Bild von Victoria Glynn
Unter dem Einfluss des Klimawandels, der die Ozeane der Erde erwärmt, sind Korallenriffe – Ökosysteme, die einem Viertel der marinen Biodiversität Schutz bieten – zunehmend bedroht. Gestresste Korallen stoßen die Algen aus, die sie beherbergen, verlieren dadurch ihre charakteristischen Farben und werden anfälliger. Da verschiedene Meeresarten von Korallenökosystemen abhängen, hat das Verschwinden dieser Riffe schwerwiegende Auswirkungen.
Das Forschungsteam entdeckte, dass Korallen, die in Gewässern mit häufigen Temperaturschwankungen leben, extreme Hitze besser vertragen als Korallen in Gewässern mit stabileren Temperaturen. Ihre Widerstandsfähigkeit hängt daher nicht nur von ihren Genen ab, sondern auch von ihrer Umgebung. Die Stabilität der Algen und Bakterien, die den Korallen besiedeln, spielt ebenfalls eine Rolle. Zu diesen mikrobiellen Verbündeten gehören symbiotische Algen, die Energie liefern, und Bakterien, die Stress und Krankheiten regulieren.
„Indem wir wissen, was einige Korallen resistenter gegen steigende Temperaturen macht, verstehen wir besser, wie Riffe den Klimawandel überleben könnten und wo wir unsere Schutzbemühungen konzentrieren müssen“, erklärt Victoria Glynn, Hauptautorin der Studie, die ihre Arbeit als Doktorandin an der Abteilung für Biologie der McGill University und am STRI durchführte.
Das Team untersuchte Korallenriffe in zwei Regionen des tropischen Ostpazifiks in Panama, die sehr unterschiedliche ozeanische Bedingungen aufweisen. Im Golf von Panama führen starke saisonale Aufwärtsströmungen von kaltem Wasser zu schnellen Schwankungen von Temperatur und Wasserchemie. Im Golf von Chiriquí sind die Bedingungen viel stabiler.
Um die Reaktion der Korallen jeder Region auf extreme Hitze zu testen, entnahmen die Forscher Proben und verwendeten ein spezialisiertes Laborsystem namens Coral Bleaching Automated Stress System (CBASS), das marine Hitzewellen simuliert und die Reaktion der Korallen auf plötzlichen Stress beobachtet.
Sie analysierten auch das genetische Material und die Mikrobiome – Gemeinschaften von Algen und Bakterien – jedes Korallen und überwachten physiologische Veränderungen wie antioxidative Kapazität und Proteingehalt.
Größere Hitzetoleranz bei Korallen in instabilen Gewässern Obwohl sie weitgehend dieselbe DNA teilen, zeigten die Korallen im Golf von Panama eine größere Hitzetoleranz als die im Golf von Chiriquí.
„Geringe genetische Unterschiede scheinen zur Hitzetoleranz beizutragen, aber der Umweltkontext spielt eine große Rolle“, betont Rowan Barrett, Professor für Biologie an der McGill University, der das Doktorandenforschungsprojekt von Victoria Glynn betreute.
Bei Labortests hielten die Korallen des Golfs von Panama ihre Proteinwerte aufrecht und widerstanden oxidativen Schäden effektiver als die Korallen von Chiriquí. Das Team stellte jedoch auch fest, dass die bakteriellen Mikrobiome der Korallen beider Standorte unter Hitzestress instabiler und variabler wurden, ein Zeichen von Anfälligkeit für Entfärbung.
Eine der überraschendsten Erkenntnisse der Studie stellt gängige Annahmen über die Beziehungen zwischen Korallen und Algen in Frage. Während viele gestresste Korallen die hitzetolerantere Alge Durusdinium aufnehmen, behalten andere die Alge Cladocopium bei hohen Temperaturen. Diese Algen liefern ihnen mehr Energie, aber weniger Schutz vor Hitze.
„Es scheint einen Kompromiss zwischen Energieversorgung und Hitzebeständigkeit zu geben“, fügt der Professor hinzu.
Auswirkungen auf das Überleben der Riffe Den Ergebnissen zufolge könnten Korallen, die regelmäßig variablen Bedingungen ausgesetzt sind, „vorgepasst“ für zukünftige Klimaextreme sein. Dieser Zustand könnte die Erholung der Riffe im Golf von Panama nach dem katastrophalen El-Niño-Ereignis von 1982 erklären.
„Die Riffe Panamas bieten uns ein natürliches Labor zur Erforschung der Widerstandsfähigkeit“, sagt Sean Connolly, Forschungsbiologe am STRI, der Glynns Doktorarbeit mitbetreute. „Indem wir die Anpassung von Korallenriffen an ihre Umwelt studieren, können wir besser vorhersagen, welche am stärksten bedroht sind und welche sich erholen könnten.“
Die Studie Der Artikel „The role of holobiont composition and environmental history in thermotolerance of Tropical Eastern Pacific corals“, gemeinsam verfasst von Victoria Glynn und Rowan Barrett von der McGill University sowie Sean Connolly, Matthieu Leray, David Kline und Laura Marangoni vom Smithsonian Tropical Research Institute, wurde in Current Biology veröffentlicht.
Die Finanzierung wurde von der Mark and Rachel Rohr Foundation bereitgestellt. Die Hauptautorin Victoria Glynn erhielt auch ein Stipendium des Fulbright-Programms der USA und ein Vanier Canada Graduate Scholarship. Das Smithsonian Tropical Research Institute, der NSERC und andere Organisationen leisteten ebenfalls Unterstützung.