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Korallensterben

Hunger schon vor der Bleiche

Das Gespenst der Korallenbleiche geht in vielen Riffen der Welt um – so auch im Roten Meer. (Bild: Anna Roik)

Sie verblassen und sterben schließlich an Nährstoffmangel – der Hunger der Korallenpolypen galt bisher als die Folge der gefürchteten Bleiche. Doch nun zeichnet sich auch ein auslösender Hungereffekt ab: Im Zusammenhang mit zu hohen Wassertemperaturen entsteht ein Nährstoffmangel, der den Verlust des Symbiosepartners verursacht, der die Korallen mit Kohlenhydraten versorgt. Die neuen Einblicke in die Grundlagen der Bleiche könnten nun dem Kampf gegen das weltweite Korallensterben zugutekommen, sagen die Forscher.

Die Wunderwelten der Korallengärten der Welt basieren letztlich auf einer faszinierenden Freundschaft: Die winzigen Baumeister der Kalkgerüste – die Korallenpolypen – leben in einer engen Symbiose mit winzigen Algen. Sie sitzen in bestimmten Zellen dieser Nesseltiere, gewinnen dort aus Sonnenlicht Energie und bauen Kohlenstoffverbindungen auf, von denen sie ihren Partnern einen Großteil abgeben. Im Gegenzug bekommen die einzelligen Algen von den Polypen Schutz und mineralische Nährstoffe, die sie zum Leben brauchen.

Im Rahmen der Korallenbleiche, die weltweit die Riffe zunehmend heimsucht, zerbricht diese Gemeinschaft, geht bereits aus vielen Studien hervor. Die grundlegende Ursache ist dabei eine zu hohe Wassertemperatur, die im Zuge des Klimawandels immer häufiger in den Riffen auftritt: Bei den erhöhten Werten verlassen die Algen die Korallenpolypen. Dadurch verlieren sie ihre Farbe und verhungern schließlich, da sie nicht mehr von ihren Partnern mit Kohlenhydraten versorgt werden. Der Nährstoffmangel galt somit bisher nur als eine Konsequenz des Verlusts der Algen – als eine Spätfolge im Rahmen der Korallenbleiche.

Blick auf die Anfänge

Die Forscher um Nils Rädecker von der Universität Konstanz haben sich nun der Erforschung der Prozesse gewidmet, die zur Bleiche führen. Sie simulierten dazu in Aquarien die Umweltbedingungen, die in den Meeren die Korallenbleiche auslösen. Als Versuchs-Koralle diente ihnen dabei die weit verbreitete Art Stylophora pistillata. Um den entscheidenden Prozessen bei den ungünstigen Bedingungen auf die Spur zu kommen, führten die Wissenschaftler Untersuchungen der Genaktivität in den Geweben der Polypen durch sowie Analysen der Stoffwechselprozesse und Nährstoff-Ströme im Rahmen der Symbiose zwischen Koralle und Alge.

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Wie sie berichten, geht aus ihren Ergebnissen hervor, dass die erhöhten Wassertemperaturen eine kritische Nährstoffmangel verursachen: Sowohl die Korallenpolypen als auch die Algen benötigen bei erhöhten Wassertemperaturen demnach mehr Nährstoffe für sich selbst und hören deshalb auf, diese Nährstoffe mit ihren Symbiose-Partnern zu teilen. „Sie werden sozusagen egoistisch und halten die Nährstoffe für sich selbst zurück. Die Algen füttern ihren Wirt dadurch nicht mehr und die Symbiose ist gestört“, erklärt Rädecker. „Das Problem beginnt also nicht erst damit, dass die Koralle ihre Algen abstößt. Bereits vorher fand kein Nährstoffaustausch mehr zwischen ihnen statt.“

Potenzial für den Korallenschutz

Sein Kollege Christian Voolstra sagt dazu: „Es ist wie die Frage nach dem Huhn und dem Ei: Ist die Korallenbleiche die Ursache oder die Wirkung des Verhungerns der Korallen? Wir fanden nun eindeutige Indizien dafür, dass der Nährstoffmangel nicht erst ab dem Zeitpunkt besteht, wenn die Koralle ihre Algen abstößt und bleicht. Die Korallen sind bereits am Verhungern noch bevor sie bleichen“, resümiert der Wissenschaftler. Wie er und seine Kollegen betonen, handelt es sich bei diesem Befund nun um einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des Problems. „In der Konsequenz unterstreichen die Ergebnisse nun: Wenn wir Korallen retten wollen, reicht es nicht zu versuchen, gebleichte Korallenriffe zu stabilisieren. Die Riffe müssen unterstützt werden, noch bevor die Korallen bleichen“, sagt Voolstra.

Die neuen Erkenntnisse über die Zusammenhänge des Korallensterbens haben nun auch weitere Anhaltspunkte geliefert, um gefährdete Korallenriffe zu identifizieren, sagen die Forscher: „Wir kennen die Umweltparameter nun sehr gut, die zur gestörten Symbiose zwischen Koralle und Algen führen. Verschmutzte Gewässer mit hohem Stickstoffgehalt sind besonders gefährdet“, sagt Rädecker. Im Rahmen der Studie wurde zudem ein konkretes Warnsignal deutlich: „Korallen, die am Verhungern sind, geben Ammonium ab. Ein erhöhter Ammoniumgehalt im Wasser in Nähe zu oder in den Korallenriffen selbst könnte daher ein guter Indikator sein, um gefährdete Riffe zu identifizieren, noch bevor die Korallen bleichen“, sagt Rädecker.

Quelle: Universität Konstanz, Fachartikel: PNAS, doi: 10.1073/pnas.2022653118

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