Eine neue Studie zeigt, dass die Versauerung der Ozeane die Mikrobenmischung in Korallenriffsystemen verändert, was zur Beurteilung der Ökosystemgesundheit herangezogen werden kann.
Die heute veröffentlichte Studie in Mikrobiomuntersuchte speziell Korallenriffe, aber die Forscher sagen, dass es als Methode zur Messung der Reaktion von Ökosystemen auf menschliche Aktivitäten weit verbreitet sein könnte.
Das Verständnis, wie sich Ökosysteme als Reaktion auf menschliche Aktivitäten verändern, ermöglicht Vorhersagen über ihre Zukunft und darüber, wie sie erhalten werden können. Obwohl Mikroben für Ökosysteme von entscheidender Bedeutung sind und kritische Funktionen wie Ernährung und Modulation des Immunsystems unterstützen, werden Veränderungen in mikrobiellen Gemeinschaften bei der Beurteilung der Ökosystemgesundheit selten gemessen.
Das von Forschern des Imperial College London geleitete Team testete, ob die Messung von Veränderungen in der gesamten Gemeinschaft größerer (Makro-)Organismen und Mikroben zusammen eine neuartige Messung der Belastung von Korallenriffen ermöglichen könnte. In diesen Ökosystemen sind Mikroben besonders wichtig und leben nicht nur auf den Makroorganismen, sondern auch im umgebenden Sediment und Wasser.
Korallen und Kohlendioxid
Einige Riffe wachsen in der Nähe natürlicher Kohlendioxid (CO2)-Quellen am Meeresboden, was dazu dienen kann, die Reaktion von Riffen auf zukünftige CO2-Bedingungen im Ozean und die daraus resultierende Versauerung durch menschliche Aktivitäten zu verstehen. Die Forscher besuchten solche CO2-Quellen in Papua-Neuguinea und nutzten Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS), um Proben von Organismen und Sedimenten aus Gebieten mit unterschiedlichem CO2-Gehalt zu sammeln.
Sie verwendeten genetische Sequenzierung und Massenspektrometrie, um die in jeder Probe vorhandenen Mikroben und Metaboliten (kleine Moleküle, die von Organismen mit verschiedenen ökologischen Funktionen produziert werden) zu bestimmen. Sie fanden heraus, dass mit zunehmender CO2-Menge im Ozean die in der Gemeinschaft der Riffmakroorganismen gefundenen Mikroben und Metaboliten denen im Sediment ähnlicher wurden, was als Rückgang der „Unterscheidbarkeit der Holobiontengemeinschaft“ bezeichnet wird.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Art und Weise, wie sich mikrobielle Gemeinschaften, die von Makroorganismen beherbergt werden, verändern, als Frühindikator für Ökosystemstress genutzt werden könnte. Sie unterstreichen auch, wie wichtig es ist, einen „Ökosystemansatz“ zu verfolgen, um die Auswirkungen menschlicher Stressfaktoren zu verstehen.
Stress des Ökosystems
Das neue Ergebnis gilt nur für ein Ökosystem unter einer Stressquelle (Versauerung), daher testet das Team diesen Ansatz nun an mehr als 80 Riffstandorten auf der ganzen Welt, die unterschiedlichen menschlichen Belastungen ausgesetzt sind.
Der Erstautor Jake Williams vom Department of Life Sciences am Imperial und ZSL-Institut für Zoologie sagte: „Die Intensivierung menschlicher Aktivitäten und die Klimakrise erhöhen den Stress für Ökosysteme auf der ganzen Welt. Es fehlen jedoch allgemeine und robuste Methoden zur Überwachung dieses Stresses.“ wie Ökosysteme reagieren.
„Unsere Ergebnisse legen die Möglichkeit nahe, solche allgemeinen und robusten Metriken zu entwickeln, die auf den Beziehungen zwischen Mikroben und Chemikalien innerhalb und außerhalb von Organismen basieren. Im Idealfall sollten diese Metriken nicht davon abhängen, welche Art von Ökosystem man betrachtet, sondern in jedem System anwendbar sein.“ von Korallenriffen bis zu Regenwäldern.“
Die leitende Forscherin Dr. Emma Ransome vom Department of Life Sciences am Imperial fügte hinzu: „Um die Auswirkungen auf Korallenriffe genau bewerten und vorhersagen zu können, ist ein ganzheitlicher Ansatz erforderlich. Mikroben sind ein äußerst wichtiger und übersehener Bestandteil aller unserer Ökosysteme und von entscheidender Bedeutung.“ Werkzeug zum Verständnis von Umweltauswirkungen und zur Verwirklichung einer ökologisch nachhaltigen Zukunft.“
Mehr Informationen:
Niedergang einer ausgeprägten Korallenriff-Holobiontengemeinschaft durch Ozeanversauerung, Mikrobiom (2024). DOI: 10.1186/s40168-023-01683-y