Korallenbleiche: Wenn Korallen verhungern

Warum sterben Korallen? Eine entscheidende Frage angesichts des gegenwärtigen globalen Massensterbens. Besonders im Pazifik sterben in Symbiose mit Algen lebenden Korallenarten in nie gekanntem Ausmaß. Sie verlieren ihren Symbionten, verhungern und bleichen aus. In warmen Jahren entstehen dadurch oft kilometerlange „Korallenfriedhöfe“ bleicher Korallen. Bei der Erforschung der Ursachen dieser Korallenbleiche stellte nun ein Forschungsteam um den Konstanzer Biologen Prof. Dr. Christian Voolstra fest, dass das Verhungern der Korallen bereits vor dem eigentlichen Bleichen beginnt. Die im Wissenschaftsjournal PNAS veröffentlichten Forschungsergebnisse könnten einen Paradigmenwechsel im Korallenschutz einleiten.

Ziemlich beste Freunde

Korallenbleiche: Korallen verhungern bevor sie bleichen und sterben.

Korallenbleiche in einem Riff im Roten Meer in der Nähe von Jeddah, Saudi Arabien – © Anna Roik

Zahlreiche Korallenarten haben einen festen Partner, winzige Algen. Sie leben in einträchtiger Symbiose miteinander. Dabei versorgen die Algen die Korallenpolypen – Baumeister gigantischer Unterwasserwunderwelten aus Kalk – mit Nahrung. Denn sie können etwas, wozu die Nesseltiere nicht fähig sind: aus Sonnenlicht Energie in Form von Kohlenhydraten generieren.

Großzügig geben sie das meiste davon an ihren Partner ab, der wiederum im Tausch Schutz und mineralische Nährstoffe liefert. Eigentlich ein perfektes Zusammenspiel. Doch selbst die beste Freundschaft erträgt nicht alles.

Was geschieht bei der Korallenbleiche?

Während der gefürchteten Korallenbleiche zerbricht die faszinierende Freundschaft der so unterschiedlichen Lebewesen. Dabei verstoßen Korallenpolypen im klimawandelbedingten Hitzestress sich erwärmender Meere ihren Partner, verlieren ihre Farbe und verhungern.

Forscher gingen bislang davon aus, dass Nährstoffmangel dem Abstoßen der Algen, also im Anschluss an die Korallenbleiche, folgt.

Die Frage nach dem Huhn und dem Ei

Korallenbleiche: Korallen verhungern bevor sie bleichen und sterben.

Korallenbleiche in einem Riff im Roten Meer in der Nähe von Jeddah, Saudi Arabien – © Anna Roik

Jetzt weiß man jedoch, dass der Austausch von Nährstoffen bereits aus dem Gleichgewicht ist, noch bevor der Korallenpolyp seine symbiotischen Algen abstößt. Korallen sind also bereits am Verhungern, noch bevor erste Symptome einer Korallenbleiche sichtbar sind.

„Es ist wie die Frage nach dem Huhn und dem Ei“, erläutert Christian Voolstra: „Ist die Korallenbleiche die Ursache oder die Wirkung des Verhungerns der Korallen? Wir fanden nun eindeutige Indizien, dass der Nährstoffmangel nicht erst ab dem Zeitpunkt besteht, wenn die Koralle ihre Algen abstößt und bleicht, sondern dass der Nährstoffaustausch bereits zuvor unterbrochen war.“

Und was geschieht nun vor der Korallenbleiche?

Christian Voolstra und sein Team untersuchten erstmals ganz gezielt die biologischen Prozesse in der Zeit vor einer Korallenbleiche. Dazu simulierten sie im Aquarium kurzerhand jene Umweltbedingungen, die in den Ozeanen zur Korallenbleiche führen. Als Versuchskoralle diente dabei die weitverbreitete und schnell wachsende Griffelkoralle „Milka“ (Stylophora pistillata), ein zu den Steinkorallen zählendes Blumentier. Anschließend analysierten sie, was da eigentlich genau passiert.

Wenn Hunger und Egoismus die Freundschaft zerstören

Luftaufnahme Korallenriff mit Herzform.

Foto: alicia/pixabay

Es zeigte sich: Beide Partner benötigen bei erhöhten Wassertemperaturen mehr Nährstoffe für sich selbst.

„Sie werden sozusagen ‚egoistisch‘ und halten die Nährstoffe für sich selbst zurück. Die Algen füttern ihren Wirt nicht mehr, die Symbiose ist gestört“, erläutert Nils Rädecker, Erstautor der Studie. „Das Problem beginnt also nicht erst damit, dass die Koralle ihre Algen abstößt. Bereits vorher fand kein Nährstoffaustausch mehr zwischen ihnen statt.“

Folgen für den Korallenschutz

„In der Konsequenz bedeutet dies für uns: Wenn wir Korallen retten wollen, reicht es nicht zu versuchen, gebleichte Korallenriffen zu stabilisieren. Die Riffe müssen unterstützt werden, noch bevor die Korallen bleichen“, fordert Christian Voolstra.

Die neuen Erkenntnisse bieten nun bessere Ansatzpunkte zur Identifizierung intakt erscheinender, aber bereits gefährdeter Korallenriffe: „Wir kennen die Umweltparameter nun sehr gut, die zur gestörten Symbiose zwischen Koralle und Algen führen. Verschmutzte Gewässer mit hohem Stickstoffgehalt sind besonders gefährdet“, schildert Nils Rädecker. „Korallen, die am Verhungern sind, geben Ammonium ab. Ein erhöhter Ammoniumgehalt im Wasser in Nähe zu oder in den Korallenriffen selbst könnte daher ein guter Indikator sein, um gefährdete Riffe zu identifizieren, noch bevor die Korallen bleichen.“

Faktenübersicht:
Originalpublikation: Heat stress destabilizes symbiotic nutrient cycling in corals, Nils Rädecker, Claudia Pogoreutz, Hagen M. Gegner, Anny Cárdenas, Florian Roth, Jeremy Bougoure, Paul Guagliardo, Christian Wild, Mathieu Pernice, Jean-Baptiste Raina, Anders Meibom, Christian R. Voolstra, Proceedings of the National Academy of Sciences Feb 2021, 118 (5) e2022653118; DOI: 10.1073/pnas.2022653118
Link: https://www.pnas.org/content/118/5/e2022653118

Studie unter Leitung von Prof. Dr. Christian Voolstra, Professor für Genetische Adaption in aquatischen Systemen an der Universität Konstanz, zu den biologischen Prozessen, die der Korallenbleiche vorausgehen.

Foto oben: © Anna Roik