Können Korallenriffe dem Klimawandel widerstehen?

Forschungsarbeit zur Widerstandsfähigkeit von Korallen in Zeiten des globalen Klimawandels

Im Rahmen meiner Masterarbeit im Studiengang „International Studies in Aquatic Tropical Ecology (ISATEC)“ habe ich in Thailand mit zwei Kommilitonen, Vanessa Conrad und Manding Suwareh, interessante Daten zu Korallenriffen in sich erwärmenden Ozeanen erarbeitet. In Phuket (Thailand) untersuchten wir die Anpassungsfähigkeit von Korallen aus unterschiedlichen Umgebungen an neue Bedingungen. Daraus ergaben sich wichtige Erkenntnisse zur Widerstandsfähigkeit von Korallen in Zeiten des globalen Klimawandels.

Unsere Projekte bauten auf Studien, die vom Exzellenzcluster Ozean der Zukunft in Kiel finanziert wurden, auf und waren Teil einer Kooperation zwischen dem Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und dem GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Die Ergebnisse unserer Arbeiten – insbesondere mein Fokus auf den Korallensymbionten – sollen nun beim „International Coral Reef Symposium (ICRS)“ in Bremen im Sommer 2021 mit Unterstützung der Deutschen Stiftung Meeresschutz (DSM) vorgestellt werden.

Korallenriffe sind essenziell für den Erhalt der Struktur und Biodiversität unserer Ozeane

Korallenriff mit vielen roten Fischen.

Foto: Francesco Ungaro/unsplash

Ein Großteil aller tropischen marinen Lebewesen ist während zumindest einer Lebensphase auf Korallenriffe angewiesen: zur Brut, Fortpflanzung, als Schutz oder als Nahrungsquelle.

Zusätzlich sind auch wir Menschen von den Riffen abhängig. Sie sind die Grundlage für große Teile der Fischerei, durch die die Proteinversorgung von Millionen von Menschen in Küstenregionen sichergestellt wird. Außerdem schützen sie mit ihrer komplexen Struktur unsere Küsten vor Naturgewalten.

Viele Riffe sind bereits beschädigt oder tot

Aufgrund des globalen Klimawandels, der zu Ozeanerwärmung und -versauerung führt, durch Überfischung und Ozeanverschmutzung sind Korallenriffe heute diversen Bedrohungen ausgesetzt. Viele sind bereits verloren.

Untersuchungen zur Stresstoleranz von Korallen in Thailand

Leider gibt es immer noch Wissenslücken bezüglich des Zusammenspiels der verschiedenen Faktoren, die einen Einfluss auf die Stressresistenz der Korallen haben.

Insbesondere die Tatsache, dass viele Korallen aus der Koralle selbst sowie symbiontischen Algen bestehen, macht es notwendig, beide Komponenten und deren Zusammenspiel im Detail zu verstehen. Eine differenzierte Betrachtungsweise und das Herausfinden welche Rolle von Symbionten und der Koralle selbst in der Stresstoleranz ausgehen, können helfen Korallenriffe effektiver zu managen.

Überleben unter extremen Bedingungen

Korallen vor dem Hitze Experiment.

Die Korallen vor dem Hitze Experiment – © Laura Niewendick

Die Korallenriffe entlang der Phuket (Thailand) vorgelagerten Inseln sind zum Teil extremen Bedingungen ausgesetzt. Während auf den östlichen Seiten der Inseln sehr ruhige (für Korallen „ideale“) Bedingungen herrschen, sind die Westseiten im Sommer dem Monsun und im Winter „large-amplitude internal waves“ – großen Wellen von kaltem, nährstoffreichem Wasser aus der Tiefsee, welches an der Kontinentalplatte in flacheres Wasser hochgedrückt wird – ausgesetzt.

Eine Studie (Buerger et al., 2015) hat bereits gezeigt, dass Korallen, die auf der „stressigeren“ Westseite vorkommen, eine höhere Hitzetoleranz bei untypisch warmen Wassertemperaturen aufweisen.

Stresstest für Korallen: Wie groß ist ihre Anpassungsfähigkeit?

Messungen an Korallen im Labor.

Die Messungen an den Korallen wurden, soweit wie möglich, in den Becken durchgeführt – © Vanessa Conrad

Der Fokus meines Projektes lag nun darauf, herauszufinden, welche physiologischen Parameter diese höhere Stresstoleranz im Symbionten begründen, und zusätzlich zu untersuchen, wie groß die Anpassungsfähigkeit von Korallen ist, die entweder in die stressvolle Umgebung hinein- oder von dort in ein stressfreieres Umfeld transplantiert werden.

Dazu wurden Korallen der Art Porites lutea für neun Monate von der Ost- auf die Westseite und umgekehrt transplantiert. Im Anschluss wurden die Korallen einem Hitze-Stress- Experiment ausgesetzt, um zu überprüfen, ob sich mögliche Anpassungen unter Stress erneut verändern.

Korallen können „lernen“, besser mit der Erwärmung der Ozeane umzugehen?

Die Ergebnisse der Arbeit sind hochinteressant. Bezieht man die Ergebnisse der parallel durchgeführten Untersuchungen für die Masterarbeit von Manding Suwareh, der sich auf die Koralle selbst konzentriert hat, mit ein, verdeutlicht sich, dass der Symbiont hauptsächlich für die kurzfristige Anpassungsfähigkeit der Koralle zuständig zu sein scheint.

Zusätzlich konnten wir beobachten, dass die „stärkeren“ Westkorallen ihre starke Toleranz gegenüber Hitze auch nach der Transplantation auf die Ostseite beibehalten konnten. Interessanterweise konnten die schwächeren Ostkorallen ihre Hitzetoleranz auch deutlich verbessern, nachdem man sie für eine gewissen Zeit auf die Westseite transplantiert hatte.

Wichtige Grundlage zum Erhalt von Korallenriffen

Diese Informationen sind relevant, da das Verständnis sowohl der physiologischen Anpassungsfähigkeit der symbiotischen Alge als auch der Koralle selbst eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von Ansätzen zum Erhalt von Korallenriffen bilden.

Zwei Haie schwimmen über einem Korallenriff.

Foto: Laura Niewendick

Die aktuell erneute starke Korallenbleiche im Großen Barriere Riff (Great Barrier Reef) macht noch einmal besonders deutlich wie wichtig es ist, so schnell wie möglich Ansätze zur Rettung von Korallenriffen zu finden.

Teilnahme am International Coral Reef Symposium (ICRS)

Ich halte es für sehr wichtig, als Wissenschaftlerin meine Erkenntnisse u. a. auf Kongressen wie dem ICRS weiterzugeben und mich mit anderen Wissenschaftlern auszutauschen, um gemeinsam die Entwicklung von Strategien zur Rettung der Korallenriffe voranzutreiben. Daher möchte ich der Deutschen Stiftung Meeresschutz für die Ermöglichung meiner Teilnahme danken!

Buerger, P., Schmidt, G. M., Wall, M., Held, C., & Richter, C. (2015). Temperature tolerance of the coral Porites lutea exposed to simulated large amplitude internal waves (LAIW). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology471, 232-239.

Foto oben: Laura Niewendick