Forscher des Italian Institute of Technology – IIT und der Universität Mailand-Bicocca haben in Zusammenarbeit mit dem Genoa Aquarium in Italien kürzlich eine Studie veröffentlicht ACS Angewandte Materialien und Schnittstellendas die Wirksamkeit von Curcumin, einem natürlichen Antioxidans, das aus Kurkuma gewonnen wird, bei der Reduzierung der Korallenbleiche, einem Phänomen, das hauptsächlich durch den Klimawandel verursacht wird, belegt.
Die Forschungsgruppe entwickelte ein biologisch abbaubares Biomaterial, um das Molekül abzugeben, ohne die umgebende Meeresumwelt zu schädigen. Im Genua-Aquarium durchgeführte Tests haben eine erhebliche Wirksamkeit bei der Verhinderung der Korallenbleiche gezeigt.
Korallenbleiche ist ein Phänomen, das in extremen Fällen zum Absterben dieser Organismen führt, mit verheerenden Folgen für Korallenriffe, die für die Weltwirtschaft, den Schutz der Küsten vor Naturkatastrophen und die Artenvielfalt der Meere von entscheidender Bedeutung sind. Die meisten Korallen leben in Symbiose mit mikroskopisch kleinen Algen, die für ihr Überleben unverzichtbar und für ihre leuchtenden Farben verantwortlich sind.
Aufgrund des Klimawandels steigen die Meeres- und Ozeantemperaturen, was die Beziehung zwischen diesen beiden Organismen stört. Wenn dies geschieht, droht der Koralle, die durch den Algenverlust weiß wird, buchstäblich der Hungertod.
In den letzten Jahren hat dieser Zustand infolge des Klimawandels die meisten der größten Korallenriffe der Welt beeinträchtigt, darunter auch das Great Barrier Reef in Australien. Bisher gibt es jedoch keine wirksamen Methoden, um diesem Phänomen entgegenzuwirken und die Korallenbleiche zu verhindern, ohne den Fortbestand dieser Lebensräume und die damit verbundene außergewöhnliche Artenvielfalt ernsthaft zu gefährden.
Curcumin wird den Korallen auf kontrollierte Weise verabreicht, indem ein Biomaterial auf Basis von Zein, einem aus Mais gewonnenen Protein, aufgetragen wird. Dieses System wurde von den Partnern selbst entwickelt, um die Sicherheit für die Umwelt zu gewährleisten.
Bei den im Genua-Aquarium durchgeführten Tests wurden Überhitzungsbedingungen in tropischen Meeren simuliert, indem die Wassertemperatur auf bis zu 33 °C erhöht wurde. Unter diesen Bedingungen waren alle unbehandelten Korallen von dem in der Natur vorkommenden Bleichphänomen betroffen, während im Gegenteil alle mit Curcumin behandelten Exemplare keine Anzeichen dieser Tendenz zeigten, ein Ergebnis, das diese Technik wirksam zur Verringerung der Anfälligkeit von Korallen macht zu thermischer Belastung.
Für diese Studie wurde eine für den tropischen Indischen Ozean typische Korallenart (Stylophora pistillata) verwendet, die auf der Roten Liste gefährdeter Arten der IUCN (International Union for the Conservation of Nature) steht.
„Diese Technologie ist Gegenstand einer Patentanmeldung, die eingereicht wurde, und tatsächlich werden sich die nächsten Schritte dieser Forschung auf ihre Anwendung in der Natur und im großen Maßstab konzentrieren“, sagte Marco Contardi, Erstautor der Studie, Forschungspartner der Smart Materials-Gruppe am IIT und Forscher am DISAT (Abteilung für Umwelt- und Geowissenschaften) an der Universität Mailand-Bicocca. „Gleichzeitig werden wir den Einsatz weiterer antioxidativer Substanzen natürlichen Ursprungs prüfen, um den Bleichprozess zu blockieren und so die Zerstörung von Korallenriffen zu verhindern.“
„Die Verwendung neuer biologisch abbaubarer und biokompatibler Materialien, die in der Lage sind, natürliche Substanzen freizusetzen, die die Korallenbleiche reduzieren können, ist etwas völlig Neues“, sagte Simone Montano, Forscherin bei DISAT und stellvertretende Direktorin des MaRHE-Zentrums (Marine Research and High Education Center) an der Universität von Mailand-Bicocca. „Ich bin fest davon überzeugt, dass dieser innovative Ansatz einen bedeutenden Durchbruch bei der Entwicklung von Strategien zur Wiederherstellung mariner Ökosysteme darstellen wird.“
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Marco Contardi et al., Biologisch abbaubare Zein-basierte Biokompositfilme zur Unterwasserabgabe von Curcumin reduzieren thermische Stresseffekte in Korallen, ACS Angewandte Materialien und Schnittstellen (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c01166