Wir beeilen uns, Korallenriffe vor der globalen Erwärmung zu schützen

Ein besseres Verständnis darüber, wie sich Korallen vermehren und auf den Klimawandel reagieren, wird den Schutz und die Wiederherstellung fördern.

Dr. Núria Viladrich aus Spanien war aufgrund der COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 gezwungen, einen geplanten Besuch auf den US-amerikanischen Jungferninseln abzusagen, wo weiße Sandstrände und Rum-Kokos-Cocktails nicht die Hauptattraktionen waren. Sie wollte Zugang zu den bunten Korallen haben, die die Riffe rund um die Inseln bevölkern.

Stattdessen landete Viladrich für zwei Wochen in den Florida Keys, bevor sie die dort erworbenen Korallen an die University of Washington in Seattle brachte, wo sie sie in den nächsten zwei Jahren studierte.

Harte und weiche Typen

Viladrich ist Postdoktorandin an der Universität Barcelona und ihre Arbeit ist Teil eines europäischen Projekts namens CoralChangedie Anfang 2020 mit dem Ausbruch der Pandemie begann.

Die Initiative soll im August dieses Jahres abgeschlossen werden und erhält EU-Mittel, um zu untersuchen, wie sich verschiedene Korallenarten an Umweltveränderungen anpassen könnten.

„Das Wichtigste ist, zu verstehen, was passiert und was am wahrscheinlichsten in den nächsten Jahren passieren wird“, sagte Viladrich, die mehr als 1.000 Mal getaucht ist, um ihr Fachwissen auf diesem Gebiet zu erweitern.

Sie hat zwei Korallenarten untersucht: Hexacorals – auch Hart- oder Steinkorallen genannt – und Oktocorals, die Weichkorallen genannt werden.

Viladrich erinnert sich, dass er etwa im Jahr 2015 Untersuchungen gesehen hatte, bei denen Wissenschaftler beobachteten, dass einige Riffe zunehmend mit Oktokoralen anstelle von Hexacoralen besiedelt wurden. Das faszinierte sie.

„Ich wollte verstehen, ob die Veränderung dauerhaft war oder nicht“, sagte sie.

Ihre Theorie ist, dass junge Hexacoralen unter veränderten Umweltbedingungen möglicherweise weniger in der Lage sein könnten, sich in Riffen zu etablieren. Die Untersuchung dieser Idee war die Hauptmotivation für ihre Forschung.

Wachsende Bedenken

Korallenriffe kommen in mehr als 100 Ländern vor, beherbergen mindestens ein Viertel der Meeresarten und bieten Hunderten Millionen Menschen Küstenschutz, Ernährung und wirtschaftliche Sicherheit, so eine Studie Bericht der Vereinten Nationen 2020.

Riffe schützen die Küsten vor Stürmen, die zu Stürmen führen können extremer werden mit dem sich beschleunigenden Klimawandel. Sie sind auch für die Artenvielfalt von entscheidender Bedeutung, da sie Meerestieren Nahrung und Schutz bieten.

Wenn sich die Ozeane erwärmen, bricht die symbiotische Beziehung zwischen Korallen und den im Korallengewebe lebenden Algen zusammen. Die Folge ist, dass die Korallen sterben.

Ebenso verlangsamt die Versauerung der Ozeane, die auftritt, wenn der Kohlendioxidgehalt im Wasser steigt, das Wachstum von Korallen.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf Korallenriffe sind bereits spürbar.

Zwischen 2009 und 2018 gingen rund 14 % der weltweiten Korallen verloren, und ohne „drastische Maßnahmen“, um die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen, könnte es bis 2050 zu einem Rückgang der lebenden Korallen an Riffen um 70 bis 90 % kommen, heißt es zum UN-Umweltprogramm.

Im Jahr 2021 schloss sich die EU einer „International Coral Reef Initiative“ an, die fast 90 Organisationen und Länder zum Schutz empfindlicher Ökosysteme zusammenbringt. Darüber hinaus hat eine EU-Mission mit dem Titel „Restore Our Ocean and Waters“ zur Schaffung von Hubs in Europa geführt, um neue Methoden zur Unterstützung des Meereslebens zu entwickeln und einzusetzen.

Konservierung und Restaurierung

Ein besseres Verständnis darüber, wie sich Korallen vermehren und auf Stressfaktoren reagieren, wird dazu beitragen, Erhaltungs- und Wiederherstellungsbemühungen zu leiten, die angesichts des weiteren Anstiegs der globalen Temperaturen immer wichtiger werden.

Die Korallen, die Viladrich auf den Florida Keys sammelte, landeten in Aquarien, wo sie testete, wie sich Temperatur- und Nahrungsunterschiede auf sie auswirken würden.

Nach zehn Monaten entfernte Viladrich die Korallen und untersuchte, wie sie funktionierten und sich vermehrten. Sie experimentierte mit einer Hexacoral-Art und drei Octocoral-Arten.

Nachdem sie diese Vorarbeiten abgeschlossen hat, analysiert sie nun die daraus resultierenden Daten. Erste Ergebnisse geben Aufschluss über die Prozesse, durch die sich zwei der Octocoral-Arten vermehren, und sollen Einblicke in die Auswirkungen von Umweltveränderungen wie der Temperatur auf die Fortpflanzung geben.

Die Forschung soll es auch ermöglichen herauszufinden, welche Korallen der Florida Keys resistenter gegen solche Veränderungen sind. Dies könnte Naturschützern dabei helfen, bessere Entscheidungen zu treffen, indem sie sich auf Arten konzentrieren, die in Zukunft mit größerer Wahrscheinlichkeit überleben werden.

Skelett-Puzzle

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft tobt eine Debatte darüber, wie genau Hexacorale ihre harten, steinähnlichen Skelette entwickeln. Es werden zwei Routen vorgeschlagen: geochemische und biologische.

Professor Gavin Foster glaubt, dass es wahrscheinlich eine Mischung aus beidem ist.

„Wir wissen nicht wirklich, was der wichtigste Mechanismus ist“, sagte Foster, Geochemiker an der University of Southampton im Vereinigten Königreich.

Im Rahmen des EU-geförderten Projekts untersucht er die Mechanismen hinter der Skelettbildung in Korallen Microns2Reef Projekt, das fünf Jahre bis Juli 2025 läuft.

Der Prozess wird Biomineralisation genannt und ist bei Lebewesen weit verbreitet. Der Mensch stellt seine Zähne und Skelette beispielsweise durch Biomineralisation her.

Zwischen dem Weichgewebe und dem Hartskelett der Korallen befindet sich ein kleiner Bereich, der Kalkraum genannt wird.

Wenn die Koralle mehr Skelett bilden möchte, macht sie die Flüssigkeit weniger säurehaltig, indem sie Wasserstoffionen herauspumpt. Durch diesen Vorgang dringt auch Kohlendioxid ein.

Dann sind die Bedingungen ideal für die Bildung einer bestimmten Art von Kalziumkarbonat – dem Material, aus dem das Skelett besteht.

Das erklärt den geochemischen Prozess.

Befürworter des biologischen Prozesses erkennen, dass diese Dinge passieren, glauben jedoch, dass die organischen Moleküle, die die Korallen absondern, wichtiger sind.

Diese organischen Moleküle wurden im Kalkraum untersuchter Korallen nachgewiesen. Bei ihrer Isolierung haben die Moleküle zur Bildung von Kalziumkarbonat geführt.

Wechselwirkungen und Ungleichgewichte

In beiden Fällen können verschiedene Faktoren den Prozess beeinflussen.

Schwankende Temperaturen oder der Säuregehalt des Wassers können einen Einfluss haben. Aber das gilt auch für chemische Verschmutzung.

Foster und seine Kollegen haben herausgefunden, dass die Herbeiführung eines Nährstoffungleichgewichts im Wasser – beispielsweise durch eine Erhöhung der Stickstoff- oder Phosphormenge – den Biomineralisationsprozess behindert.

Nährstoffungleichgewichte treten tendenziell eher auf lokaler Ebene auf als globale Stressfaktoren wie die Erwärmung der Ozeane. Ein Grund kann das Abfließen landwirtschaftlicher Düngemittel sein, die über Flüsse ins Meer gelangen. Dies kann in bestimmten Gebieten zu höheren Phosphor- und Stickstoffwerten führen.

Foster, der sich die meiste Zeit seiner Karriere mit Fossilien beschäftigt hat, beschäftigt sich in den letzten Jahren zunehmend mit der Frage, wie Leben und Geochemie interagieren.

„Im Laufe der Zeit habe ich mich mehr auf die Klimawissenschaft konzentriert“, sagte er. „Es ist die Herausforderung unserer Zeit, daher ist es unsere Pflicht, etwas zu tun, wo immer wir können.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich in veröffentlicht Horizontdas Forschungs- und Innovationsmagazin der EU.