Einige Korallen könnten den Klimawandel überleben, ohne einen metabolischen Preis zu zahlen, vermuten Wissenschaftler

Wenn, wie das Sprichwort sagt, „nichts im Leben umsonst ist“, dann könnten Korallen einen Preis für ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel zahlen. Tatsächlich ist die vorherrschende Meinung unter Wissenschaftlern, dass Korallen ein verringertes Wachstum oder andere Nachteile erleiden müssen, wenn sie mit symbiotischen Algen zusammenarbeiten, die ihnen helfen, wärmeres Wasser zu vertragen.

Doch neue Untersuchungen unter der Leitung von Penn State zeigen, dass bestimmte Korallen ihren Kuchen haben und ihn auch fressen können, und als Folge davon könnten diese Korallen-Symbionten-Partnerschaften in einer vom Klimawandel veränderten Zukunft die Riffökosysteme dominieren.

„Unsere Ergebnisse widerlegen die allgemeine Annahme, dass riffbildende Korallen mit thermisch toleranten Algensymbionten schlecht wachsen“, sagte Todd LaJeunesse, Professor für Biologie an der Penn State.

„Stattdessen tolerieren diese an die Wärme angepassten Partnerschaften schwere Hitzewellen im Meer besser und werden sich in Zukunft wahrscheinlich ökologisch ausdehnen und die Riff-Ökosysteme dominieren. Auch wenn die Riffe der Zukunft vielleicht nicht schön aussehen – mit geringer Vielfalt und stark verminderten Ökosystemleistungen –, sind die widerstandsfähigen Tiere gegangen.“ Dahinter wird wahrscheinlich weiterhin Nahrung und Lebensraum für andere Tiere sowie ein gewisses Riffwachstum für die von ihnen geschaffenen Ökosysteme bieten.“

LaJeunesse erklärte, dass Korallenriffe geologische Strukturen sind, die von Korallenkolonien geschaffen werden, die aus winzigen einzelnen seeanemonenähnlichen Polypen bestehen, deren Gewebe dichte Populationen photosynthetischer Algen, sogenannte Dinoflagellaten, enthalten. Diese Dinoflagellaten – die Forscher Symbionten nennen – unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, hohe Temperaturen zu vertragen. Wenn der Ozean zu warm wird, sterben viele Symbiontenarten und mit ihnen auch ihre Korallenwirte. Und wenn Korallenriffe kollabieren, sind auch Fischerei, Tourismus und Ökosystemleistungen wie Hurrikanpuffer gefährdet.

Laut LaJeunesse erfolgte die erste Dokumentation von Unterschieden in der Korallensterblichkeit basierend auf den vorhandenen Symbiontenarten im Ostpazifik nach dem El Niño-Südoszillationsereignis 1997–1998, als die Wassertemperaturen 2–4 °C wärmer waren als die historischen Durchschnittstemperaturen. Nach diesem Ereignis, sagte er, überlebten Korallen, die Durusdinium glynnii-Symbionten beherbergten, während Korallen, die Cladocopium latusorum-Symbionten beherbergten, starben.

„Natürlich“, sagte Mark Warner, Professor für Meereswissenschaften und -politik an der University of Delaware, „waren Korallen, die mit D. glynnii assoziiert waren, während dieses extremen Hitzeereignisses im Vorteil, aber ist die Unterbringung dieser temperaturbeständigen Symbionten mit Kosten verbunden? “

„Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die Kosten der thermischen Toleranz in einer verringerten Nährstofftranslokation vom Symbionten zum Wirt und in erheblichen negativen physiologischen Kompromissen wie verringertem Wachstum und vermindertem Fortpflanzungserfolg äußern. Wir wollten wissen, ob ein ähnlicher Kompromiss bei Korallen auftreten könnte und ob dies der Fall sein könnte Auswirkungen auf das Schicksal der Korallenriff-Ökosysteme haben.

Kira Turnham, Hauptautorin der Studie, die in veröffentlicht wurde Verfahren der Royal Society Berklärte, dass das Forschungsteam zur Untersuchung möglicher Kompromisse in thermisch toleranten Partnerschaften das Wachstum und die Reproduktion von Pocillopora-Korallen verglichen hat, die den thermisch toleranten Symbionten D. glynnii und den empfindlicheren Symbionten C. latusorum beherbergen.

„Diese Symbiosen sind im gesamten Indischen und Pazifischen Ozean verbreitet und stehen für gemeinsam entwickelte und ökologisch erfolgreiche Beziehungen“, sagte sie.

Konkret maß das Team das Skelettwachstum, die Gesamtmassezunahme und die Verkalkungsraten – also die Rate, mit der Korallen Kalziumkarbonat produzieren, was ein Maß für ihr Wachstum ist. Das Team maß außerdem die Fortpflanzungsleistung und die Reaktion auf thermischen Stress, um die funktionelle Leistung dieser Partnerkombinationen zu beurteilen.

„Wir haben herausgefunden, dass D. glynnii die Fähigkeit bietet, Wassertemperaturen zu ertragen, die die meisten Gegenseitigkeitsbeziehungen zwischen Korallen und Dinoflagellaten gefährden, ohne nennenswerte Kompromisse einzugehen“, sagte Turnham. „Diese Partnerkombination wächst und vermehrt sich genauso gut wie die temperaturempfindlichere Partnerschaft.“

Turnham stellte fest, dass die Unterschiede in Leistung und Funktion zwischen den beiden Partnerschaften nur während der experimentellen Erhitzung sichtbar wurden, was die Fähigkeit von D. glynnii unterstreicht, höhere Temperaturen zu tolerieren und ihren Wirten Hitzetoleranz zu verleihen. Das Team untersucht außerdem ähnliche Korallen-Algen-Mutualismen, an denen zahlreiche Korallenarten im westpazifischen Staat Palau beteiligt sind, um die Breite dieser Ergebnisse zu bestimmen.

„Diese Studie unterstreicht die kontextuelle Bedeutung und die unglaubliche Biologie von Korallensymbiosen“, sagte Turnham. „Durch die Untersuchung der koevolutionären Geschichte der Symbiosen, die Bereitstellung einer kontextuellen Linse und die Verwendung einer verbesserten Erkennung von Symbiontenarten können wir aussagekräftigere Vorhersagen über das Fortbestehen von Korallen treffen, während sich die Ozeane durch den Klimawandel kontinuierlich erwärmen.“