Die Fortpflanzungsfähigkeit der Korallen nimmt mit der Wassertiefe ab

Eine neue Studie der Universität Tel Aviv in Zusammenarbeit mit dem Interuniversity Institute for Marine Sciences in Eilat hat herausgefunden, dass Korallenlaichereignisse im Golf von Aqaba und Eilat, Rotes Meer, am tiefen Ende des Tiefenbereichs der Fokusart (~30 –45 m) treten mit viel geringerer Intensität auf als im Flachwasser (0–30 m). Die Studie zeigt, dass während im Flachwasser etwa die Hälfte der Korallen an jedem Fortpflanzungsereignis beteiligt war, dieser Anteil im tieferen Teil des Riffs auf nur 10–20 % zurückging.

Laut den Forschern liegt die Bedeutung dieses Ergebnisses darin, dass die vorherrschende Hoffnung, dass tiefe Riffe als „Lebensader“ für degradierte flache Riffe dienen können, nicht ausreichend begründet ist. Tatsächlich schlagen die Forscher vor, dass für einige Korallenarten das Gegenteil der Fall ist – um im Laufe der Zeit zu überleben, verlassen sich tiefere Korallenpopulationen möglicherweise häufiger auf Flachriffkorallen als umgekehrt. Die Studie zeigt auch, dass ein starker Anstieg der Wassertemperatur innerhalb von ein oder zwei Tagen den Beginn der Brutereignisse bei den untersuchten Arten beeinflusste.

Die Studie wurde von Ph.D. Kandidat Ronen Liberman von der Fakultät für Zoologie der Universität Tel Aviv und Dr. Tom Shlesinger vom Florida Institute of Technology; und betreut von Prof. Yehuda Benayahu von der Fakultät für Zoologie der Universität Tel Aviv und dem Steinhardt Museum of Natural History. Auch Prof. Yossi Loya, ebenfalls von der Zoologischen Schule der TAU und dem Steinhardt-Museum, nahm an der Studie teil. Diese Forschung wurde kürzlich in der renommierten Zeitschrift veröffentlicht Ökologie. Die Studie wurde teilweise durch ein Stipendium der Europäischen Kommission im Rahmen ihres Horizon 2020-Programms finanziert.

Die Studie wurde über einen Zeitraum von fünf Jahren durchgeführt, um fünf Brutzeiten einzubeziehen. Es untersuchte die Fortpflanzung von Weichkorallen, auch Octocorallia genannt, von denen einige in einem weiten Tiefenbereich im Golf von Aqaba und Eilat leben. Die Einzigartigkeit der Studie liegt in der langfristigen und intensiven Untersuchung der Korallenreproduktion über einen weiten Tiefengradienten von 0–50 m. Die Forscher konzentrierten sich auf eine Weichkorallenart namens Rhytisma fulvum, die sich durch Oberflächenbrut reproduziert – ein Fortpflanzungsmodus, bei dem die Korallenbrut oder deren auffallend gelbe Larven schlüpfen, die mehrere Tage lang außen an der Korallenoberfläche haften. Dieser einzigartige Reproduktionsmodus hilft Wissenschaftlern, viele der Schwierigkeiten bei der Untersuchung und Überwachung von Korallenreproduktionsereignissen zu überwinden, insbesondere in den schwieriger zu bearbeitenden Tiefen.

Ronen Liberman erklärt: „Die meisten Korallenarten sind Hermaphroditen, was bedeutet, dass jedes Individuum sowohl als Männchen als auch als Weibchen fungiert, und sie vermehren sich durch kurze und synchrone Laichereignisse, die normalerweise einmal im Jahr in den Sommermonaten stattfinden. Während dieses synchronisierten Ereignisses werden viele Korallen setzen gleichzeitig eine große Menge an Spermien und Eiern frei, die sich äußerlich im Wasser treffen, wo sie befruchtet werden und Embryonen bilden.Bei anderen Arten geben männliche Korallen Spermien ins Wasser ab, und diese Zellen wandern in weibliche Korallen ein und befruchten die Eier intern dass Befruchtung und Embryonalentwicklung innerhalb der Koralle stattfinden. In beiden Fällen dauert das Ereignis nur wenige Minuten, meist nachts, daher ist es für Forscher sehr schwierig, „den Moment festzuhalten“, insbesondere in großen Tiefen, in denen Taucher nicht lange bleiben können lange Zeit. Daher ist sehr wenig über die Fortpflanzung von Korallen in Tiefen von mehr als etwa 15 m bekannt.“

In der vorliegenden Studie konzentrierten sich die Forscher auf die Weichkoralle Rhytisma fulvum, die im Golf von Eilat und Aqaba entlang eines großen Tiefenbereichs lebt: von Riffflächen nahe der Meeresoberfläche bis hinunter zu 50 m. Ein besonderer Grund für die Wahl dieser Art ist ihre einzigartige Fortpflanzungsstrategie, die als Oberflächenbrut bezeichnet wird. Dieser Fortpflanzungsprozess beginnt, wenn männliche Kolonien Samenzellen auf synchronisierte Weise freisetzen, die später weibliche Kolonien erreichen, wo eine innere Befruchtung stattfindet. Anders als bei anderen Korallenarten entwickeln sich Embryonen bei dieser Art jedoch nicht im Inneren der Koralle. Stattdessen werden die befruchteten Eier freigesetzt und haften sechs Tage lang über Schleim an der Kolonie, wo sie sich zu Larven entwickeln. „Die sich entwickelnden Embryonen haben eine so leuchtend gelbe Farbe, dass es zu einem sehr farbenfrohen Ereignis wird, das mehrere Tage dauert. Dank dieser Tatsache konnten wir ziemlich einfach eine große Anzahl von Kolonien entlang eines großen Tiefenbereichs während fünf jährlicher Fortpflanzungssaisonen überwachen.“ “, sagt Ronen.

Die Forscher tauchten in verschiedene Tiefen, positionierten Temperatursensoren und untersuchten mehrere Merkmale der Brutereignisse – Zeitpunkt, Dauer und Intensität der Ereignisse. Insbesondere versuchten sie zu verstehen, welche Umweltfaktoren den Beginn von Fortpflanzungsereignissen beeinflussen. Die Studie zeigte, dass das Timing und die Synchronisation von Fortpflanzungsereignissen in jeder Tiefe mit einem deutlichen und schnellen Anstieg der Wassertemperatur von 1–1,5 Grad Celsius innerhalb von 24–48 Stunden verbunden sind – eine Art „Hitzewelle“, die typisch ist in den Gewässern des Golfs von Aqaba und Eilat im Frühsommer. Im flachen Wasser (ca. 5–15 m) traten die Fortpflanzungsereignisse immer Tage bis Wochen auf, bevor sie in größeren Tiefen beobachtet wurden. Die Forscher führten dieses Phänomen auf die kurzfristigen „Hitzewellen“ im tieferen Wasser zurück, die normalerweise erst einige Tage bis Wochen nach ihrem Auftreten im flachen Wasser auftraten.

Die Fortpflanzungsintensität wurde anhand der Anzahl der Kolonien gemessen, die sich bei jedem Ereignis vermehrten und Embryonen freisetzten. „Wir fanden heraus, dass die Anzahl der Kolonien, die Embryonen freisetzten, in einer Tiefe von mehr als 30 Metern deutlich geringer war“, fügt Ronen hinzu. „Während in geringer Tiefe etwa die Hälfte der Kolonien an jedem Laichereignis teilnahm, sank die Beteiligungsrate im tieferen Wasser auf nur 10–20 Prozent.“ Angesichts dieser Ergebnisse glauben die Forscher, dass die Populationen der Tiefseekorallen weniger wahrscheinlich alleine gedeihen und in gewissem Maße auf Populationen aus dem flacheren Riff angewiesen sind. Aufgrund ihrer geringeren Brutintensität scheint die Tiefwasserkorallenpopulation den Beitrag der Larven der im Flachwasser vorkommenden Korallen zu erfordern. Die Forscher vermuten, dass diese „Schwäche“ der Tiefkorallen mit der viel geringeren Intensität des Sonnenlichts zusammenhängen könnte, das ihren Lebensraum erreicht. Sonnenlicht ist für die Photosynthese notwendig, bei der symbiotische Algen im Korallengewebe Lichtenergie umwandeln, um den Korallenwirt mit der benötigten chemischen Energie zu versorgen.

Die Forscher schlussfolgern: „Heute, da Korallenriffe auf der ganzen Welt durch den Klimawandel und andere menschliche Einflüsse schwer beschädigt werden, setzen viele ihre Hoffnungen auf tiefere Riffe, um eine ‚Lebensader‘ zur Unterstützung von Flachwasserkorallenriffen zu bieten, was möglicherweise der Fall ist Wir wollen den Optimismus nicht schmälern, aber unsere Forschung deutet darauf hin, dass diese Hoffnung überschätzt wurde, denn es sieht so aus, als ob es eher die tieferen Korallenpopulationen sind, die die flachen Korallen brauchen, um zu überleben, als umgekehrt . Daher erfordern diese versteckten tiefen Riffe von sich aus Aufmerksamkeit und Schutz, vielleicht sogar mehr als die flachen Riffe.“