Anpas­sungs­fä­hig­keit von gro­ßen Koral­len­rif­fen an die Klimaerwärmung

Anhand eines Modells und von Daten aus dem Feld berech­net eine neue Stu­die des Leib­niz-Zen­trums für Mari­ne Tro­pen­for­schung (ZMT), inwie­weit gro­ße Rif­fe wie das Gre­at Bar­ri­er Reef vor der aus­tra­li­schen Küs­te in der Lage sein wer­den, sich auf lan­ge Sicht der Ozea­ner­wär­mung anzupassen.
Vie­le Stein­ko­ral­len leben in einer Sym­bio­se mit ein­zelli­gen Algen, die die Grund­la­ge für die Ent­ste­hung der gro­ßen Koral­len­rif­fe dar­stellt. Erst die Pho­to­syn­the­se­pro­duk­te der Algen ver­sor­gen die Koral­len­po­ly­pen mit der nöti­gen Ener­gie, um teils meter­ho­he Kalk­stein­struk­tu­ren auf­zu­bau­en. Wenn die Mee­res­tem­pe­ra­tur die Wär­me­to­le­ranz der Lebens­ge­mein­schaft von Koral­len und Algen über­steigt, bricht die­se Bezie­hung jedoch zusam­men und führt dazu, dass die Koral­le ihre sym­bio­n­ti­schen Algen abstößt, aus­bleicht und letzt­end­lich abstirbt.
Für die Zukunft der Koral­len­rif­fe ist es von ent­schei­den­der Bedeu­tung, ob die Koral­len in der Lage sein wer­den, sich aus­rei­chend schnell an die höhe­ren Tem­pe­ra­tu­ren anzu­pas­sen. Koral­len kön­nen auf unter­schied­li­che Wei­se auf die glo­ba­le Erwär­mung reagie­ren: etwa indem sie sich in güns­ti­ge­ren Lebens­räu­men ansie­deln, sich gene­tisch adap­tie­ren oder sich akklimatisieren.
Da die meis­ten Koral­len­ar­ten am Mee­res­bo­den fest­sit­zen, kann eine Über­sied­lung in küh­le­re Mee­res­re­gio­nen nur erfol­gen, indem sich die frei­schwim­men­den Koral­len­lar­ven neue Regio­nen erobern. Das ist ein sehr lang­sa­mer Pro­zess, der zudem von den vor­herr­schen­den Strö­mun­gen beein­flusst wird. Auch eine gene­ti­sche Adap­ti­on, bei der ein Selek­ti­ons­druck die Häu­fig­keit von Gen­va­ri­an­ten in den auf­ein­an­der­fol­gen­den Genera­tio­nen beein­flusst, geht oft nur sehr lang­sam vonstatten.

„Wir sind in unse­rer Stu­die davon aus­ge­gan­gen, dass die Akkli­ma­ti­sie­rung Koral­len eine grö­ße­re Chan­ce bie­tet, sich der glo­ba­len Erwär­mung anzu­pas­sen. Dabei wan­deln sich als Reak­ti­on auf Umwelt­ver­än­de­run­gen die Eigen­schaf­ten eines Indi­vi­du­ums inner­halb sei­ner Lebenszeit.“
—  Prof. Dr. Ago­sti­no Mer­i­co, Wis­sen­schaft­ler am ZMT

Die Autoren der Stu­die ent­wi­ckel­ten ein mathe­ma­ti­sches Modell, das es erlaubt, in Kom­bi­na­ti­on mit Daten aus der Feld­for­schung die Geschwin­dig­keit abzu­schät­zen, mit der sich Koral­len­ge­mein­schaf­ten auf natür­li­che Wei­se an die glo­ba­le Erwär­mung akkli­ma­ti­sie­ren könn­ten. In dem Modell setz­ten die For­schen­den drei gro­ße Riff­öko­sys­te­me ver­schie­de­nen Sze­na­ri­en mit nied­ri­gen, mitt­le­ren und hohen CO2-Emis­sio­nen aus: das Gre­at Bar­ri­er Reef in Aus­tra­li­en sowie Rif­fe der Kari­bik und des Koral­len­drei­ecks in Südostasien.
„Frü­he­re Model­lie­rungs­stu­di­en haben die Mög­lich­keit der Akkli­ma­ti­sie­rung nicht berück­sich­tigt“, so Ago­sti­no Mer­i­co. „Dar­über hin­aus ist wenig über die Geschwin­dig­keit bekannt, mit der Koral­len sich akkli­ma­ti­sie­ren kön­nen. Das ist aber ein Aspekt, der für zuver­läs­si­ge Vor­her­sa­gen über die Zukunft der Koral­len­rif­fe bei stei­gen­den Tem­pe­ra­tu­ren ent­schei­dend ist.” Die Modell­si­mu­la­tio­nen erga­ben, dass die Akkli­ma­ti­sie­rung der Koral­len ein gewis­ses Maß an Schutz bie­ten kann, indem sie den Rück­gang eini­ger Rif­fe wie des Gre­at Bar­ri­er Reefs ver­zö­gert. Die der­zei­ti­gen Akkli­ma­ti­sie­rungs­ra­ten wer­den jedoch nicht aus­rei­chen, um die Koral­len lang­fris­tig vor der glo­ba­len Erwär­mung zu schüt­zen. Die Modell­er­geb­nis­se deu­ten auf einen erheb­li­chen Rück­gang der Koral­len­be­stän­de in einem Zeit­raum von 80 bis100 Jah­ren in allen drei Mee­res­ge­bie­ten hin, der je nach Regi­on und dem Kli­ma­wan­del­sze­na­rio zwi­schen 12 % und 55 % liegt.
Koral­len sind Lebens­räu­me für eine Viel­zahl ande­rer Orga­nis­men und erbrin­gen wich­ti­ge öko­lo­gi­sche Leis­tun­gen für Mil­lio­nen von Men­schen – wie etwa Küs­ten­schutz, Nah­rungs­res­sour­cen oder Wirk­stof­fe für Medi­ka­men­te. Ihr Ver­schwin­den wür­de somit ver­hee­ren­de Aus­wir­kun­gen für die Mensch­heit haben. “Unse­re Ergeb­nis­se unter­strei­chen, wie dring­lich prä­zi­se Schät­zun­gen der Fähig­keit und Geschwin­dig­keit sind, mit der sich Koral­len auf natür­li­che Wei­se akkli­ma­ti­sie­ren. Dabei soll­ten auch Labor­ex­pe­ri­men­te ein­be­zo­gen wer­den“, meint Ago­sti­no Mer­i­co. „Glo­ba­le Lösun­gen zur Ver­rin­ge­rung von Emis­sio­nen, Manage­ment­maß­nah­men zur Mini­mie­rung loka­ler Gefähr­dun­gen der Rif­fe und die vom Men­schen unter­stütz­te Evo­lu­ti­on blei­ben die ulti­ma­ti­ven Stra­te­gien zum Schutz von Koral­len­rif­fen“, ergänzt der Forscher.