Die Erwärmung der Ozeane führt zu einer Zunahme der Häufigkeit und Schwere von Hitzewellen im Meer, die den Korallenriffen unermesslichen Schaden zufügen. Tropische Korallen, die in Symbiose mit winzigen einzelligen Algen leben, reagieren empfindlich auf hohe Temperaturen und zeigen eine Stressreaktion namens Bleichen, wenn das Meer zu heiß wird.
In den letzten vier Jahrzehnten haben Hitzewellen im Meer weit verbreitete Bleiche verursacht und Millionen von Korallen getötet. Aus diesem Grund wird weltweit nach Riffen gesucht, die dem Hitzestress standhalten, die zukünftige Erwärmung überstehen und als Quellen für hitzetolerante Korallenlarven dienen, um betroffene Gebiete sowohl auf natürliche Weise als auch durch Wiederherstellung wieder aufzufüllen.
Jetzt haben Wissenschaftler, die Riffe in Palau, einem Archipel im westlichen tropischen Pazifik, untersuchen, genetische Untergruppen einer weit verbreiteten Korallenart identifiziert, die eine bemerkenswerte Toleranz gegenüber der extremen Hitze zeigen, die mit Hitzewellen im Meer verbunden ist. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler Beweise dafür gefunden, dass Larven dieser Korallen von ihren Geburtsorten tief in den Lagunen von Palau zum äußeren Riff wandern, wo sie überleben und wachsen und ihre Hitzetoleranz beibehalten.
Das Verständnis sowohl der zugrunde liegenden Mechanismen, die die Hitzetoleranz dieser Korallen erleichtern, als auch der Ausbreitungsfähigkeit ihrer Larven wird laut Wissenschaftlern des Woods Hole Oceanographic einen großen Beitrag zur Verbesserung der Bemühungen zum Schutz und zur Wiederherstellung von Korallenriffen im Ozean des 21. Jahrhunderts leisten Institution (WHOI), die die Forschung leitete.
In der Hauptlagune von Palau wurde ein Netzwerk sehr alter, versteinerter Riffe angehoben, um eine Reihe von Bergen zu bilden, die als Rock Islands bekannt sind. Diese Formationen verlangsamen den Wasserfluss in und um sie herum und schaffen lokalisierte Umgebungen, in denen die Wassertemperaturen konstant höher sind als in anderen Bereichen der Riffe von Palau.
Wissenschaftler beprobten die Schlüsselkorallenart Porites lobata (Lappenkoralle) in ganz Palau, einschließlich der Rock Islands. Sie nahmen Skelettbiopsien und untersuchten die Kerne auf Stressbänder, die verräterische Anzeichen für Bleichen sind, eine Stressreaktion, die Korallen auf hohe Temperaturen haben. Sie fanden heraus, dass Korallen von den Rock Islands während der intensiven Hitzewelle von 1998 weniger gebleicht wurden als Korallen aus anderen Bereichen des Riffs, was auf eine verbesserte thermische Toleranz hinweist.
Wissenschaftler untersuchten dann die Genetik der Korallen und entdeckten vier verschiedene Abstammungslinien innerhalb derselben Art. Innerhalb der wärmeren Rock Islands waren bestimmte Abstammungslinien, die als „LB“- und „RD“-Abstammungslinien bezeichnet wurden, viel häufiger. Die Wissenschaftler konnten die Genetik jeder Koralle mit ihrer eigenen Bleichgeschichte abgleichen und fanden heraus, dass weniger Individuen der „LB“- und „RD“-Linien im Jahr 1998 gebleicht wurden, was auf eine verbesserte thermische Toleranz hinweist.
Bemerkenswerterweise fanden die Wissenschaftler heraus, dass die LB-Linie nicht auf die Rock Islands beschränkt war. Sie fanden einige LB-Kolonien, die auch an den kühleren Außenriffen lebten. Eine Untersuchung der Bleichgeschichten dieser Kolonien ergab wiederum weniger Spannungsbänder, was darauf hinweist, dass sie die thermische Toleranzcharakteristik ihrer Verwandten auf den Rock Islands beibehielten.
„Dies deutet darauf hin, dass die Rock Islands benachbarte Gebiete mit natürlich toleranten Larven versorgen“, schreiben die Wissenschaftler in dem Artikel mit dem Titel „Palau’s warmest reefs beherbergt thermisch tolerante Korallen, die in verschiedenen Lebensräumen gedeihen“, veröffentlicht in Kommunikationsbiologie. „Solche Quellen thermisch toleranter Korallen zu finden und zu schützen, ist der Schlüssel zum Überleben der Riffe im Klimawandel des 21. Jahrhunderts.“
„Da sich die Ozeane weltweit weiter erwärmen, werden Korallen aus extremen Lebensräumen einen Wettbewerbsvorteil haben und das Überleben ansonsten gefährdeter Riffe ermöglichen“, fahren die Autoren fort. „Die Identifizierung und Sicherung natürlicher Brutstätten umweltverträglicher Korallen, die unter zukünftigen Klimabedingungen gedeihen können, wird in den kommenden Jahrzehnten von grundlegender Bedeutung für den Fortbestand der Korallenriff-Ökosysteme weltweit sein.“
„Wir haben festgestellt, dass einige der Riffe Palaus mit den höchsten Temperaturen Korallen haben, die toleranter sind, als man erwarten würde“, sagte die Hauptautorin der Studie, Hanny Rivera, Absolventin des MIT-WHOI Joint Program. Rivera, die diese Arbeit im Rahmen ihres Ph.D. und Postdoc-Forschung, ist derzeit Associate Director of Business Development bei Ginko Bioworks. „Darüber hinaus unterscheiden sie sich genetisch von denselben Korallen, die in anderen Teilen von Palau zu finden sind, was darauf hindeutet, dass es in diesen Regionen eine natürliche Selektion für härtere Korallen gegeben hat.“
Der Co-Autor des Papiers, Michael Fox, fügte hinzu, dass die Studie besonders aufregend sei, weil sie die Korallengenetik mit historischen Aufzeichnungen über das Ausbleichen in ihren Skeletten kombiniert, um Aufschluss darüber zu geben, wie Korallen aus extremen Lebensräumen mit hoher Temperaturtoleranz über eine Rifflandschaft verteilt werden können.
„Diese integrierte Perspektive ist unerlässlich, um die Prognosen von Korallengemeinschaften in einem sich erwärmenden Ozean zu verbessern“, sagte Fox, der während der Forschung für dieses Papier Postdoktorand am WHOI war. Derzeit ist er Assistant Research Professor am Red Sea Research Center der King Abdullah University of Science and Technology in Thuwal, Saudi-Arabien.
Die Palau-Forschung steht in direktem Zusammenhang mit der Super Reefs-Initiative, die WHOI mit The Nature Conservancy und der Stanford University ins Leben gerufen hat, um Korallengemeinschaften zu lokalisieren, die Meereshitzewellen standhalten können, und mit lokalen Gemeinschaften und Regierungen zusammenzuarbeiten, um sie zu schützen.
„Diese Arbeit ist die wissenschaftliche Grundlage für die Super Reefs-Initiative“, sagte die Co-Autorin des Papiers, Anne Cohen, Wissenschaftlerin bei WHOI und Riveras Beraterin für die Studie. „Die Palau-Forschung zeigt, dass Superriffe existieren, und liefert auch umsetzbare wissenschaftliche Erkenntnisse, die zur Unterstützung ihres Schutzes verwendet werden können.“
Cohen bemerkte, dass es andere Korallenriffe gibt, nicht nur in Palau, wo Korallengemeinschaften nicht so stark gebleicht sind, wie Wissenschaftler aufgrund der thermischen Belastung vorhergesagt haben.
„Wenn wir Korallengemeinschaften finden, die hitzetolerant oder bleichresistent sind, und wir sie vor anderen Belastungen schützen, die sie töten können – wie Sprengung, Überfischung oder Küstenentwicklung –, werden sie Millionen von Larven produzieren, die mit den Strömungen reisen , außerhalb ihrer Herkunftsorte, wie wir auf Palau sehen, und sie werden Riffe neu bevölkern, die von Hitzewellen verwüstet wurden“, sagte sie. „Die Natur ist erstaunlich. Unsere Aufgabe bei der Super Reefs-Initiative ist es, diese thermisch widerstandsfähigen Riffe zu schützen und die Natur den Rest erledigen zu lassen.“
Rivera fügte hinzu, sie sei beeindruckt von der immensen Wertschätzung, dem Respekt und der Verantwortung, die die Palauaner ihrer Umwelt entgegenbringen.
„Sie waren eines der Pionierländer bei der Förderung des Meeres- und Umweltschutzes. Es ist wunderbar zu wissen, dass diese besonderen Riffe in so guten Händen sind“, sagte Rivera. „Meine größte Hoffnung ist, dass unsere Forschung die Palauaner in ihren Bemühungen um die Erhaltung eines gesunden marinen Ökosystems weiter unterstützen wird.“
Mehr Informationen:
Hanny E. Rivera et al. beherbergen Palaus wärmste Riffe thermisch tolerante Korallen, die in verschiedenen Lebensräumen gedeihen, Kommunikationsbiologie (2022). DOI: 10.1038/s42003-022-04315-7