrollgruppe. Nach sechs Monaten wurden alle Korallen untersucht. "Wir haben vor allem den pH-Wert der Kalzifizierungsflüssigkeit in den Wachstumszonen zwischen Korallengewebe und Kalkskelett geprüft", so Georgiou. Korallen nehmen sich die Karbonationen für den Aufbau ihres Kalkskeletts aus einem internen Reservoir, dessen chemische Bedingungen sie offensichtlich strikt kontrollieren. Der pH-Wert schwankte bei allen überprüften Kolonien zwischen 8,4 und 8,6, beim Umgebungswasser betrug die Bandbreite dagegen 7,75 bis 8,25. "Wir sind immer noch dabei, den Prozess zu entschlüsseln, wie Korallen ihre Skelette aufbauen", so Georgiou, "aber sie scheinen den Gehalt an Wasserstoffionen und damit den pH-Wert in ihrer Kalzifizierungsflüssigkeit physiologisch regulieren zu können."

"Es ist eine herausragende Studie, die unseren australischen Kollegen gelungen ist", meint Malik Naumann, Meeresökologe am Leibniz-Zentrum für marine Tropenökologie in Bremen (ZMT), beeindruckt, "sie konnten zum ersten Mal mit neuester Technologie den Effekt der Ozeanversauerung auf das Korallenwachstum direkt im Riff, also sozusagen unter Wasser, untersuchen." In-situ-Versuchen wie dem im Großen Barriereriff gehöre die Zukunft in der Riffforschung. Letztendlich können nur solche aufwendigen Untersuchungen das Verhalten der Korallen unter halbwegs realistischen Bedingungen erkunden. Mit den FOCE-Systeme lässt sich nicht nur der Kohlendioxidgehalt steuern, sondern auch die Wassertemperatur. "So können neben den global en Faktoren wie Ozeanversauerung und Meereserwärmung auch lokale Stressfaktoren einbezogen werden, die menschgemacht vor Ort ganz unterschiedlich wirken können."

Ein Korallenstock im Großen Barriereriff vor Cairns, Queensland. (Foto: wikimedia)Die Steinkoralle Porites cylindrica gehört zu den am weitesten verbreiteten Korallenarten im westlichen Pazifik und im Indischen Ozean. "Verästelte Korallen wie diese stellen für Korallenriffe weltweit die wichtigste Wuchsform dar, weil sie den grössten Beitrag zur dreidimensionalen Struktur im Riff leisten", sagt der ZMT-Meeresökologe. "Sie entspricht im Grunde genommen einem Baum, der ganz viele Räume und Flächen bietet, in denen sich eine Fülle von Tierarten ansiedeln können." Zusammen mit ihren Schwesterarten Porites lutea und Porites lobata, die für den massiven Unterbau sorgen, gehört sie zu den Riffbaumeistern in diesen Weltmeeren. Alle drei Arten scheinen ihre Wachstumszonen strikt gegen die Meeresumwelt abschirmen zu können, bei den beiden anderen Arten weisen zumindest Experimente in Aquarien in die entsprechende Richtung.

Heron Island ist eine Sandinsel im Großen Barriereriff vor der australischen Nordostküste. (Foto: Flickr/Jon Connell)Offen bleibt allerdings vorerst, ob sich diese Korallen dauerhaft gegen eine ungünstigere Umgebung abschirmen können. Das Experiment im Großen Barriereriff dauerte sechs Monate. "Das Verhalten der Korallen über längere Zeiträume müssen wir zukünftig untersuchen", meint Lucy Georgiou. Das gilt auch für Korallen aus weniger stressreichen Gewässern. Nicht alle tropischen Korallenriffe müssen mit derart wechselhaften Bedingungen auskommen, wie die von Heron Island, und diese "Schönwetter"-Korallen haben möglicherweise größere Probleme, wenn der pH-Wert sinkt. "Tatsächlich stehen solche Versuche auch auf der Liste für zukünftige Experimente", meint Georgiou.

Ohnehin ist klar, dass die Porites-Korallen zu denjenigen Lebewesen gehören, die aufgrund ihrer strikten Abschirmung besonders gut mit der Meeresversauerung zurechtkommen dürften. Viele andere Lebewesen in den Ozeanen haben eine derartige Umweltkontrolle nicht, sie werden daher der Versauerung mehr oder weniger schutzlos ausgesetzt sein.