Korallenbleichen – ein Ökosystem vor dem Kollaps

Korallenriffe – die Megacitys der Unterwasserwelt

Korallen gelten neben den Regenwäldern als die artenreichsten Ökosysteme der Erde. Die als „Blumen der Meere“ bezeichneten Steinkorallen, die eigentlich Tiere sind, sind die in der Lage, Kalk abzuscheiden und damit beeindruckende Strukturen aufzubauen. Auf diese Weise formen sie riesige Bauten, die gleichermaßen Nahrung, Lebensraum, Schutz und Aufzuchtstube für allerlei Lebewesen darstellen. Man geht davon aus, dass sich weltweit ca. 830.000 verschiedene Arten in Korallenriffen verbergen [1], darunter neben den Nesseltieren selbst Krebs- und Weichtiere, Schwämme, Schildkröten, Algen und marine Pflanzen sowie ca. ein Viertel aller bekannten marinen Fischarten.

Und auch für den Menschen spielt dieses Ökosystem eine wichtige Rolle. Man schätzt, dass der Lebensunterhalt von ca. einer halben Milliarde Menschen von der Existenz dieser Ökosysteme abhängt – sei es durch den Tourismus oder die Fischerei. Gleichzeitig stellen Korallenriffe natürliche Schutzstrukturen für Küstenregionen und Strände da, welche ohne diese Riffe zunehmend von Sturmfluten und Erosion bedroht werden.

Leider sind Korallenriffe stark gefährdet. Neben der Zerstörung durch Schadstoffe und die Fischerei (insbesondere durch die  Dynamitfischerei und Schleppnetze) bedrohen vor allem sogenannte Korallenbleichen inzwischen drei Viertel aller Korallenriffe weltweit.

Warum bleichen Korallen aus?

Steinkorallen leben in Symbiose mit einer Gruppe von Mikroalgen, den sog. Zooxanthellen. Diese Mikroalgen leben in den Korallenpolypen und sind unter anderem für die bunten Farben der Korallen verantwortlich. Sie übernehmen außerdem wichtige Funktionen innerhalb der Koralle und beseitigen beispielsweise Schadstoffe aus den Polypenzellen. Darüber hinaus sind sie als Mikroalgen dazu in der Lage, Photosynthese zu betreiben und versorgen die Koralle so mit Energie und Nährstoffen. Das ist wichtig, denn während in den tropischen Flachwassern Sonnenenergie im Überfluss zur Verfügung steht, ist das Warmwasser der Tropen ziemlich nährstoffarm. Die Koralle kann folglich selbst kaum Nährstoffe auf dem Wasser filtrieren und ist daher auf die Photosyntheseleistung der Mikroalgen angewiesen. Bis zu 90% der Energie kann so durch die Zooxanthellen zur Verfügung gestellt werden.

Diese Symbiose ist allerdings hochempfindlich und wird durch verschiedenste Umwelteinflüsse gestört. Dazu zählt neben Umweltgiften und plötzlichen Veränderungen des Salzgehaltes vor allem die Erwärmung der Ozeane im Zuge der globalen Erwärmung. Überschreitet die Wassertemperatur über einen längeren Zeitraum einen kritischen Schwellenwert, fährt die Photosyntheseleistung der Mikroalgen dramatisch herunter. Die Wirtszellen der Koralle stehen nun unter Stress und stoßen die eigentlich nützlichen Symbionten ab. Die Koralle verliert ihre Färbung und verhungert. Zurück bleibt das leblose Kalkskelett, das nach und nach von Algen überwachsen wird.

Die Korallenbleiche bei Amerikanisch-Samoa, aufgenommen im Dezember 2014 und im Februar 2015. Die Korallen sind nach einer Hitzewelle großflächig ausgeblichen. (Credit: The Ocean Agency)

Die Korallenbleiche bei Lizard Island im Great Barrier Reef, aufgenommen im März 2016 und im May 2016. Die ausgeblichenen Korallen sterben ab und werden mit Algen überwachsen. (Credit: The Ocean Agency)

Manche Korallen fangen an, in bunten Farben zu fluoreszieren, bevor sie absterben. Hier aufgenommen bei Neukaledonien (2016) im Südpazifik. (Credit: The Ocean Agency / Ocean Image Bank)

Ein Ökosystem vor dem Kollaps

Den Korallenriffen geht es zunehmend schlechter. Der Anstieg der Meerestemperatur in den Tropen führt zu immer häufigeren und immer heftigeren Bleichereignissen. Während Korallenbleichen in den 70er Jahren noch als kurze und lokal begrenzte Ereignisse galten, beobachten wir im Great Barrier Reef bereits die vierte Massenbleiche seit 2016. Es ist fast so, als hätte das Riff hohes Fieber und stirbt. Aktuelle Erhebungen gehen davon aus, dass inzwischen 91% der Riffe des Great Barrier Reefs von Bleichereignissen betroffen sind.

Übersicht über den Zustand des Great Barrier Reef im Jahr 2022. (Australian Great Barrier Reef Marine Park Authority; Australian Institute of Marine Science [2])

Zwar können sich Riffe nach Bleichen auch wieder erholen, dafür sind jedoch lange Zeiträume von 10-15 Jahren oder sogar mehr nötig, in denen keine neuen Bleichen stattfinden dürfen – ein Szenario, welches als zunehmend unwahrscheinlich gilt. Zusätzlich verringert sich durch die Erwärmung der Ozeane auch die Fortpflanzungsfähigkeit überlebender Korallen. Da mit den Riffen ganze Lebensräume und Nahrungsketten für einen Großteil der dort vorhandenen Arten zusammenbrechen, ist davon auszugehen, dass die Biodiversität der Meere durch die Bleichereignisse rapide abnehmen wird.

Was kann man tun?

Die Begrenzung des Klimawandels ist der Schlüssel, wenn es darum geht, Korallenbleichen nachhaltig zu verhindern. So geht man heute davon aus, dass bei einer dauerhaften Erwärmung der Erde um 1,5°C 70% bis 90% der Korallen verloren gehen. Bei 2°C wären es schon 99%. Insbesondere wenn kritische Kipppunkte überschritten werden, gehen nicht angepasste Korallenstöcke unwiederbringlich verloren. Darüber hinaus sollten der Schadstoffeintrag und die Versauerung der Meere deutlich reduziert werden, um die Mortalität der Riffe zu reduzieren und die Widerstandsfähigkeit gesunder Korallen zu erhalten.

Forscher und Umweltschützer versuchen zudem, dem Rückgang der Riffe durch das Anlegen künstlicher Riffstrukturen entgegenzuwirken. Außerdem wurden in wissenschaftlicher Literatur erst kürzlich 10 gezüchtete Mikroalgenstämme vorgestellt, welche eine höhere Hitzeresilienz aufweisen und damit die Bleichtoleranz von Korallenriffen erhöhen könnten [3]. Obwohl die Forschung hierzu noch in den Kinderschuhen steckt, nähren einzelnen Studien die Hoffnung, dass Korallenriffe durch die „probiotische“ Anwendung dieser Stämme gerettet werden könnten [4]. Hoffen wir, dass sie Recht behalten!

Referenzen:

[1] Fisher et al. (2015): Species Richness on Coral Reefs and the Pursuit of Convergent Global Estimates. In: Current Biology, Volume 25, Issue 4, 500 – 505
[2] Zustand des Great Barrier Reef (Australian Great Barrier Reef Marine Park Authority; Australian Institute of Marine Science): https://www2.gbrmpa.gov.au/learn/reef-health
[3] Buerger et al. (2020): Heat-evolved microalgal symbionts increase coral bleaching tolerance. In: Science Advances. 6, Nr. 20.
[4] Santoro et al. (2021): Coral microbiome manipulation elicits metabolic and genetic restructuring to mitigate heat stress and evade mortality. In: Science Advances.

Weitere Links und Bildquellen:

• The Ocean Agency/Ocean Image Bank: https://www.theoceanagency.org/
• XL Catlin Seaview Survey: https://www.catlinseaviewsurvey.com/

Filmempfehlung zum Thema Korallenbleiche: Chasing Coral (2017), Netflix

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Timo Jensen

Moin, mein Name ist Timo Jensen und ich bin Rahmen meiner Promotion an der Uni Kiel als wissenschaftlicher Angestellter bei CRM tätig. Als Biotechnologe hat es mich schon immer fasziniert, dass die Natur so viele und oftmals passgenaue Werkzeuge für uns bereithält, die zur Lösung verschiedenster Probleme notwendig sind – sei es in der Umwelt, Kosmetik oder Medizin. Ich freue mich deshalb besonders darauf, bei CRM zur nachhaltigen Erschließung dieser Schätze beitragen zu können und werde im Oceanblog hin und wieder darüber berichten.

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