Was haben gute Investitionen und die Rettung der sterbenden Korallenriffe der Welt gemeinsam? Diversifizierung ist der Schlüssel.

Da die Gesundheit von Korallenriffen unter dem Stress des Klimawandels weiter abnimmt, wollen Forscher versagende Riffe verjüngen, indem sie gesunde Korallen verpflanzen. Leider haben sie gemischte Ergebnisse gefunden, da einige transplantierte Korallen verdorren und sterben, während andere Wurzeln schlagen und gedeihen.

Warum einige verpflanzte Korallen, sogenannte „Outplants“, gedeihen und andere kämpfen oder zugrunde gehen, ist bis jetzt ein Rätsel geblieben. EIN neue Studie unter der Leitung von Forschern des USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences und veröffentlicht im Proceedings of the National Academy of Sciences enthüllt den Schlüssel zu einer erfolgreichen Korallentransplantation.

Die Lösung des Rätsels ist entscheidend für die Wiederherstellung sterbender Riffe mit verpflanzten Korallen, sagt Carly Kenkel, Gabilan Assistant Professor of Biological Sciences an der USC Dornsife und korrespondierender Autor der Studie. Und die Rettung von Riffen bleibt eine globale Notwendigkeit.

Laut a Studie 2021hat die Erde seit 1950 die Hälfte ihrer Korallenriffe verloren. Diese globale Verwüstung birgt ein tragisches Potenzial: Eine Milliarde Menschen profitieren von Riffökosystemen, und allein die US-Wirtschaft gewinnt durch Branchen wie Fischerei und Tourismus jährlich 3,4 Milliarden US-Dollar daraus, so der National Ozeanische und atmosphärische Verwaltung.

Ist es der Eine oder die Vielen?

Kenkels Transplantationsforschung konzentriert sich auf die vom Aussterben bedrohte Karibik HirschhornkoralleAcropora cervicornis.

Vor der aktuellen Studie verwendeten Wissenschaftler verschiedene einzelne Hirschhornkorallen an verschiedenen Transplantationsorten und stellten fest, dass einige Ausläufer an einigen Stellen besser abschnitten als andere. Aber weil sie an verschiedenen Standorten unterschiedliche Korallen verwendeten, konnten sie den Grund für Erfolg oder Misserfolg nicht eingrenzen: War es die Umwelt, die Koralle oder eine Kombination aus beidem?

„Wir wussten nicht, ob die Korallen an einigen Stellen schlecht abschneiden, weil die Umgebung schlecht war, weil die einzelnen Korallen schlechte Leistungen erbrachten oder weil diese einzelnen Korallen in dieser bestimmten Umgebung einfach nur schlechte Leistungen erbrachten“, sagte Kenkel.

Um die Antwort zu finden, haben Kenkel und Wyatt Million, ehemals Ph.D. Student in Kenkels Labor an der USC Dornsife und Erstautor der Studie, reduzierte die Anzahl der beteiligten Variablen. Sie verwendeten Klone von nur 10 Hirschhorn-Individuen und transplantierten Exemplare von jedem an neun gut verstandenen Riffstandorten in den Florida Keys. Anschließend verfolgten sie Überleben, Wachstum, Form und Größe der Ausläufer an jedem Standort.

Sie fanden heraus, dass sowohl die Koralle als auch die Umwelt wichtig waren. Kein einzelner Klon erwies sich in allen Umgebungen als stark; Jede Site sah, wie ein anderer Klon aufstieg und sich für den Erfolg anpasste.

„Das sind sehr wichtige Informationen für die Riffsanierung“, sagte Kenkel. „Das bedeutet, dass die genetische Vielfalt von Korallentransplantationen wichtig sein wird, um unsere Wetten abzusichern.“ Da Forscher darauf abzielen, Riffe wiederherzustellen, werden sie eine Vielzahl von Individuen einsetzen wollen, um sicherzustellen, dass sich mindestens einer an das neue Zuhause anpassen kann.

Sie verglich die Idee mit Investitionen: „Die Diversifizierung Ihres Portfolios ist sicherer, als groß auf ein bestimmtes Unternehmen zu setzen, denn selbst wenn einige Unternehmen Geld verlieren, werden andere gewinnen.“

Die Maximierung der genetischen Vielfalt – anstatt nach einer herausragenden Koralle zu suchen, um den Tag zu retten, wie es der Trend unter Forschern war – sei ein klügerer Ansatz, sagte sie.

„Auf diesen Riffen ist die Diversifizierung von Korallenauspflanzungen sicherer, als auf eine ‚Superkoralle‘ zu setzen, um erfolgreich zu sein. Es wird Gewinner und Verlierer in jeder Umgebung geben. Und Riffe sind wirklich dynamisch; jede Umgebung kann aus der Perspektive einer Koralle wirklich anders sein, und sie werden noch unterschiedlicher sein, da sich das Klima weiter ändert.“

„Plastik Koralle“

Die Ergebnisse bedeuten auch, dass Wissenschaftler sich darauf konzentrieren sollten, wie anpassungsfähig einzelne Korallen an verschiedene Umgebungen sein können, was bedeutet, wie sehr ein Individuum seine Form, Größe und andere Eigenschaften als Reaktion auf sich ändernde Umweltfaktoren am Riff ändern kann.

Diese „Plastizität“ könnte bei fortschreitendem Klimawandel die Erfolgsaussichten von Auspflanzungen über viele Generationen hinweg beeinträchtigen.

„Wir fanden heraus, dass einige Korallen mehr Plastik waren als andere, und die plastischsten Korallen – diejenigen, die am größten wachsen konnten, wenn es Sinn machte, an einem bestimmten Ort groß zu sein, oder am kleinsten blieben, wenn dies von Vorteil war – waren tatsächlich diejenigen, die es taten hat im Durchschnitt am besten überlebt“, sagte Kenkel.

Studieren Sie den Erstautor Wyatt Million – früher ein Ph.D. Student in Kenkels Labor und jetzt Postdoc an der deutschen Justus-Liebig-Universität Gießen – warnt jedoch davor, dass die Plastizität von Korallen kein Ersatz dafür ist, den Klimawandel an seinen Wurzeln anzugehen.

„Ich möchte betonen, dass die adaptive Plastizität kein Wundermittel für Korallen ist und das Ziel, die Auswirkungen des Klimawandels umzukehren, nicht ersetzen kann, wenn wir hoffen, den endgültigen Fortbestand der Korallen zu gewährleisten“, sagte er.

Was kommt als nächstes?

Kenkels Team möchte nun tiefer in die Frage eintauchen, was Korallen ihre Plastizität verleiht und wie sie zukünftige Transplantationsbemühungen beeinflussen könnte.

„Wir werden Fragen stellen wie: ‚Gibt es irgendwelche Nachteile, wenn eine Koralle mehr Plastik ist?‘ Vielleicht zeigt es sich zu Lebzeiten nicht – vielleicht beeinträchtigt es ihre Nachkommen oder ihre Fähigkeit, Nachkommen zu zeugen“, sagte Kenkel.

Sie werden auch untersuchen, wie sich die Korallenplastizität auf die Funktion des gesamten Riffs auswirkt und was auf zellulärer und molekularer Ebene passiert, damit die Koralle wachsen kann, was Avenue Million besonders interessant findet.

„Vielleicht gehören zu den relevantesten nächsten Schritten die Identifizierung der genetischen Grundlage dieser Plastizität und ob sie zum tierischen Wirt oder zum Algensymbionten gehört“, sagte er.

Korallen haben darin leben mikroskopisch kleine Algen in einer Beziehung, die als „Symbiose“ bekannt ist. Die Algen versorgen die Koralle mit Nahrung und anderen Vorteilen im Austausch für Nährstoffe und einen sicheren Lebensraum.

Das Verständnis der Genetik beider Organismen wird Wissenschaftlern dabei helfen, vorherzusagen, wie sich die Plastizität einer Koralle über Generationen mit sich ändernden Klimabedingungen entwickeln könnte.

Neben Kenkel und Million gehören zu den Forschern der Studie Maria Ruggeri und Sibelle O’Donnell von USC Dornsife; Erich Bartels vom Mote Marine Laboratory; Trinity Conn von der Pennsylvania State University; und Cory Krediet vom Eckerd College.