Doppelschlag gegen Korallen: wie Stressfaktoren zusammenwirken

Basierend auf einer Pressemeldung des Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

Etwa ein Viertel des ausgestoßenen Kohlenstoffs, der die Erderwärmung vorantreibt, wird von den Ozeanen aufgenommen und führt dort dazu, dass der pH-Wert des Wassers sinkt – es wird somit saurer. Die globale Erwärmung verursacht zudem Hitzewellen in den Ozeanen, die weltweit Korallenriffe ausbleichen lassen. Jetzt belegt eine neue Studie, dass der erhöhte CO₂-Gehalt des Wassers und die Erwärmung der Ozeane zusammenwirken und in der Kombination die riffbildenden Korallen bedrohen können. 

Zum internationalen Team der Autoren unter Leitung der University of California gehört auch Dirk de Beer vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen ebenso wie Forschende vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) und vom Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven.

Versauerung und Erwärmung sind ein Doppelschlag, der die Fähigkeit der Korallen beeinträchtigt, Kalkskelette zu bilden und zu wachsen. Die neue Untersuchung zeigt, wie die beiden Faktoren zusammenwirken und den Korallen mehr schaden, als die Summe ihrer Effekte vermuten ließe.

Die in Science Advances veröffentlichte Arbeit untersuchte zwei Korallenarten: Die Himbeerkoralle (Pocillopora damicornis) und die Griffelkoralle (Stylophora pistillata), die vor allem in den tropischen Gewässern des Indischen und Pazifischen Ozeans leben. In den Versuchsreihen, die in den Meerwasseraquarien des ZMT stattfanden, waren beide Arten in der Lage, bei einer Temperatur von 28 Grad Celsius mit höheren Konzentrationen an Kohlendioxid und dementsprechend einem höheren Säuregehalt im Wasser zurechtzukommen. Diese Temperatur liegt im optimalen Bereich für das Wachstum von Korallen. Mit mehr Kohlendioxid im Wasser wuchsen die Korallen sogar schneller. 

Bei 31 Grad Celsius konnte hingegen keine der beiden Arten ein signifikantes Wachstum bei den von den Forschern getesteten pH-Werten vorweisen. Insbesondere auf die Himbeerkoralle hatte der kombinierte Effekt von Erwärmung und Versauerung einen negativen Einfluss. Die steigenden Temperaturen schienen die Fähigkeit dieser Koralle zu beeinträchtigen, ihren inneren Säuregehalt zu regulieren. Das aber machte die Koralle anfälliger für die Auswirkungen des saureren Wassers.

„Das Zusammenspiel von Stressfaktoren rückt immer mehr in den Fokus der Forschung“, so Hildegard Westphal vom ZMT. „Mit unserer Studie konnten wir zeigen, dass der Temperaturstress die Fähigkeit der Korallen, mit erhöhten CO₂-Konzentrationen umzugehen, schwächt.“

„Kohlendioxid senkt den pH-Wert des Meerwassers, dadurch ist das darin enthaltene Kalziumkarbonat weiter von seiner Sättigung entfernt. Um Kalzium in den Korallenskeletten auszufällen und als zu wachsen, ist aber eine Übersättigung notwendig,“ erklärt Dirk de Beer vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie. „Unter den meisten Bedingungen sind die Korallen imstande, Protonen effizient von ihrem Skelett wegzupumpen und so den pH-Wert am Skelett zu erhöhen. Aber das kostet Energie. Bei Erwärmung bleichen sie aus, verlieren also die photosynthetischn Fähigkeiten, um die zusätzliche Energie zum Pumpen von Protonen zu erzeugen. Der Skelettaufbau kommt zum Erliegen.“

Riffforscher rechnen damit, dass sich die Hitzewellen im Meer in den kommenden Jahrzehnten verstärken und zu umfangreichen Bleichereignissen führen werden. Korallenriffe könnten durch den kombinierten Effekt mit den erhöhten CO₂-Gehalten zusätzlich massiv geschädigt werden. 

Korallen haben aber auch die Fähigkeit gezeigt, sich in gewissem Umfang an veränderte Bedingungen anzupassen. Doch diese Anpassung wird möglicherweise zu spät erfolgen, um die großen Riffsysteme der Welt zu retten. Daher ist es dringend notwendig, die Wechselwirkungen zwischen den Stressoren zu verstehen. Nur dann können Wege gefunden werden, die Korallen sinnvoll zu schützen.

Maxence Guillermic, Louise P. Cameron, Ilian De Corte, Sambuddha Misra, Jelle Bijma, Dirk de Beer, Claire E. Reymond, Hildegard Westphal, Justin B. Ries, Robert A. Eagle (2020). Thermal stress reduces pocilloporid coral resilience to ocean acidification by impairing control over calcifying fluid chemistry. Science Advances 7(2), eaba9958, DOI: 10.1126/sciadv.aba9958 

Link: https://advances.sciencemag.org/content/7/2/eaba9958/tab-pdf

University of California, Los Angeles, USA

Université de Brest Occidentale, France

Northeastern University, USA

Woods Hole Oceanographic Institution, USA

The Leibniz Centre for Tropical Marine Research (ZMT), Germany

Indian Institute of Science, India

University of Cambridge, Cambridge, UK

Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Germany

Max Planck Institute for Marine Microbiology, Germany

China University of Geosciences, P. R. China

Bremen University, Germany