Algen verändern den Nährstoffhaushalt von Korallenriffen

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Die Korallenriffe der Tropen und Subtropen sind momentan von der bis dato größten und am längsten andauernden Korallenbleiche betroffen, die weltweit bereits zu einem katastrophalen Massensterben riffbildender Steinkorallen geführt hat. In den meisten der betroffenen Riffe werden Steinkorallen nach ihrem Absterben durch schnellwachsende Algenarten überwuchert, ein Prozess, der in der Fachliteratur als „Regimewechsel“ (engl. phase shift) bekannt ist. Laut neuester Forschung führen solche plötzlichen Regimewechsel in der Regel zu weitreichenden funktionellen Störungen bis hin zum völligen Kollaps eines Riffökosystems, jedoch sind die dafür verantwortlichen Prozesse noch weitgehend unbekannt.

Neue Forschungsergebnisse eines internationalen Forscherteams, unter gemeinsamer Leitung von Professor Christian Wild (Marine Ökologie, Universität Bremen) und Dr. Malik Naumann (Korallenriffökologie, Bremer Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie, ZMT) zeigen nun erstmals, dass Algen im Vergleich zu Korallen einen wichtigen Prozess des Nährstoffrecyclings in Korallenriffen, die sogenannte „Schwammschleife“ (engl. sponge loop), entscheidend verändern können.

Die Ergebnisse dieser Studie wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Functional Ecology“ durch die kanadische Erstautorin Dr. Laura Rix veröffentlicht, die kürzlich ihre Dissertation an der Universität Bremen und dem ZMT erfolgreich abgeschlossen hat (hier der Link zum Artikel: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.12758/full).

Nährstoffrecycling über die Schwammschleife

Korallen und Algen sind die wichtigsten Primärproduzenten in Korallenriffen und geben große Mengen an energiereichem gelösten organischen Material ab, das aus sehr kleinen Nährstoffbausteinen, wie Zuckern und Aminosäuren, zusammengesetzt ist. Eine weitere Organismengruppe im Riff – die Schwämme – saugt dieses unsichtbare gelöste organische Material förmlich auf und verwandelt es in größere und sichtbare Partikel, die als Produkte eines extrem schnellen Zellstoffwechsels wieder abgegeben werden. Diese wiederum energiereichen Partikel können dann von anderen Rifforganismen (zum Beispiel Krabben, Seesternen oder Würmern) direkt als Nahrungsquelle genutzt werden.

Als Teil der Schwammschleife wandelt der Riffschwamm Hemimycale arabica unsichtbares gelöstes organisches Material in Partikel um. (Quelle: Laura Rix, Universität Bremen)
Als Teil der Schwammschleife wandelt der Riffschwamm Hemimycale arabica unsichtbares gelöstes organisches Material in Partikel um.                              (Quelle: Laura Rix, Universität Bremen)

Die Transformation von organischem Material über die Schwammschleife stellt einen wichtigen Energie- und Nährstoffkreislauf im Nahrungsnetz von Korallenriffen dar, der Verlusten effektiv vorbeugt. Daher vermuteten die Forscher, dass die Schwammschleife auch eine wichtige Rolle beim Transfer der energie- und nährstoffreichen Produkte von Korallen und Algen einnehmen könnte. Durch eine Reihe von Feldversuche in einem Korallenriff am Roten Meer zeigten die Wissenschaftler, dass das von Algen produzierte gelöste organische Material viel schneller von Schwämmen aufgenommen, verarbeitet und als Partikel wieder abgegeben wurde. Dies deutet an, dass Algen im Vergleich zu Korallen das Nährstoffrecycling über die Schwammschleife verstärken und somit den Nährstoffhaushalt in Riffökosystemen entscheidend verändern können.

Auswirkungen von Regimewechseln

Veränderungen im Nährstoffhaushalt wirken sich auf die natürliche Zusammensetzung und Produktivität von Nahrungsnetzen sowie auf vitale Funktionen von Korallenriffökosystemen aus. Die spannenden Ergebnisse dieser Studie ermöglichen nun erstmals Aussagen zu möglichen Auswirkungen auf das Nährstoffrecycling über die Schwammschleife im Vergleich von Korallen- und Algenriffen. Demnach könnte im schlimmsten Fall nach einem Regimewechsel eine verstärkte Schwammschleife das Wachstum von Algen noch zusätzlich fördern. Ein solcher Teufelskreislauf würde es Steinkorallen dann annähernd unmöglich machen, Riffe gegen die Konkurrenz der Algen wieder zurückzuerobern.

Der Riffschwamm Mycale fistulifera wandelt von Korallen und Algen stammendes organisches Material unterschiedlich um. (Quelle: Dr. Malik Naumann (Korallenriffökologie, Bremer Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie, ZMT)
Der Riffschwamm Mycale fistulifera wandelt von Korallen und Algen stammendes organisches Material unterschiedlich um.
(Quelle: Dr. Malik Naumann (Korallenriffökologie, Bremer Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie, ZMT)

Dies könnte auch einen möglichen Erklärungsansatz für die globale und oft irreversible Entwicklung von Korallen- zu Algenriffen liefern, welche weitreichende Konsequenzen nach sich zieht, nicht nur unter Wasser. Weltweit sind hunderte Millionen Menschen von Korallenriffen als Nahrungs- und Einkommensquelle abhängig. Globale und lokale Stressfaktoren, wie die Erderwärmung und Überfischung, die das Gleichgewicht zwischen Korallen und Algen stören, sind für das momentan zu beobachtende katastrophale Korallensterben verantwortlich. Die Erkenntnisse der aktuellen Studie deuten nun an, dass nicht nur das Nährstoffrecycling, sondern letztlich auch der Wert und Nutzen dieser für uns wichtigen Ökosysteme durch Regimewechsel stark verändert werden.

🔸Veröffentlichung: 🔸

Laura Rix, Jasper M. de Goeij, Dick van Oevelen, Ulrich Struck, Fuad A. Al-Horani, Christian Wild, Malik S. Naumann (2016): Differential recycling of coral- and algal-derived dissolved organic matter (DOM) by coral reef sponges. Functional Ecology (in press)

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.