Allein in Florida sind Tausende Hektar Seegraswiesen abgestorben. Auch auf der ganzen Welt kommt es zu einem großen Seegrassterben. Stressoren wie hohe Temperaturen, Übersalzung und Hypoxie oder Sauerstoffmangel beeinträchtigen die Fähigkeit von Seegräsern, diesen stressbedingten Sterblichkeitsereignissen zu widerstehen und sich davon zu erholen, oder wenn Störungen zum Absterben von Seegras führen.
Das Absterben von Seegras ist auch mit der Exposition gegenüber aus Sedimenten stammendem Schwefelwasserstoff verbunden, einem bekannten Phytotoxin, das sich ansammelt, wenn Seegras-Ökosysteme mit Nährstoffen angereichert werden. Während das Eindringen von Schwefelwasserstoff in Seegrasgewebe als Hauptursache für wiederkehrende Todesfälle gilt, sind seine Auswirkungen auf die spätere Rekrutierung und Verbreitung neuer Populationen unklar. Darüber hinaus haben nur wenige Studien die Fähigkeit der Seegraswiesen untersucht, sich in offenen, kahlen Flecken „zu erholen“ und neu zu besiedeln.
Forscher der Florida Atlantic University untersuchten in Zusammenarbeit mit dem South Florida Water Management District, Coastal Ecosystems Division, ob Porenwasser-Schwefelwasserstoff Thalassia testudinum, ein dominantes tropisches atlantisch-karibisches Meeresseegras, das als Schildkrötengras bekannt ist, daran hindert, sich in unbewachsenen Sedimenten in der Florida Bay anzusiedeln. Die Bucht ist eine Mündung, die etwa 1.100 Quadratmeilen zwischen der Südspitze Floridas und den Florida Keys bedeckt und eines der größten zusammenhängenden Seegrassysteme der Welt ist.
Seit den 1980er Jahren haben die Seegraswiesen in der Florida Bay wiederholt Biomasseverluste erlitten, einschließlich massiver Absterbeereignisse von Schildkrötengras, die typischerweise bei hohen Temperaturen und Salzgehalten in der nördlichen zentralen und westlichen Bucht auftreten. Die Bucht bot aufgrund des hohen Schwefelwasserstoffgehalts im Porenwasser und der ausgedehnten unbewachsenen Gebiete neben intakten Wiesen, die nach moralischen Ereignissen von Schildkrötengras-Rekruten wieder besiedelt werden, einen hervorragenden Ort für Fallstudien.
Für die Studie untersuchten die Forscher Blätter, Stängel und Wurzelgewebe von Schildkrötengras in der Florida Bay, um die Gewebeexposition gegenüber Schwefelwasserstoff bei neuen Rekruten festzustellen, und maßen die interne Schwefelwasserstoff- und Sauerstoffdynamik mit hochmodernen Mikrosensoren im Feld und stabilen Isotopenanalysen.
Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Aquatische Botanik, liefern Beweise dafür, dass sich Schildkrötengras nach Absterbeereignissen aufgrund von Biomassepartitionierung – einem Prozess, bei dem Pflanzen ihre Energie zwischen ihren Blättern, Stängeln, Wurzeln und Fortpflanzungsteilen aufteilen – während der frühen Entwicklung, der jungen Wurzelstruktur und erfolgreich in offenes nacktes Sediment rekrutieren kann eine Fähigkeit, intern effizient zu oxidieren, was die Exposition gegenüber Schwefelwasserstoff senkt. Die Erholung von Seegraswiesen braucht jedoch Zeit.
„Langfristige Überwachungsprogramme in der Florida Bay weisen darauf hin, dass der Zeitrahmen für die vollständige Erholung der Schildkrötengraswiesen nach größeren Absterbeereignissen mindestens ein Jahrzehnt beträgt“, sagte Marguerite Koch, Ph.D., leitende Autorin und Professorin für Biowissenschaften am Charles E. Schmidt College of Science der FAU. „Daher sollte das Managementziel die Verhinderung großflächiger Seegrassterben sein, insbesondere da die globale Erwärmung und die damit verbundenen Stressfaktoren in Zukunft wahrscheinlich noch extremer werden.“
Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass die Rekrutierung von Sprossresistenz gegen Schwefelwasserstoff mit einer angemessenen Oxidation des inneren Gewebes während des Tages bis zum späten Nachmittag über Photosynthese und interne Pflanzenoxidation verbunden ist, die nachts durch die Sauerstoffdiffusion der Wassersäule in die Blätter gefördert wird, die manchmal von den Gezeiten angetrieben wird .
Die begrenzte unterirdische Wurzelentwicklung bei neuen Rekruten schränkt möglicherweise die Entwicklung mikrobieller Gemeinschaften und die damit verbundene Sulfatreduktion ein, die das Eindringen von Schwefelwasserstoff in die Wurzeln verringern und empfindliches wachsendes Gewebe an der Basis der Seegrasblätter negativ beeinflussen.
„Seegraswiesen erhalten Küstenökosysteme, indem sie vor Erosion schützen, die Wasserqualität erhalten und Lebensraum und Nahrung für viele Meeresarten und -organismen bieten“, sagte Koch. „Aufgrund ihrer Bedeutung in Küstengemeinden gibt der derzeitige Rückgang der Seegrasökosysteme auf globaler Ebene in allen geografischen Regionen Anlass zur Sorge.“
Mehr Informationen:
K. MacLeod et al, Resilienz der Rekrutierung von Seegras (Thalassia testudinum) gegenüber Porenwasser-H2S in der Florida Bay, Aquatische Botanik (2023). DOI: 10.1016/j.aquabot.2023.103650