Der anhaltende Verlust einer einst reichlich vorkommenden Seeigelart in der Karibik könnte laut neuen Forschungsergebnissen eines Teams der Florida State University auch zum funktionellen Aussterben verschiedener Korallenarten aus den Riffen der Region führen.
Die Seeigelart Diadema antillarum gilt seit langem als wichtigster Weidefresser der Karibik und ernährt sich von Algen, die sonst das Riff überwuchern und Korallen das Gedeihen erschweren würden. Aber zwei Todesfälle in den letzten 40 Jahren haben dazu geführt, dass ein Großteil dieser Seeigelpopulation ausgestorben ist.
Neue Forschungsergebnisse unter der Leitung des FSU-Professors für biologische Wissenschaften, Don Levitan, zeigen, dass der Verlust dieser algenfreien Gebiete aufgrund des Absterbens der Seeigel die Existenz der Korallen bedroht, die die karibischen Riffe bevölkern.
Die Arbeit erscheint diese Woche im Proceedings of the National Academy of Sciences.
Levitan hat zusammen mit seinem Mitarbeiter Peter Edmunds, Professor an der California State University Northridge, seit seiner ersten Forschungsreise nach St. John, US Virgin Islands, im Jahr 1983 Daten über D. antillarum gesammelt, die Populationsdichte der Art aufgezeichnet und verfolgt durch Massensterben in den Jahren 1983-1984 und 2022.
„Unsere Forschung liefert den vollständigsten Langzeitdatensatz, der diesen 40-Jahres-Zeitraum und die beiden Todesfälle abdeckt“, sagte Levitan. „Anhand der jährlichen Daten von Edmunds zur Korallenhäufigkeit und Gemeinschaftsstruktur sahen wir dieses fast schwarz-weiße Bild der Veränderung der Riffe. Aufgrund dieses umfangreichen Datensatzes werden wir in der Lage sein, die Flugbahn zukünftiger Populationen dieser Art zu vergleichen und zu sein in der Lage, es mit dem ersten Todesfall zu vergleichen.“
Im Jahr 1983 war die Küste von St. John’s mit einem giftigen Dornendach von D. antillarum übersät, aber sechs Monate später löschte ein unbekannter Wasserpathogen 99 % der Arten in seinem gesamten Verbreitungsgebiet in der Karibik, im Golf von Mexiko und im Westatlantik aus Ozean. Infolgedessen beobachtete Levitan, dass die Algenkonzentrationen an den Forschungsstandorten um 3.000 % anstiegen.
„Der Standort wandelte sich von einem Riff, das von Algen gereinigt wurde, zu einem, das in nur sechs Monaten vollständig mit Algen überwuchert war, weil eine Seeigelart entfernt wurde“, sagte Levitan. „Auch in der gesamten Karibik ging der Korallenvorkommen enorm zurück.“
Die Populationsdichte von D. antillarum an den untersuchten Standorten nahm in den nächsten acht Jahren um das Zehnfache zu, erholte sich jedoch nicht weiter. Nur kleine Taschen von D. antillarum überlebten in seichten Gewässern, weideten und boten algenfreie Zonen, in denen sich Korallenlarven anheften, sich im Riff niederlassen und sich vermehren konnten. Im selben Jahr näherte sich die Korallenbedeckung in der gesamten Karibik den niedrigsten Werten, die in der Neuzeit verzeichnet wurden. Früher traten Seeigel mit einer Rate von etwa 15 pro Quadratmeter auf, wurden aber auf etwa 1 pro Meter reduziert.
Im Jahr 2022 fegte ein zweites Massensterben über die Amerikanischen Jungferninseln und viele Gebiete der Karibik hinweg und reduzierte die ohnehin spärliche Population von D. antillarum um weitere 98,4 %.
Levitan und sein Team haben die Häufigkeit und Körpergröße von D. antillarum an etablierten Standorten im Nationalpark der US-Jungferninseln gemessen, um Muster individueller Wachstumsraten zu bestimmen und die Etablierung neuer Korallen in bestehenden Gemeinschaften zu identifizieren und die Korallensterblichkeit abzuschätzen. Das Team untersuchte auch eine Fülle junger Korallen innerhalb und außerhalb der algenfreien Zonen, in denen D. antillarum lebte.
Daniel Thornhill, NSF-Programmdirektor für biologische Ozeanographie, lobte das Forschungsteam für sein Engagement bei der Datensammlung über einen so langen Zeitraum.
„Die Arbeit von Levitan und Edmunds unterstreicht den enormen Wert von Langzeitdaten und nachhaltiger, ortsbezogener Forschung“, sagte Thornhill. „Fast 40 Jahre nach dem ersten Absterben der Seeigel gab es hoffnungsvolle Nischen für die Erholung der Seeigel. Das jüngste Absterben stellt sowohl für die Seeigelpopulationen als auch für die Aussichten auf eine Erholung der karibischen Korallenriffe einen großen Rückschlag dar.“
Levitan und sein Team hoffen, diese Daten aus fast einem halben Jahrhundert nutzen zu können, um zu verstehen, wie sich diese Sterblichkeitsereignisse auf die Populationsdichte von D. antillarum im Jahr 2023 und in der Zukunft auswirken werden – einschließlich des Tempos oder sogar der Wahrscheinlichkeit einer Erholung in der Zukunft Jahren – sowie die entsprechenden Auswirkungen der algenfreien Zonen auf die Vielfalt der Korallenarten in den Riffen von St. John und in der gesamten Karibik.
Mehr Informationen:
Don R. Levitan et al., Massensterben von Seeigeln im Abstand von 40 Jahren bedrohen karibische Korallenriffe weiter, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2218901120