Laut einer neuen Studie der Universität Tokio könnte der Klimawandel seltene Unterwasseralgenbälle dem Sonnenlicht überbelichten und sie töten. Marimo sind lebende flauschige Grünalgenkugeln. Der größte Marimo der Welt befindet sich im Akan-See auf Hokkaido, der nördlichen Hauptinsel Japans.
Hier sind sie durch eine dicke Eis- und Schneeschicht vor zu viel Wintersonne geschützt, aber das Eis wird aufgrund der globalen Erwärmung dünner. Die Forscher fanden heraus, dass die Algen bis zu vier Stunden helles Licht überleben konnten und sich erholen würden, wenn sie dann 30 Minuten lang einem mäßigen Licht ausgesetzt würden. Die Algen starben jedoch, wenn sie sechs Stunden oder länger hellem Licht ausgesetzt waren. Das Team hofft, dass diese Entdeckung die Bedrohung des Klimawandels für diese gefährdete Art und die dringende Notwendigkeit, ihren Lebensraum zu schützen, deutlich macht.
Manche Leute haben Haustierkatzen, andere Haustiersteine, aber wie wäre es mit Haustieralgen? Marimo sind flauschige, matschige grüne Kugeln aus Unterwasseralgen, die bei Touristen, Naturliebhabern und Aquarienbesitzern beliebt geworden sind. Sie haben eine Größe von etwa einer Erbse bis zu einem Basketball und bilden sich auf natürliche Weise, wenn schwimmende Stränge der Alge Aegagropila linnaei durch die sanfte Rollbewegung des Seewassers gebündelt werden.
Sie kommen nur in wenigen Ländern vor und der größte Marimo, der im Akan-See gefunden wird, kann einen Durchmesser von bis zu 30 Zentimetern erreichen. In Japan sind sie so beliebt, dass sie ihr eigenes jährliches Festival, Merchandising und sogar ein Maskottchen haben. Marimo sind jedoch eine vom Aussterben bedrohte Art und ihre Anzahl ist weltweit im Allgemeinen rückläufig.
Marimo sind auf Nährstoffe und Photosynthese angewiesen, um zu überleben. Ihr Rückgang wird normalerweise auf menschliche Eingriffe zurückgeführt, die die Süßwasserseen, in denen sie leben, verändern oder verschmutzen. Es wurde jedoch nicht viel über die Auswirkungen des veränderten Zugangs zum Sonnenlicht geforscht.
„Wir wissen, dass Marimo helles Sonnenlicht in warmen Sommergewässern überstehen kann, aber die photosynthetischen Eigenschaften von Marimo bei niedrigen Wintertemperaturen wurden nicht untersucht, daher waren wir von diesem Punkt fasziniert“, sagte Project Assistant Professor Masaru Kono von der Graduate School of Science an der Universität Tokio. „Wir wollten herausfinden, ob Marimo das verträgt und wie sie auf eine Umgebung mit niedriger Temperatur und hoher Lichtintensität reagieren.“
Kono und sein Team besuchten im Winter die Churui-Bucht des Akan-Sees, um die Temperatur und Lichtintensität unter Wasser sowohl mit als auch ohne Eisbedeckung zu messen. Zuerst bohrten sie 80 Meter vor der Küste ein kleines Loch in das Eis und schnitzten dann ein großes Quadrat von 2,5 mal 2,5 Metern, um daraus Messungen vorzunehmen. Sie sammelten auch sorgfältig mehrere Marimo-Bälle von der Größe eines Kugelstoßens (10–15 cm) von Hand.
Zurück in Tokio stellte das Team die Umgebungsbedingungen mithilfe von Eisschalen nach, die mit einem Eisbereiter und weißen LED-Lampen hergestellt wurden. Algenstränge wurden von den Marimokugeln entfernt und auf ihre normale photosynthetische Fähigkeit getestet. Sie wurden dann in Behältern im Eis unter künstlichem Licht platziert, das so eingestellt war, dass es für unterschiedliche Zeiträume mit unterschiedlichen Intensitäten leuchtete.
„Wir haben eine neue Erkenntnis demonstriert, dass beschädigte Zellen in Marimo sich selbst reparieren können, selbst wenn sie bis zu vier Stunden lang bei kalten Temperaturen (2–4 Grad Celsius) simuliertem starkem Tageslicht ausgesetzt wurden, gefolgt von einer mäßigen Lichteinwirkung für nur 30 Minuten. Dies mäßig Licht hatte einen erholsamen Effekt, der im Dunkeln nicht auftrat. Wenn es jedoch sechs Stunden oder länger starkem Tageslicht ausgesetzt wurde, wurden bestimmte Zellen, die an der Photosynthese beteiligt sind, geschädigt und die Algen starben ab, selbst wenn sie mit mäßigem Licht behandelt wurden“, erklärt Kono.
„Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Photoinhibition (die Unfähigkeit zur Photosynthese aufgrund von Zellschäden) eine ernsthafte Bedrohung für Marimo im Akan-See darstellen würde, der im Winter mehr als 10 Stunden Sonnenlicht pro Tag erhält, wenn die globale Erwärmung voranschreitet und die Eisdecke zurückgeht.“
Als nächstes möchte das Team herausfinden, was mit ganzen Marimo-Kugeln passieren würde und ob das Ergebnis das gleiche wäre wie mit den kleineren Fäden.
„In der vorliegenden Studie haben wir sezierte Fadenzellen verwendet, daher haben wir die Auswirkungen der Struktur des kugelförmigen Marimo und wie es vor der Einwirkung von hellem Licht schützen könnte, nicht berücksichtigt. Wenn jedoch die Schädigung der Oberflächenzellen bei längerer Einwirkung zunimmt Das direkte Sonnenlicht kann im Extremfall die Aufrechterhaltung ihrer runden Körper beeinträchtigen und zum Verschwinden der Riesenmarimo führen. Daher müssen wir die Bedingungen am Akan-See in Zukunft ständig überwachen“, sagte Kono.
Kono hofft, dass diese Forschung sowohl den lokalen als auch den nationalen Regierungen helfen wird, die dringende Notwendigkeit zu verstehen, Japans einzigartige Marimo und ihren Lebensraum zu schützen. „Wir hoffen auch, dass dies eine Gelegenheit für alle Menschen ist, ernsthaft über die Auswirkungen der globalen Erwärmung nachzudenken“, sagte er.
Das Papier erscheint im Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften.
Mehr Informationen:
Akina Obara et al., Auswirkungen hoher Bestrahlungsstärke und niedriger Wassertemperatur auf die Photoinhibition und Reparatur von Photosystemen in Marimo (Aegagropila linnaei) im Lake Akan, Japan, Internationale Zeitschrift für Molekularwissenschaften (2022). DOI: 10.3390/ijms24010060