Korallenbleiche - Coral bleaching

Gebleichte Koralle
Gesunde Korallen

Korallenbleiche ist der Prozess, bei dem Korallen aufgrund verschiedener Stressfaktoren wie Temperatur-, Licht- oder Nährstoffänderungen weiß werden. Bleiche tritt auf, wenn Korallenpolypen die auszutreiben Algen ( Zooxanthellen ) , die in ihrem Gewebe leben, was die Korallen weiß zu drehen. Die Zooxanthellen sind Photosynthese und beginnen mit steigender Wassertemperatur, reaktive Sauerstoffspezies zu produzieren . Dies ist für die Korallen giftig, sodass die Koralle die Zooxanthellen ausstößt. Da die Zooxanthellen den Großteil der Korallenpigmentierung produzieren, wird das Korallengewebe transparent und gibt das Korallenskelett aus Kalziumkarbonat frei . Die meisten gebleichten Korallen erscheinen hellweiß, aber einige sind aufgrund von Proteinen in den Korallen pastellblau, gelb oder rosa.

Gebleichte Korallen leben weiter, sind aber anfälliger für Krankheiten und Hunger. Zooxanthellen liefern bis zu 90 Prozent der Energie der Korallen, so dass Korallen beim Ausstoßen von Zooxanthellen Nährstoffe entzogen werden. Einige Korallen erholen sich, wenn sich die Bedingungen normalisieren, und einige Korallen können sich selbst ernähren. Allerdings verhungern die meisten Korallen ohne Zooxanthellen.

Normalerweise leben Korallenpolypen in einer endosymbiotischen Beziehung mit Zooxanthellen. Diese Beziehung ist entscheidend für die Gesundheit der Korallen und des Riffs, die etwa 25 % des gesamten Meereslebens Schutz bieten. In dieser Beziehung bietet die Koralle den Zooxanthellen Unterschlupf. Im Gegenzug liefern die Zooxanthellen Verbindungen, die den Korallen durch Photosynthese Energie geben. Diese Beziehung hat es Korallen ermöglicht, mindestens 210 Millionen Jahre in nährstoffarmen Umgebungen zu überleben. Die Korallenbleiche wird durch den Zusammenbruch dieser Beziehung verursacht.

Die Hauptursache für die Korallenbleiche sind steigende Wassertemperaturen. Eine Temperatur von etwa 1 ° C (oder 2 ° F) über dem Durchschnitt kann zu Bleichen führen. Nach Angaben des Umweltprogramms der Vereinten Nationen töteten zwischen 2014 und 2016 die längsten aufgezeichneten globalen Bleichereignisse Korallen in einem beispiellosen Ausmaß. Im Jahr 2016 tötete das Bleichen von Korallen am Great Barrier Reef zwischen 29 und 50 Prozent der Korallen des Riffs. Im Jahr 2017 erstreckte sich die Bleiche bis in den zentralen Bereich des Riffs. Der durchschnittliche Abstand zwischen den Bleichereignissen hat sich zwischen 1980 und 2016 halbiert. Die bleichtolerantesten Korallen der Welt sind im südlichen Persischen/Arabischen Golf zu finden. Einige dieser Korallen bleichen erst, wenn die Wassertemperaturen ~35 °C überschreiten

Verfahren

Korallen und mikroskopische Algen gehen eine symbiotische Beziehung ein. Wenn die Wassertemperaturen zu hoch werden, verlassen die Algen das Korallengewebe und die Korallen beginnen zu verhungern.
Zooxanthellen , die mikroskopisch kleinen Algen, die im Inneren von Korallen leben, geben ihnen Farbe und versorgen sie durch Photosynthese mit Nahrung

Die Korallen, die die großen bilden Riff Ökosysteme der tropischen Meere hängen von einer symbiotischen Beziehung mit Algen ähnlichen Einzeller Flagellaten Protozoen genannt Zooxanthellen , dass in ihrem Gewebe leben und die Korallen ihre Färbung geben. Die Zooxanthellen versorgen die Korallen durch Photosynthese mit Nährstoffen , ein entscheidender Faktor in den klaren und nährstoffarmen tropischen Gewässern. Im Gegenzug liefert die Koralle den Zooxanthellen das für die Photosynthese benötigte Kohlendioxid und Ammonium . Negative Umweltbedingungen, wie ungewöhnlich warme oder kühle Temperaturen, viel Licht und sogar einige mikrobielle Krankheiten können zum Zusammenbruch der Koralle/Zooxanthellen-Symbiose führen. Um das kurzfristige Überleben zu sichern, verzehrt der Korallenpolyp dann die Zooxanthellen oder stößt sie aus. Dies führt zu einem helleren oder komplett weißen Aussehen, daher der Begriff "gebleicht". Unter milden Stressbedingungen können einige Korallen statt weiß leuchtend blau, rosa, lila oder gelb erscheinen, ein Phänomen, das als "buntes Bleichen" bekannt ist. Da die Zooxanthellen bis zu 90 Prozent des Energiebedarfs der Korallen durch Produkte der Photosynthese decken, kann die Koralle nach dem Austreiben zu verhungern beginnen.

Korallen können kurzfristige Störungen überleben, aber wenn die Bedingungen, die zur Vertreibung der Zooxanthellen führen, andauern, sinken die Überlebenschancen der Korallen. Um sich von der Bleiche zu erholen, müssen die Zooxanthellen wieder in das Gewebe der Korallenpolypen eindringen und die Photosynthese wieder aufnehmen, um die Korallen als Ganzes und das davon abhängige Ökosystem zu erhalten. Sterben die Korallenpolypen nach dem Bleichen an Hunger, verrotten sie. Die Steinkorallenarten hinterlassen dann ihre Kalziumkarbonat- Skelette , die von Algen übernommen werden und das Nachwachsen der Korallen effektiv blockieren. Schließlich erodieren die Korallenskelette und die Riffstruktur kollabiert.

Löst aus

Links gesunde Koralle und gebleicht, aber noch lebend, Koralle rechts

Korallenbleiche kann durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden. Während lokale Auslöser zu einer lokalisierten Bleiche führen, wurden die großflächigen Korallenbleiche der letzten Jahre durch die globale Erwärmung ausgelöst. Angesichts der im 21. Jahrhundert erwarteten erhöhten Kohlendioxidkonzentration wird erwartet, dass Korallen in Riffsystemen immer seltener werden. Korallenriffe in warmem, flachem Wasser mit geringem Wasserdurchfluss sind stärker betroffen als Riffe in Gebieten mit höherem Wasserdurchfluss.

Liste der Auslöser

Ein farbenfrohes Bleichereignis, das 2010 in Palawan, Philippinen, fotografiert wurde. Die Farben stammen von hohen Konzentrationen an Sonnenschutzpigmenten, die vom Korallenwirt produziert werden
Gebleichte Korallen – teilweise mit Algen bewachsen

Massenbleichereignisse

Gebleichte Acropora- Koralle mit normaler Koralle im Hintergrund

Erhöhte Meerwassertemperaturen sind die Hauptursache für Massenbleiche. Zwischen 1979 und 1990 gab es sechzig große Episoden von Korallenbleiche, wobei die Korallensterblichkeit die Riffe in allen Teilen der Welt betraf. Im Jahr 2016 wurde die längste Korallenbleiche registriert. Das längste und zerstörerischste Korallenbleichereignis war der El Niño von 2014 bis 2017. In dieser Zeit wurden über 70 Prozent der Korallenriffe weltweit beschädigt.

Zu den Faktoren, die das Ergebnis eines Bleichereignisses beeinflussen, gehören Stressresistenz, die das Bleichen reduziert, Toleranz gegenüber dem Fehlen von Zooxanthellen und wie schnell neue Korallen wachsen, um die Toten zu ersetzen. Aufgrund der fleckigen Natur des Bleichens können lokale klimatische Bedingungen wie Schatten oder ein Strom kühleren Wassers das Auftreten von Bleichen reduzieren. Die Gesundheit und Genetik von Korallen und Zooxanthellen beeinflusst auch das Bleichen.

Große Korallenkolonien wie Porites können extremen Temperaturschocks standhalten, während zerbrechliche verzweigte Korallen wie Acropora viel anfälliger für Stress nach einem Temperaturwechsel sind. Korallen, die ständig einem niedrigen Stressniveau ausgesetzt sind, können widerstandsfähiger gegen das Bleichen sein.

Wissenschaftler glauben, dass die älteste bekannte Bleiche die des späten Devon (Frasnium / Famennium) war, die ebenfalls durch den Anstieg der Meeresoberflächentemperaturen ausgelöst wurde. Es führte zum Untergang der größten Korallenriffe der Erdgeschichte.

Laut Clive Wilkinson vom Global Coral Reef Monitoring Network of Townsville, Australien, war das Massenbleichen im Indischen Ozean im Jahr 1998 auf den Anstieg der Meerestemperatur um 2 °C in Verbindung mit dem starken El Niño-Ereignis im Jahr 1997 zurückzuführen. 1998 .

Auswirkung

Zwei Bilder vom Great Barrier Reef, die zeigen, dass das wärmste Wasser (oberes Bild) mit den Korallenriffen (unteres Bild) zusammenfällt, wodurch Bedingungen geschaffen werden, die zu einer Korallenbleiche führen können

Im Zeitraum 2012-2040 wird erwartet, dass Korallenriffe häufiger bleichen. Der Weltklimarat (IPCC) sieht darin die größte Bedrohung für die Riffsysteme der Welt. In diesem Zeitraum gingen weltweit 19 Prozent der Korallenriffe verloren und 60 Prozent der verbleibenden Riffe sind unmittelbar gefährdet. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Auswirkungen der Korallenbleiche auf Riffe zu erkennen: Korallenbedeckung (je mehr Korallen den Boden bedecken, desto weniger Auswirkungen hatte die Bleiche) und Korallenhäufigkeit (die Anzahl der verschiedenen lebenden Arten am Korallenriff). ). Angesichts der weltweiten Zunahme von Korallenbleichereignissen stellte National Geographic 2017 fest: „In den letzten drei Jahren erlebten 25 Riffe – die drei Viertel der Riffsysteme der Welt ausmachen – schwere Bleichereignisse, was Wissenschaftler als die schlimmste Sequenz aller Zeiten ansahen von Bleichen bis heute."

Korallenbleiche und der anschließende Verlust der Korallenbedeckung führen oft zu einem Rückgang der Fischvielfalt. Der Verlust an Vielfalt und Überfluss an pflanzenfressenden Fischen betrifft insbesondere Korallenriff-Ökosysteme. Da Massenbleiche häufiger auftreten, werden sich die Fischpopulationen weiter homogenisieren. Kleinere und spezialisiertere Fischarten, die bestimmte ökologische Nischen füllen, die für die Korallengesundheit entscheidend sind, werden durch allgemeinere Arten ersetzt. Der Verlust der Spezialisierung trägt wahrscheinlich zum Verlust der Widerstandsfähigkeit in Korallenriff-Ökosystemen nach Bleichereignissen bei.

Pazifik See

In diesem Teil des Great Barrier Reef in Australien fand eine große Korallenbleiche statt .

Great Barrier Reef

Das Great Barrier Reef entlang der Küste Australiens erlebte 1980, 1982, 1992, 1994, 1998, 2002, 2006, 2016 und 2017 Bleichereignisse. Einige Orte erlitten schwere Schäden mit einer Sterblichkeit von bis zu 90 %. Die am weitesten verbreiteten und intensivsten Ereignisse ereigneten sich in den Sommern 1998 und 2002, wobei 42 % bzw. 54 % der Riffe teilweise gebleicht und 18 % stark gebleicht waren. Die Korallenverluste am Riff zwischen 1995 und 2009 wurden jedoch durch das Wachstum neuer Korallen weitgehend ausgeglichen. Eine Gesamtanalyse des Korallenverlusts ergab, dass die Korallenpopulationen am Great Barrier Reef von 1985 bis 2012 um 50,7 % zurückgegangen waren, wobei jedoch nur etwa 10 % dieses Rückgangs auf das Bleichen zurückzuführen waren und die restlichen 90 % etwa zu gleichen Teilen auf tropische Wirbelstürme und durch Prädation durch Dornenkronenseesterne . Aufgrund der höchsten gemessenen Temperaturen, die die Ozeane heimsuchen, findet seit 2014 eine globale Massenkorallenbleiche statt. Diese Temperaturen haben die schwerste und am weitesten verbreitete Korallenbleiche verursacht, die jemals im Great Barrier Reef verzeichnet wurde. Die schwerste Bleiche im Jahr 2016 ereignete sich in der Nähe von Port Douglas. Ende November 2016 zeigten Untersuchungen an 62 Riffen, dass langfristiger Hitzestress durch den Klimawandel einen Verlust von 29 % an Flachwasserkorallen verursachte. Das größte Korallensterben und der Verlust von Rifflebensräumen waren küstennahe und mittlere Schelfriffe um Cape Grenville und Princess Charlotte Bay. Die gemäßigten Erwärmungsszenarien des IPCC (B1 bis A1T, 2 °C bis 2100, IPCC, 2007, Tabelle SPM.3, S. 13) sagen voraus, dass Korallen am Great Barrier Reef sehr wahrscheinlich regelmäßig sommerliche Temperaturen aufweisen, die hoch genug sind, um eine Bleiche auszulösen .

Hawaii

1996 fand Hawaiis erste große Korallenbleiche in der Kaneohe Bay statt, gefolgt von großen Bleichen auf den Nordwestinseln in den Jahren 2002 und 2004. 2014 beobachteten Biologen der University of Queensland das erste Massenbleichen und schrieben es The Blob zu . In den Jahren 2014 und 2015 ergab eine Umfrage im Hanauma Bay Nature Preserve auf Oahu , dass 47 % der Korallen unter Korallenbleiche leiden und fast 10 % der Korallen sterben. In den Jahren 2014 und 2015 waren 56 % der Korallenriffe der großen Insel von Korallenbleiche betroffen. Im gleichen Zeitraum waren 44% der Korallen auf West-Maui betroffen. Am 24. Januar 2019 stellten Wissenschaftler von The Nature Conservancy fest, dass sich die Riffe fast 4 Jahre nach dem letzten Bleichereignis zu stabilisieren begonnen hatten. Laut der Division of Aquatic Resources (DAR) kam es 2019 noch zu erheblichen Bleichungen. Auf Oahu und Maui waren bis zu 50% der Korallenriffe gebleicht. Auf der großen Insel wurden etwa 40% der Korallen im Küstenbereich von Kona gebleicht . Der DAR erklärte, dass die jüngsten Bleichereignisse nicht so schlimm waren wie die Ereignisse von 2014-2015. Im Jahr 2020 veröffentlichte die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) den ersten landesweiten Statusbericht für Korallenriffe. Der Bericht stellte fest, dass die nordwestlichen und wichtigsten hawaiianischen Inseln in einem "fairen" Zustand waren, was bedeutet, dass die Korallen mäßig betroffen waren.

Jarvis-Insel

Acht schwere und zwei mittelschwere Bleichereignisse ereigneten sich zwischen 1960 und 2016 in der Korallengemeinschaft auf Jarvis Island , wobei die Bleiche 2015-16 die beispiellose Schwere in den Aufzeichnungen aufwies.

Japan

Laut dem Bericht der japanischen Regierung aus dem Jahr 2017 sind fast 75 % von Japans größtem Korallenriff in Okinawa durch Bleichen gestorben.

Indischer Ozean

Korallenriffprovinzen wurden durch die warmen Meerestemperaturen dauerhaft geschädigt, am stärksten im Indischen Ozean. Auf den Malediven, Sri Lanka , Kenia und Tansania sowie auf den Seychellen sind während des massiven Bleichens von 1997 bis 1998 bis zu 90% der Korallenbedeckung verloren gegangen . 1998 meldete der Indische Ozean, dass 20 % seiner Korallen abgestorben und 80 % gebleicht waren. Die flachen tropischen Gebiete des Indischen Ozeans erleben bereits heute vorhergesagte weltweite Meeresbedingungen. Korallen, die in den flachen Gebieten des Indischen Ozeans überlebt haben, könnten geeignete Kandidaten für die Wiederherstellung von Korallen in anderen Gebieten der Welt sein, da sie in der Lage sind, die extremen Bedingungen des Ozeans zu überleben.

Malediven

Die Malediven haben über 20.000 km 2 Riffe, von denen mehr als 60 % der Korallen im Jahr 2016 gebleicht wurden.

Thailand

Thailand erlebte 2010 eine schwere Massenbleiche, von der 70 % der Korallen in der Andamanensee betroffen waren . Zwischen 30% und 95% der gebleichten Korallen starben.

Indonesien

Im Jahr 2017 wurde auf zwei Inseln in Indonesien eine Studie durchgeführt, um zu sehen, wie ihre Korallenbedeckung war. Einer der Orte waren die Melinjo-Inseln und der andere waren die Saktu-Inseln. Auf Saktu Island wurden die Lebensformen mit einer durchschnittlichen Korallenbedeckung von 22,3% als schlecht eingestuft. Auf den Melinjo-Inseln wurden die Lebensformen mit einer durchschnittlichen Korallenbedeckung von 22,2% als schlecht eingestuft.

Atlantischer Ozean

Vereinigte Staaten

In Südflorida ergab eine 2016 durchgeführte Untersuchung großer Korallen von Key Biscayne bis Fort Lauderdale , dass etwa 66 % der Korallen tot oder auf weniger als die Hälfte ihres lebenden Gewebes reduziert waren.

Belize

Das erste aufgezeichnete Massenbleichereignis, das im Belize Barrier Reef stattfand, war 1998, als die Meeresspiegeltemperaturen vom 10. August bis 14. Oktober bis zu 31,5 ° C (88,7 ° F) erreichten. Hurrikan Mitch brachte am 27. Oktober für einige Tage stürmisches Wetter, senkte die Temperaturen jedoch nur um 1 Grad oder weniger. Während dieser Zeit kam es zu Massenbleichungen im Vorriff und in der Lagune. Während einige Kolonien vor dem Riff einige Schäden erlitten, war das Korallensterben in der Lagune katastrophal.

Die am häufigsten vorkommende Koralle in den Riffen von Belize war 1998 die Salatkoralle Agaricia tenuifolia . Am 22. und 23. Oktober wurden an zwei Standorten Umfragen durchgeführt, deren Ergebnisse verheerend waren. Praktisch alle lebenden Korallen waren weiß gebleicht und ihre Skelette deuteten darauf hin, dass sie vor kurzem gestorben waren. Am Lagunenboden war bei A. tenuifolia eine vollständige Ausbleichung erkennbar . Darüber hinaus zeigten Untersuchungen in den Jahren 1999 und 2000 eine nahezu vollständige Sterblichkeit von A. tenuifolia in allen Tiefen. Ähnliche Muster traten auch bei anderen Korallenarten auf. Messungen zur Wassertrübung legen nahe, dass diese Todesfälle eher auf steigende Wassertemperaturen als auf Sonneneinstrahlung zurückzuführen sind.

Karibik

Die Hartkorallenbedeckung der Riffe in der Karibik ist um schätzungsweise 80 % zurückgegangen, von durchschnittlich 50 % in den 1970er Jahren auf nur noch etwa 10 % in den frühen 2000er Jahren. Eine Studie aus dem Jahr 2013 zur Nachverfolgung eines Massenbleiches in Tobago aus dem Jahr 2010 zeigte, dass die Mehrheit der dominanten Arten nach nur einem Jahr um etwa 62 % zurückging, während die Korallenabundanz um etwa 50 % zurückging. Zwischen 2011 und 2013 nahm die Korallenbedeckung jedoch bei 10 der 26 dominanten Arten zu, während sie bei 5 anderen Populationen zurückging.

Andere Gebiete

Korallen im südlichen Roten Meer bleichen trotz sommerlicher Wassertemperaturen bis 34 °C nicht aus. Korallenbleiche im Roten Meer ist im nördlichen Teil der Riffe häufiger, der südliche Teil des Riffs wurde von korallenfressenden Seesternen, Dynamitfischerei und menschlichen Einflüssen auf die Umwelt geplagt. 1988 gab es ein massives Bleichereignis, das die Riffe in Saudi-Arabien und im Sudan betraf, die südlichen Riffe waren widerstandsfähiger und beeinträchtigten sie nur sehr wenig. Früher wurde angenommen, dass der Norden mehr unter Korallenbleiche leidet, aber sie zeigen einen schnellen Umsatz von Korallen und das südliche Riff wurde angenommen, dass sie nicht so stark unter der Bleiche leiden, sie zeigen mehr Beständigkeit. Neue Forschungen zeigen jedoch, wo das Südriff größer und gesünder sein sollte als der Norden, der es nicht war. Es wird angenommen, dass dies auf größere Störungen in der jüngeren Geschichte durch Bleichereignisse und korallenfressende Seesterne zurückzuführen ist. Im Jahr 2010 kam es in Saudi-Arabien und im Sudan zu einer Korallenbleiche, wo die Temperatur um 10 bis 11 Grad stieg. Bei bestimmten Taxa wurden 80 bis 100 % ihrer Kolonien gebleicht, während bei einigen durchschnittlich 20 % dieser Taxa gebleicht wurden.

Wirtschaftliche und politische Auswirkungen

Laut Brian Skoloff von The Christian Science Monitor "könnten die Riffe verschwinden, sagen Experten, könnten Hunger, Armut und politische Instabilität die Folge sein." Da unzählige Meereslebewesen von den Riffen als Schutz und Schutz vor Raubtieren abhängig sind, würde das Aussterben der Riffe letztendlich einen Dominoeffekt erzeugen , der auf die vielen menschlichen Gesellschaften durchsickern würde, die von diesen Fischen als Nahrung und Lebensunterhalt abhängig sind. Auf den Florida Keys gab es in den letzten 20 Jahren einen Rückgang von 44 % und allein in der Karibik bis zu 80 % .

Korallenriffe bieten verschiedene Ökosystemleistungen , darunter eine natürliche Fischerei, da viele häufig konsumierte kommerzielle Fische laichen oder ihr Jugendleben in Korallenriffen in den Tropen verbringen. Somit sind Riffe ein beliebter Angelplatz und eine wichtige Einnahmequelle für Fischer, insbesondere für kleine, lokale Fischereien. Da der Lebensraum der Korallenriffe durch das Bleichen abnimmt, nehmen auch die riffassoziierten Fischpopulationen ab, was sich auf die Fangmöglichkeiten auswirkt. Ein Modell aus einer Studie von Speers et al. berechneten die direkten Verluste für die Fischerei durch die verringerte Korallenbedeckung auf etwa 49 bis 69 Milliarden US-Dollar, wenn die menschliche Gesellschaft weiterhin hohe Mengen an Treibhausgasen ausstößt. Diese Verluste könnten jedoch zu einem Vorteil der Verbraucherrente von etwa 14 bis 20 Milliarden US-Dollar reduziert werden , wenn sich die Gesellschaften stattdessen dafür entscheiden, weniger Treibhausgase zu emittieren. Diese wirtschaftlichen Verluste haben auch wichtige politische Implikationen, da sie überproportional auf die Entwicklungsländer entfallen, in denen sich die Riffe befinden, nämlich in Südostasien und rund um den Indischen Ozean. Es würde für Länder in diesen Gebieten mehr kosten, auf den Verlust von Korallenriffen zu reagieren, da sie sich anderen Einkommens- und Nahrungsquellen zuwenden müssten, zusätzlich zum Verlust anderer Ökosystemleistungen wie dem Ökotourismus . Eine von Chen et al. schlugen vor, dass der kommerzielle Wert von Riffen jedes Mal um fast 4 % sinkt, wenn die Korallenbedeckung um 1 % sinkt, aufgrund von Verlusten beim Ökotourismus und anderen potenziellen Freizeitaktivitäten im Freien.

Korallenriffe wirken auch als Schutzbarriere für Küsten, indem sie den Wellenschlag reduzieren, was die Schäden durch Stürme, Erosionen und Überschwemmungen verringert. Länder, die diesen natürlichen Schutz verlieren, werden aufgrund der erhöhten Anfälligkeit für Stürme mehr Geld verlieren. Diese indirekten Kosten werden zusammen mit den Einnahmeverlusten im Tourismus enorme wirtschaftliche Auswirkungen haben.

Überwachung der Meeresoberflächentemperatur des Riffs

Die US-amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) überwacht Gebiete, in denen die Meeresoberflächentemperatur 1 °C oder mehr über dem langjährigen monatlichen Durchschnitt liegt, auf Bleichen von "Hot Spots" . Die „Hot Spots“ sind der Ort, an dem der thermische Stress gemessen wird und mit der Entwicklung der Degree Heating Week (DHW) wird der thermische Stress des Korallenriffs überwacht. Die globale Korallenbleiche wird aufgrund der Satellitenfernerkundung des Anstiegs der Meerestemperaturen früher erkannt. Es ist notwendig, die hohen Temperaturen zu überwachen, da Korallenbleiche die Reproduktion und die normale Wachstumskapazität der Korallenriffe beeinträchtigen sowie die Korallen schwächen und schließlich zu ihrer Sterblichkeit führen. Dieses System erkannte das weltweite Bleichereignis von 1998, das dem El Niño-Ereignis von 1997–98 entsprach . Derzeit werden 190 Riffstandorte auf der ganzen Welt von der NOAA überwacht und senden über die NOAA Coral Reef Watch (CRW)-Website Warnungen an Forscher und Riffmanager. Durch die Überwachung der Erwärmung der Meerestemperaturen warnen die Frühwarnungen vor der Korallenbleiche Riffmanager, um sich auf zukünftige Bleichungsereignisse vorzubereiten und darauf aufmerksam zu machen. Die ersten globalen Massenbleiche wurden 1998 und 2010 registriert, als der El Niño die Ozeantemperaturen ansteigen ließ und die Lebensbedingungen der Korallen verschlechterte. Der El Niño 2014-2017 war der längste und schädlichste für die Korallen, der über 70% unserer Korallenriffe beschädigte. Über zwei Drittel des Great Barrier Reef sind gebleicht oder tot.

Veränderungen in der Ozeanchemie

Die zunehmende Versauerung der Ozeane aufgrund des Anstiegs des Kohlendioxidgehalts verstärkt die Bleichwirkung von thermischem Stress. Die Versauerung beeinträchtigt die Fähigkeit der Korallen, kalkhaltige Skelette zu bilden, die für ihr Überleben unerlässlich sind. Dies liegt daran, dass die Ozeanversauerung die Menge an Karbonat-Ionen im Wasser verringert, was es den Korallen erschwert, das Kalziumkarbonat aufzunehmen, das sie für das Skelett benötigen. Dadurch sinkt die Widerstandsfähigkeit der Riffe, während sie leichter erodieren und sich auflösen. Darüber hinaus ermöglicht der Anstieg des CO 2 die Überfischung und Ernährung von Pflanzenfressern, um korallendominierte Ökosysteme in algendominierte Ökosysteme zu verwandeln. Eine aktuelle Studie des Atkinson Center for a Sustainable Future hat ergeben , dass der CO 2 -Gehalt von Korallen in nur 50 Jahren durch die Kombination von Versauerung und Temperaturanstieg zu hoch werden könnte, um zu überleben.

Korallenbleiche durch Photoinhibition von Zooxanthellen

Zooxanthellen sind eine Art von Dinoflagellaten, die im Zytoplasma vieler wirbelloser Meerestiere leben. Mitglieder des Stammes Dinoflagellata, sie sind runde Mikroalgen, die eine symbiotische Beziehung mit ihrem Wirt eingehen. Sie sind auch Teil der Gattung Symbiodinium und Kingdom Alveolata. Diese Organismen sind Phytoplankton und betreiben daher Photosynthese. Die Produkte der Photosynthese, dh. Sauerstoff, Zucker usw. werden vom Wirtsorganismus genutzt, und im Gegenzug erhalten die Zooxanthellen Unterkunft und Schutz sowie Kohlendioxid, Phosphate und andere essentielle anorganische Verbindungen, die ihnen helfen, zu überleben und zu gedeihen. Zooxanthellen teilen mit ihren Wirtskorallen 95 % der Produkte der Photosynthese. Laut einer Studie von DJ Smith et al. Photoinhibition ist ein wahrscheinlicher Faktor bei der Korallenbleiche. Es deutet auch darauf hin, dass das in Zooxanthalle produzierte Wasserstoffperoxid eine Rolle spielt, indem es sich selbst signalisiert, vor den Korallen zu fliehen. Eine Photoinhibierung von Zooxanthellen kann durch die Exposition gegenüber UV-Filtern verursacht werden, die in Körperpflegeprodukten enthalten sind. In einer von Zhong et al. durchgeführten Studie hatte Oxybenzon (BP-3) die negativsten Auswirkungen auf die Gesundheit von Zooxanthellen. Die Kombination aus Temperaturerhöhung und dem Vorhandensein von UV-Filtern im Ozean hat die Gesundheit von Zooxanthellen weiter verringert. Die Kombination von UV-Filtern und höheren Temperaturen führte zu einer additiven Wirkung auf die Photohemmung und den Gesamtstress auf Korallenarten.

Ansteckende Krankheit

Infektiöse Bakterien der Art Vibrio shiloi sind das Bleichmittel von Oculina patagonica im Mittelmeer und bewirken diesen Effekt durch Befall der Zooxanthellen. V. shiloi ist nur in warmen Perioden ansteckend. Erhöhte Temperaturen erhöhen die Virulenz von V. shiloi , die dann in der Lage werden, sich an einen Beta-Galactosid- haltigen Rezeptor im Oberflächenschleim der Wirtskoralle zu binden. V. shiloi dringt dann in die Epidermis der Korallen ein , vermehrt sich und produziert sowohl hitzestabile als auch hitzeempfindliche Toxine , die Zooxanthellen durch Hemmung der Photosynthese und Lyse beeinflussen .

Im Sommer 2003 schienen Korallenriffe im Mittelmeer gegen den Erreger resistent zu werden, eine weitere Infektion wurde nicht beobachtet. Die Haupthypothese für die entstandene Resistenz ist das Vorhandensein von symbiotischen Gemeinschaften schützender Bakterien, die in den Korallen leben. Die Bakterienart, die V. shiloi lysieren kann, war bis 2011 nicht bekannt.

Korallenanpassung

Dieses Schema zeigt, wie das Bleichen die Produktion von Sonnenschutzpigmenten auslösen kann, die für die leuchtenden Farben verantwortlich sind, die bei einigen Bleichvorgängen beobachtet werden. Im Falle einer leichten oder kurzen Stressepisode können die Schutzpigmente den Algensymbionten helfen, nach Beendigung der Stressepisode zur Koralle zurückzukehren und der Koralle zu helfen, sich zu erholen und das Bleichereignis zu überleben.

Im Jahr 2010 entdeckten Forscher von Penn State Korallen, die gedeihen, während sie eine ungewöhnliche symbiotische Algenart im warmen Wasser der Andamanensee im Indischen Ozean verwendeten. Normale Zooxanthellen können nicht so hohen Temperaturen wie dort standhalten, daher war dieser Befund unerwartet. Dies gibt den Forschern die Hoffnung, dass Korallenriffe mit steigenden Temperaturen aufgrund der globalen Erwärmung eine Toleranz gegenüber verschiedenen symbiotischen Algenarten entwickeln, die gegen hohe Temperaturen resistent sind und in den Riffen leben können. Im Jahr 2010 fanden Forscher der Stanford University auch Korallen rund um die Samoa-Inseln, die bei Ebbe einen drastischen Temperaturanstieg für etwa vier Stunden pro Tag erfahren. Die Korallen bleichen oder sterben trotz des hohen Hitzeanstiegs nicht. Studien zeigten, dass die Korallen vor der Küste der Insel Ofu in der Nähe von Amerika Samoa darauf trainiert wurden, den hohen Temperaturen standzuhalten. Forscher stellen nun eine neue Frage: Können wir Korallen, die nicht aus diesem Gebiet stammen, auf diese Weise konditionieren und sie langsam für kurze Zeit an höhere Temperaturen bringen und sie gegen steigende Meerestemperaturen widerstandsfähiger machen.

Bestimmte milde Bleichereignisse können dazu führen, dass Korallen hohe Konzentrationen an Sonnenschutzpigmenten produzieren, um sich vor weiterem Stress zu schützen. Einige der hergestellten Pigmente haben rosa, blaue oder violette Farbtöne, während andere stark fluoreszieren . Die Produktion dieser Pigmente durch Flachwasserkorallen wird durch blaues Licht stimuliert. Wenn Korallen bleichen, nimmt das blaue Licht im Korallengewebe stark zu, da es nicht mehr von den photosynthetischen Pigmenten im Inneren der symbiotischen Algen absorbiert wird, sondern vom weißen Korallenskelett reflektiert wird. Dies führt zu einer erhöhten Produktion der Sonnenschutzpigmente, wodurch die gebleichten Korallen statt weiß sehr bunt erscheinen - ein Phänomen, das manchmal als "bunte Korallenbleiche" bezeichnet wird.

Künstliche Assistenz

Im Jahr 2020 berichteten Wissenschaftler entwickelt haben 10 klonalen Stämme einer gemeinsamen Korallen Mikroalge Endosymbionten für 4 Jahre bei erhöhten Temperaturen, deren thermische Toleranz für die Erhöhung Klimabeständigkeit . Drei der Stämme erhöhten die Bleichtoleranz der Korallen nach der Wiedereinführung in die Korallenwirtslarven. Ihre Stämme und Ergebnisse können potenziell für die Anpassung an und die Eindämmung des Klimawandels relevant sein , und weitere Tests von Algenstämmen in erwachsenen Kolonien bei einer Reihe von Korallenarten sind geplant.

Im Jahr 2021 zeigten Forscher, dass Probiotika Korallenriffen helfen können, Hitzestress zu mildern, was darauf hindeutet, dass sie dadurch widerstandsfähiger gegen den Klimawandel werden und die Korallenbleiche abmildern könnten.

Erholung und Veränderungen des Makroalgenregimes

Nachdem Korallen ein Bleichereignis durch erhöhten Temperaturstress erfahren haben, können einige Riffe in ihren ursprünglichen Zustand vor dem Bleichen zurückkehren. Riffe erholen sich entweder von der Bleiche, wo sie von Zooxanthellen wiederbesiedelt werden , oder sie erleben einen Regime-Shift , bei dem zuvor blühende Korallenriffe von dicken Schichten von Makroalgen übernommen werden. Dies hemmt das weitere Korallenwachstum, da die Algen Antifouling-Verbindungen produzieren, um die Ansiedlung zu verhindern und mit Korallen um Platz und Licht konkurrieren. Dadurch bilden Makroalgen stabile Lebensgemeinschaften, die Korallen das Nachwachsen erschweren. Riffe sind dann anfälliger für andere Probleme, wie z. B. eine abnehmende Wasserqualität und die Entfernung von Pflanzenfressern, da das Korallenwachstum schwächer ist. Es ist von größter Bedeutung, herauszufinden, was dazu führt, dass Riffe widerstandsfähig sind oder sich von Bleichereignissen erholen, da dies dazu beiträgt, Naturschutzbemühungen zu unterstützen und Korallen effektiver zu schützen.

Ein Hauptgegenstand der Forschung in Bezug auf die Erholung von Korallen ist die Idee der Superkorallen, auch bekannt als die Korallen, die in natürlich wärmeren und saureren Regionen und Gewässern leben und gedeihen. Wenn sie in gefährdete oder gebleichte Riffe verpflanzt werden, können ihre Widerstandsfähigkeit und Strahlung die Algen ausrüsten, um zwischen den gebleichten Korallen zu leben. Wie Emma Camp, National Geographic Explorer, marine Biogeochemikerin und Botschafterin für Biodiversität der Wohltätigkeitsorganisation IBEX Earth, vorschlägt, könnten die Superkorallen die Fähigkeit haben, langfristig bei den beschädigten Riffen zu helfen. Während es 10 bis 15 Jahre dauern kann, um beschädigte und gebleichte Korallenriffe wiederherzustellen, könnten die Superkorallen trotz des Klimawandels nachhaltige Auswirkungen haben, wenn die Ozeane an Temperatur und Säuregrad ansteigen. Unterstützt durch die Forschungen von Ruth Gates hat Camp den niedrigeren Sauerstoffgehalt und die extremen, unerwarteten Lebensräume untersucht, in denen Riffe auf der ganzen Welt zu finden sind.

Korallen haben sich als widerstandsfähig gegenüber kurzfristigen Störungen erwiesen. Eine Erholung wurde nach Sturmstörungen und Dornenkronenseesterninvasionen gezeigt . Fischarten ergeht es nach Riffstörungen tendenziell besser als Korallenarten, da Korallen eine begrenzte Erholung zeigen und Rifffische sich aufgrund kurzfristiger Störungen kaum verändert haben. Im Gegensatz dazu weisen Fischansammlungen in Riffen, die bleichen, potenziell schädliche Veränderungen auf. Eine Studie von Bellwood et al . stellt fest, dass sich der Artenreichtum, die Vielfalt und die Abundanz zwar nicht änderten, die Fischvereinigungen jedoch eher generalistische Arten und weniger korallenabhängige Arten enthielten. Die Reaktionen auf die Korallenbleiche sind je nach Rifffischarten unterschiedlich, je nachdem, welche Ressourcen betroffen sind. Steigende Meerestemperaturen und Korallenbleiche wirken sich nicht direkt auf die Sterblichkeit der erwachsenen Fische aus, aber beide haben viele indirekte Folgen. Korallenassoziierte Fischpopulationen gehen aufgrund des Verlusts von Lebensräumen tendenziell zurück; Einige pflanzenfressende Fischpopulationen haben jedoch aufgrund der zunehmenden Algenbesiedelung auf toten Korallen einen drastischen Anstieg erlebt. Studien weisen darauf hin, dass bessere Methoden erforderlich sind, um die Auswirkungen von Störungen auf die Widerstandsfähigkeit von Korallen zu messen.

Zitrone Riffbarsche
Die Zitronen-Riffbarsche ( Pomacentrus moluccensis ) ist eine mit Korallen assoziierte Art, die nachweislich nach der Korallenbleiche dramatisch zurückgeht.

Bis vor kurzem waren die Faktoren, die die Erholung von Korallenriffen nach dem Bleichen vermitteln, nicht gut untersucht. Untersuchungen von Graham et al. (2015) untersuchten 21 Riffe rund um die Seychellen im Indopazifik, um die langfristigen Auswirkungen der Korallenbleiche zu dokumentieren. Nach dem Verlust von mehr als 90 % der Korallen durch Bleichen im Jahr 1998 erholten sich etwa 50 % der Riffe und etwa 40 % der Riffe erlebten eine Verschiebung des Regimes hin zu Makroalgen-dominierten Zusammensetzungen. Nach einer Bewertung von Faktoren, die die Erholungswahrscheinlichkeit beeinflussen, identifizierte die Studie fünf Hauptfaktoren: Dichte junger Korallen, anfängliche strukturelle Komplexität, Wassertiefe, Biomasse pflanzenfressender Fische und Nährstoffbedingungen am Riff. Insgesamt wurde die Widerstandsfähigkeit am stärksten in strukturell komplexen Korallenriffsystemen und in tieferem Wasser beobachtet.

Die ökologischen Rollen und funktionellen Gruppen von Arten spielen auch eine Rolle bei der Wiederherstellung des Regime-Shifting-Potenzials in Riffsystemen. Korallenriffe sind von biologischer Erodierung, Kratzen und grasenden Fischarten betroffen. Bioerodierende Arten entfernen abgestorbene Korallen, kratzende Arten entfernen Algen und Sedimente, um das zukünftige Wachstum zu fördern, grasende Arten entfernen Algen. Das Vorhandensein jeder Art von Arten kann die Fähigkeit zur normalen Korallenrekrutierung beeinflussen, die ein wichtiger Teil der Korallenerholung ist. Eine verringerte Anzahl von grasenden Arten nach der Korallenbleiche in der Karibik wurde mit Seeigel-dominierten Systemen verglichen, die keinen Regimewechsel zu fleischigen Makroalgen-dominierten Bedingungen durchlaufen.

Es besteht immer die Möglichkeit unbeobachtbarer Veränderungen oder kryptischer Verluste oder Widerstandsfähigkeit in der Fähigkeit einer Korallengemeinschaft, ökologische Prozesse durchzuführen. Diese kryptischen Verluste können zu unvorhergesehenen Regimewechseln oder ökologischen Flips führen. Detailliertere Methoden zur Bestimmung des Gesundheitszustands von Korallenriffen, die langfristige Veränderungen der Korallenökosysteme berücksichtigen, und eine besser informierte Erhaltungspolitik sind notwendig, um Korallenriffe in den kommenden Jahren zu schützen.

Korallenriffe wieder aufbauen

Es wird geforscht, um die Sterblichkeitsrate von Korallen zu verlangsamen. Weltweite Projekte werden abgeschlossen, um die Korallenriffe wieder aufzufüllen und wiederherzustellen. Die aktuellen Bemühungen zur Wiederherstellung von Korallen umfassen Mikrofragmentierung, Korallenzucht und Umsiedlung. Die Korallenpopulation nimmt rapide ab, daher führen Wissenschaftler Experimente im Korallenwachstum und in Forschungsbecken durch, um ihre Population wieder aufzufüllen. Diese Forschungsbecken ahmen die natürliche Umgebung der Korallenriffe im Ozean nach. Sie züchten Korallen in diesen Tanks, um sie für ihre Experimente zu verwenden, damit keine Korallen mehr beschädigt oder aus dem Meer geholt werden. Außerdem verpflanzen sie die erfolgreich gewachsenen Korallen aus den Forschungsbecken und bringen sie in die Bereiche des Ozeans, in denen die Riffe aussterben. In einigen Korallenwachstums- und Forschungsbecken wird von Ruth Gates und Madelaine Van Oppen ein Experiment durchgeführt. Sie versuchen, "Superkorallen" herzustellen, die einigen der Umweltfaktoren widerstehen können, an denen die Korallen derzeit sterben. Van Oppen arbeitet auch an der Entwicklung einer Algenart, die eine Symbiose mit Korallen eingehen und Wassertemperaturschwankungen über lange Zeit standhalten können. Dieses Projekt kann dazu beitragen, unsere Riffe wieder aufzufüllen, aber der Wachstumsprozess von Korallen in Forschungsbecken ist sehr zeitaufwändig. Es kann mindestens 10 Jahre dauern, bis die Korallen vollständig ausgewachsen und reif genug sind, um sich fortzupflanzen. Nach dem Tod von Ruth Gates im Oktober 2018 setzt ihr Team im Gates Coral Lab am Hawaii Institute of Marine Biology ihre Forschungen zu Restaurierungsbemühungen fort. Die kontinuierlichen Forschungs- und Restaurierungsbemühungen im Gates Coral Lab konzentrieren sich auf die Auswirkungen von nützlichen Mutationen, genetischen Variationen und Umsiedlungen durch menschliche Hilfe auf die Widerstandsfähigkeit von Korallenriffen. Ab 2019 stellte das Gates Coral Lab-Team fest, dass groß angelegte Restaurierungstechniken nicht effektiv sind. lokale Bemühungen zur Wiederherstellung von Korallenriffen auf individueller Basis werden als realistischer und effektiver getestet, während Forschung betrieben wird, um die besten Möglichkeiten zur Bekämpfung der Korallenzerstörung in großem Maßstab zu ermitteln.

Wirtschaftlicher Wert von Korallenriffen

Korallenriffe bieten schätzungsweise einem Viertel aller Meeresarten Schutz. Experten schätzen, dass Korallenriff-Dienstleistungen einen Wert von bis zu 1,2 Millionen US-Dollar pro Hektar haben, was einem Durchschnitt von 172 Milliarden US-Dollar pro Jahr entspricht. Zu den Vorteilen von Korallenriffen gehören die Bereitstellung physischer Strukturen wie der Küstenschutz, biotische Dienste innerhalb und zwischen Ökosystemen, biogeochemische Dienste wie die Aufrechterhaltung des Stickstoffgehalts im Ozean, Klimaaufzeichnungen sowie Freizeit- und kommerzielle (Tourismus-)Dienste. Korallenriffe sind eines der besten Meeresökosysteme, die als Nahrungsquelle genutzt werden können. Die Korallenriffe sind auch der perfekte Lebensraum für seltene und wirtschaftlich wichtige tropische Fischarten, da sie den idealen Brutplatz für Fische und Kinderstuben bieten. Wenn die Populationen der Fische und Korallen im Riff hoch sind, können wir Nutzen Sie das Gebiet als Sammelstelle für Lebensmittel und Dinge mit medizinischen Eigenschaften, was auch dazu beiträgt, Arbeitsplätze für Menschen zu schaffen, die diese Exemplare sammeln können. Die Riffe haben in bestimmten Regionen der Welt auch eine gewisse kulturelle Bedeutung.

Kosten-Nutzen-Analyse zur Reduzierung des Verlusts von Korallenriffen

Im Jahr 2010 hat der Strategische Plan für die biologische Vielfalt 2011–2020 des Übereinkommens über die biologische Vielfalt (CBD) zwanzig eindeutige Ziele für eine nachhaltige Entwicklung für die Zeit nach 2015 festgelegt. Ziel 10 gibt das Ziel an, den „anthropogenen Druck auf Korallenriffe “ zu minimieren . Es wurden zwei Programme untersucht, eines, das den Verlust von Korallenriffen um 50 % reduziert, mit Kapitalkosten von 684 Millionen US-Dollar und wiederkehrenden Kosten von 81 Millionen US-Dollar. Das andere Programm reduziert den Verlust von Korallenriffen um 80 Prozent und hat Kapitalkosten von 1,036 Millionen US-Dollar mit wiederkehrenden Kosten von 130 Millionen US-Dollar. Die CBD räumt ein, dass sie die Kosten und Ressourcen, die zur Erreichung dieses Ziels erforderlich sind, möglicherweise aufgrund fehlender relevanter Daten unterschätzt, dennoch zeigt die Kosten-Nutzen-Analyse , dass der Nutzen die Kosten für beide Programme in ausreichendem Maße überwiegt (Nutzen-Kosten-Verhältnis von 95,3 und 98,5), dass "viel Spielraum besteht, um die Ausgaben für den Korallenschutz zu erhöhen und dennoch ein Kosten-Nutzen-Verhältnis von deutlich über eins zu erzielen".

Anmerkungen

Verweise

Externe Links