Während Ozeane wärmer und saurer werden, entwickeln Wissenschaftler neue Strategien, um die "Regenwälder des Meeres" zu retten.

Korallenriffe gehören zu den schönsten Ökosystemen der Erde - "ein juwelenbesetzter Gürtel um die Mitte des Planeten", so die Worte der Meeresforscherin Sylvia Earle. Sie sind auch sehr wertvoll. Riffe bedecken weniger als ein Zehntel von 1 Prozent des Meeresbodens, aber unterstützen mehr als 800 Korallenarten und 4,000 Fischarten. Sie sind Laichgründe, Küstenpuffer gegen Stürme und lukrative Touristenattraktionen. Gemäß Einige schätzungenDie Dienstleistungen, die sie erbringen, sind jährlich bis zu $ ​​30 Milliarden wert.

Zum Nachteil dieser Vorteile haben sich die Korallenriffe jedoch seit den 1970er Jahren unter einer Kaskade menschlicher Einflüsse verschlechtert. Überfischung stört ihre komplexen Gemeinschaften von großen Raubtieren, kleineren Beutearten und „Weiden“ wie Papageienfischen und Seeigeln, die große Algen von Korallen reinigen. Das Ausbaggern für die Küstenentwicklung trübt das Wasser mit Sedimenten, blockiert das Sonnenlicht und verbraucht Sauerstoff. Massive Algenblüten, die von Nährstoffen in Abflüssen und Abwässern gespeist werden, ersticken Korallen. Krankheitserreger, die möglicherweise durch die weltweite Schifffahrt verbreitet werden, töten Korallen und Seeigel ab.

Jetzt sorgen zunehmende Konzentrationen von Kohlendioxid in der Atmosphäre dafür, dass sich das Meerwasser erwärmt und sie saurer werden. Warmes Wasser verursacht Bleichepisoden, in denen Korallenpolypen die mikroskopischen Algen, die in ihrem Gewebe leben, ausstoßen und ernähren. Algen geben Korallen Farbe, so dass die Riffe weiß werden. Korallen können sich erholen, aber der Prozess betont und kann sie töten. Die Versauerung, die auftritt, wenn Meerwasser CO2 aus der Atmosphäre absorbiert, reduziert die Menge an Carbonat, die Korallen für den Bau ihrer Skelette zur Verfügung steht, so dass Riffe langsamer wachsen und schwächer werden.

"Wir versuchen der Nachricht entgegenzuwirken, dass alle Korallen zum Scheitern verurteilt sind" (Ruth Gates)

Aber Riffspezialisten geben nicht auf. Einige sind Merkmale, die bestimmten Korallen helfen, Erwärmung und Versauerung zu tolerieren. Andere sind Konditionskorallen, um in veränderten Ozeanen zu gedeihen, so wie Athleten in großen Höhen oder bei rauem Wetter trainieren.

"Wir versuchen der Botschaft entgegenzuwirken, dass alle Korallen zum Scheitern verurteilt sind", sagt Ruth Gates, Forschungsprofessorin am Institut für Meeresbiologie an der Universität von Hawaii. "Korallen haben sich auf der Erde seit Millionen von Jahren entwickelt, und sie haben aus gutem Grund überlebt."

Belastbarkeit erhöhen

Einige Experten sagen, dass Erwärmung und Versauerung zu viel Aufmerksamkeit erhalten und dass lokale Spannungen dringender sind.

"Der Klimawandel ist nur die halbe Wahrheit", sagt Jeremy Jackson, ehemaliger Direktor des Zentrums für Marine Biodiversität und Naturschutz am kalifornischen Scripps Institute of Oceanography. Jackson war Chefredakteur eines Berichts im Juli vom Global Coral Reef Monitoring Network veröffentlicht Seit den 1970s fanden sich in der Karibik große Unterschiede in den Riffabstiegsraten.

Während Korallen seit 50 regional um mehr als 1970 Prozent zurückgegangen sind, litten Länder, die Fischerei, Küstenentwicklung und Tourismus einschränkten, wie Bermudas, viel weniger Korallenverlust als solche, die ähnliche Kontrollen wie Jamaika nicht durchführten. Und gesunde Riffe verwitterten Hurrikane und Bleichepisoden leichter als solche, die bereits durch Überfischung und Wasserverschmutzung abgebaut wurden.

"Ironischerweise geben die Vereinigten Staaten viel Geld für die Überwachung von Korallenriffen aus, aber sie tun nicht viel, um sie zu schützen", sagt Jackson. "Unsere Strategie scheint sie zu beobachten, bis sie sterben."

Ende August hat die Nationale Meeres- und Atmosphärenverwaltung der USA einen ersten Schritt getan, um das zu ändern, Auflistung der 20 Korallenarten, die unter dem Endangered Species Act bedroht sind. Die Liste bedeutet, dass andere Bundesbehörden sich mit NOAA beraten müssen, bevor sie Aktionen finanzieren oder autorisieren, die diese Korallen betreffen, wie Energieprojekte, Verschmutzungsentlastungsgenehmigungen, Baggerarbeiten, Bootsverkehr oder militärische Aktivitäten. Und die NOAA wird mit den Staaten und Gemeinden zusammenarbeiten, um die Korallen durch Strategien wie die Reduzierung von Landverschmutzung und die Verpflanzung von Korallen zu schützen, die in Laboratorien gezüchtet werden, um degradierte Riffe wieder zu bevölkern.

Überlebende bevorzugen

Um der Erwärmung und Versauerung entgegenzuwirken, arbeiten Wissenschaftler daran zu verstehen, warum einige Korallen sich leichter von diesen Belastungen erholen können als andere. Die Antwort liegt in einer Kombination von Korallen-Genetik und deren Beziehungen zu den Mikroalgen, die in ihrem Gewebe leben und sie mit Nahrung versorgen.

In einer Studie veröffentlicht in Global Change Biology Im Juli brachten Forscher der Biogeochemikerin der Ohio State University, Andréa Grottoli, gesunde Korallen aus neun mexikanischen Riffen durch zwei Bleichepisoden im Abstand von einem Jahr. Dieser Prozess simulierte Bedingungen, die in der Karibik auftreten könnten, sobald 2030, nach aktuellen Prognosen.

Einige ihrer Ergebnisse waren überraschend. Porites astreoidesIn einigen Teilen der Karibik nahm eine gelbe Korallenfalle zu, die von der ersten Bleichung mäßig betroffen war, sich aber nach der zweiten nicht vollständig erholte. Andere Typen zeigten eine bessere Fähigkeit, sich nach wiederholten Bleichungen zu erholen.

 "Ich würde gerne überdenken, wie wir Riffe definieren, die es wert sind, geschützt zu werden." - Andréa Grottoli „Entscheidend war die Größe der Energiereserven der Korallen, insbesondere der gespeicherten Lipide“, erklärt Grottoli. "Wenn wir verhungern, metabolisiert unser Körper Fett und andere Lebewesen tun dasselbe." Hohe Fettreserven halfen Korallen zu überleben, bis sie neue symbiotische Algen erwerben konnten. Die Studie zeigte auch, dass Korallen, die mit mehreren Algenarten zusammenarbeiten können, sich eher erholen.

Laut Grottoli könnten solche Befunde genutzt werden, um Meeresschutzgebiete in Gebieten anzulegen, in denen die Bedingungen für widerstandsfähige Korallenarten günstig sind. "Ich würde gerne darüber nachdenken, wie wir schützenswerte Riffe definieren", sagt sie. "Sie müssen wissen, wie Korallenarten sich verhalten und auf Stress reagieren, um vorherzusagen, ob sie überleben werden."

Super-Korallen

An der Universität von Hawaii arbeitet Gates auch daran, Korallen zu identifizieren, die klimatischen Belastungen standhalten können. Im Oktober 2013 sie und Madeleine van Oppen, ein leitender Wissenschaftler am australischen Institut für Meereswissenschaften, gewann einen von der Paul G. Allen Family Foundation gesponserten Wettbewerb Es wurden Strategien zur Bekämpfung der Ozeanversauerung gesucht. Gates und van Oppen planen, Korallen zu entwickeln, die hochresistent gegen Klimastress sind und sie verwenden, um mehrere Standorte zu rekolonisieren, darunter ein totes Riff in Hawaii und ein künstliches Betonriff.

Um diese Super-Korallen zu entwickeln, benutzen sie drei Werkzeuge. Die erste ist die Epigenetik - Veränderungen in der Genfunktion, die auftreten, wenn bestimmte Teile des genetischen Codes eines Organismus als Reaktion auf Umweltsignale ein- oder ausgeschaltet werden. "Wir bringen Korallen, von denen wir bereits wissen, dass sie robust sind, ins Labor und setzen sie Bedingungen aus, denen sie in veränderten Ozeanen begegnen: Wir erhöhen die Wassertemperatur oder senken den pH-Wert und bringen ihn dann zum Ausgangspunkt zurück Kombination ", sagt Gates. "Bewegung kann sich auf schnell adaptive epigenetische Wege einstellen, die diese Leistungsträger dazu ermutigen, ihre besten zu sein."

Zweitens modifizieren die Forscher Korallen symbiotische Paarungen mit Mikroalgen. "Einige Symbionten werden immer mit sehr robusten Korallen in Verbindung gebracht, also sehen wir, ob wir sie in Korallen einführen können, deren Symbionten ähnlich sind. Symbionten sind die Nahrungsquellen der Korallen, und die robusten sind extrem gute Nahrungsmittelfabriken ", sagt Gates. Das dritte Werkzeug besteht darin, hartnäckige Korallen selektiv zu züchten und ihre Spermien einzufrieren.

Einige Berichte sagen, dass Gates und van Oppen "Designer-Riffe" erschaffen, aber Gates ist anderer Meinung.

"Korallenriffe verändern sich schneller als Korallen sich finden und sich natürlich anpassen können. Es ist ein Zeitproblem. So beschleunigen wir die Fähigkeit, sich zu treffen und zu vermehren ", sagt sie. "Es würde wahrscheinlich unter gutartigen Bedingungen natürlich passieren, aber wie Korallen absterben, sind Verbindungen gebrochen, und Sperma und Eier treffen sich nicht so leicht. Wir können beobachten, wie das Problem schlimmer wird, oder etwas vorschlagen, das einen Unterschied machen wird. "

Die Idee ist in gewisser Weise analog zu unterstützte Migration für Tiere und Pflanzen an Land. In beiden Fällen verändert der Klimawandel Ökosysteme schneller als sich Organismen entwickeln können. Die ultimative Lösung ist die Senkung der Treibhausgasemissionen, aber auf kurze Sicht könnte die Anpassung der Arten die Schäden mindern.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf ENSIA

Über den Autor

Jennifer Weeks ist eine freiberufliche Journalistin aus Massachusetts, die über Umwelt, Wissenschaft und Gesundheit schreibt. Ihre Geschichten sind in erschienen Entdecken Sie, Schiefer, das Boston Globe Magazine, das tägliche Klima und viele andere Publikationen. Zuvor arbeitete sie als Kongressmitarbeiterin, Lobbyistin und Public Policy Analyst.

Buchempfehlung:

Die Welt ist blau: Wie unser Schicksal und der Ozean sind eins
von Sylvia Earle.

Dieses Buch tie-in National Geographic ehrgeizige 5 Jahre Ozean Initiative-Konzentration auf die Überfischung-in National Geographic Explorer-in-Residence Sylvia Earle zugänglich noch knallharte Stimme geschrieben. Durch zwingenden persönlichen Geschichten legt sie die aktuelle und zukünftige Gefahr des Ozeans und das Leben unterstützt sie in der Perspektive für eine breite Öffentlichkeit Publikum.

Klicken Sie hier für weitere Informationen und / oder dieses Buch auf Amazon bestellen.