Meeresschwämme haben begonnen sterben in großer Zahl in Küstengebieten rund um den Globus. Allein in diesem Jahr wurden in Neuseeland und im Mittelmeer Tausende Schwämme weiß und starben. Das ist geschehen wenn das Wasser zu warm wird, aber die zugrunde liegende Ursache ist ein Rätsel geblieben. Bis jetzt.
Wir wissen, dass diese Schwämme eine entscheidende Rolle spielen Rolle beim Recycling von Schlüsselelementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Dadurch halten sie die Nährstoffkreisläufe am Laufen, was allen Lebewesen auf der Erde zugute kommt.
Dies geschieht hauptsächlich durch ihre sehr enge Verbindung oder „Symbiose“ mit vielfältige und reichlich vorhandene Mikroben. Diese Mikroben leben als „Lebenspartner“ im Schwammgewebe. Schwämme profitieren ebenso wie die Mikroben von diesen engen Beziehungen produzieren Energie, recyceln Nährstoffe und liefern nützliche Moleküle für den Gastgeber.
In unserer neue Forschung, fanden wir heraus, dass die Todesursache wahrscheinlich der plötzliche Verlust einer wichtigen Mikrobe bei hohen Temperaturen ist. Dadurch kann der Schwamm schnell vergiftet werden, da diese spezielle Mikrobe normalerweise benötigt wird, um Ammoniak, ein giftiges Stoffwechselabfallprodukt, aus dem Gewebe des Schwamms zu entfernen. Ohne diesen entscheidenden Prozess stirbt der Schwamm.
Experimentieren mit der Temperatur
Meeresschwämme sind Tiere in vielen Formen, Farben und Größen gefunden in jedem Ozeanwo sie vielen anderen Organismen als Nahrung und Unterschlupf dienen.
Sie verbringen ihr Leben am Meeresboden, wo sie sich ernähren Tausende Liter Meerwasser werden gefiltert jeden Tag, Aufnahme und später verdauende, mikroskopisch kleine Nahrung.
Unsere Studie untersuchte den tropischen Schwamm Stylissa flabelliformis, der entweder der heutigen durchschnittlichen Sommertemperatur (28,5℃) oder der für 2100 vorhergesagten Durchschnittstemperatur (31,5℃) ausgesetzt war.
Nach acht Wochen im wärmeren Wasser starben die Schwämme. Von der Mikrobe, die normalerweise giftiges Ammoniak im Schwammgewebe entfernt, war keine Spur mehr vorhanden. Auch das mikrobielle Gen mit der entgiftenden Funktion fehlte im Schwammgewebe vollständig. Dies bestätigte, dass kein anderer Mikroorganismus diese Rolle erfüllte und die Entgiftung des Gewebes einfach nicht möglich war.
Im Gegensatz dazu waren die bei 28,5℃ gehaltenen Schwämme gesund. Und die Mikroben im Schwammgewebe waren diejenigen, die wir normalerweise finden, wenn alles in Ordnung ist.
Verderben wir eine evolutionäre Erfolgsgeschichte?
Schwämme sind einige davon die ältesten Tiere der Welt. Sie sind gefunden Von den Tropen bis zu den Polen In flaches und tiefes Wasser.
Die Schwamm-Mikroben-Symbiose besteht seit langem für diese ökologische Erfolgsgeschichte verantwortlich gemacht. Abhängig von der Schwammart, Tausende verschiedener Mikrobenarten befinden sich im Schwammgewebe.
Diese Mikroben versorgen den Wirt nicht nur mit Energie versorgen den Schwammwirt mit lebenswichtigen Molekülen Der Schwamm selbst kann beispielsweise keine lebenswichtigen Vitamine oder Verbindungen produzieren, die Raubtiere abschrecken. Sie auch fungieren als RecyclerDabei werden bestimmte Chemikalien umgewandelt, um ihre Toxizität zu verringern oder sie für den Schwamm verdaulich zu machen. Und sie sogar produzieren Moleküle, die potenziell dem Menschen zugute kommen könnenwie Krebsmedikamente und antimikrobielle Wirkstoffe.
Die Symbiose zwischen Schwämmen und ihren mikrobiellen Partnern hat es Schwämmen ermöglicht, große Teile des Meeresbodens der Ozeane zu erobern. Aber menschliche Aktivitäten könnten dieser epischen Erfolgsgeschichte einen ernsthaften Schaden zufügen. Letztes Jahr eine Meereshitzewelle induzierte Gewebeschädigung und Bleiche in mehreren Schwammarten in Neuseeland. Im Mittelmeerraum alle Schwämme vor der Küste von Marseille starben als Folge der Temperaturextreme im letzten Sommer Europas.
Während die zugrunde liegende Ursache für dieses Massensterben in wärmeren Gewässern noch nicht bekannt ist, vermuten Forscher, dass die Antwort darin liegen könnte Zusammenbruch der Symbiose zwischen dem Wirt und seinen Mikroben. Unsere Forschung stützt diese Hypothese. Bei diesen Schwämmen besteht möglicherweise ein ähnliches Problem wie bei gebleichten Korallen: Erhöhte Temperaturen zerstören möglicherweise die Symbiose was zu einem chemischen Ungleichgewicht führt im Schwamm, mit tödlichen Folgen.
Ohne weitere Bedingungen? Auf keinen Fall!
Meistens hat eine starke Symbiose eine überwältigend positive Wirkung auf den Wirt, aber das Risiko einer so tiefen Bindung besteht in der Abhängigkeit. Bei S. flabelliformis scheint der Schwamm den Verlust der einzigen Mikrobe, die Ammoniak entgiftet, und das durch erhöhte Temperaturen verursachte „Auflösen“ nicht überleben zu können.
Bemerkenswert ist diese häufig vorkommende Art am Great Barrier Reef und im Westindopazifik nicht der einzige tropische Schwamm Veränderungen in seinen Mikroben zu erleben, wenn es ungesund ist. Das kommt auch vor in Schwämmen, die in gemäßigten Gewässern leben.
Schwämme und ihre mikrobiellen Partner sind in Schwierigkeiten
Wichtig ist, dass der Temperaturanstieg von 3 °C, dem wir unsere Schwämme ausgesetzt haben, kein Science-Fiction-Szenario darstellt, sondern heutige Extreme, die bereits in der Natur zu beobachten sind. Dies steht im Einklang mit der Meereshitzewelle, die die australische Ostküste traf zwischen November 2015 und Februar 2016.
Es wird vorhergesagt, dass es zu solchen Extremereignissen kommen wird häufiger und schwerwiegender während sich unser Klima weiter verändert. Und so hohe Temperaturen könnten bis 2100 zu Durchschnittswerten werden wenn wir nicht so schnell wie möglich weltweit CO2-neutral werden.
Das sind besorgniserregende Neuigkeiten für Schwämme, für die Ökosysteme, die sie unterstützen, und damit auch für uns. Schwämme sind Mit etwa 8.500 Arten äußerst vielfältig Derzeit wird auf der ganzen Welt beschrieben, dass sie Mikroben beherbergen könnte der Menschheit helfen, Krankheiten und Antibiotikaresistenzen zu bekämpfen.
Es ist nicht intuitiv, bescheidene Tiere und ihre mikrobiellen Partner zu schätzen, wenn man über große Probleme wie den Klimawandel und den Zusammenbruch der Artenvielfalt auf der Erde nachdenkt. Aber im Interesse unserer Ozeane und letztlich auch uns selbst müssen wir diese gemeinsame Anstrengung schnell unternehmen und sie entsprechend schützen.
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