Erwärmung Wenn Korallen erbleichen

Hohe Wassertemperaturen lassen tropische Korallenriffe erbleichen. Die Nesseltiere entledigen sich dabei der einzelligen Algen, die ihnen gewöhnlich eine bräunliche Farbe verleihen. Mit diesen Algenzellen aus der Gruppe der Dinoflagellaten leben die Korallenstöcke normalerweise in Symbiose. Sie liefern ihnen Kohlensäure und mineralische Nährstoffe und lassen sich dafür mit Produkten der Photosynthese versorgen. Wenn die Algenzellen ihre Unterkunft räumen, fällt diese Verpflegung weg, so dass die Nesseltiere darben müssen. Wie Santiago Perez und Virginia Weis von der Oregon State University in Corvallis nun herausgefunden haben, dürfte die Kündigung durch Stickstoffmonoxid herbeigeführt werden, ein Gas, das auch im Körper von Wirbeltieren diverse Botendienste verrichtet.

Weil man Korallenstöcke nur schwer untersuchen kann, wählten die Forscher für ihre Studien ein anderes Nesseltier, die Seeanemone Aiptasia pallida. Auch diese beherbergt Dinoflagellaten. Ein fluoreszierender Farbstoff ermöglichte es in Kombination mit einem besonderen mikroskopischen Verfahren, das Stickstoffmonoxid im Gewebe nachzuweisen. Bei Seeanemonen, die stundenlang allzu warmem Wasser ausgesetzt gewesen waren, fanden sich in den Tentakeln große Mengen des Gases (“Journal of Experimental Biology“, Bd. 209, S. 2804). Wenn der Photosyntheseapparat der Algen durch Überhitzung entgleist, entstehen aggressive Sauerstoffverbindungen wie Wasserstoffperoxid. Diese regen dann die Seeanemone zur Synthese des Stickstoffmonoxids an. Dass dieses Gas zum Verschwinden der Algen führt, zeigen entsprechende Experimente: Wird eine Seeanemone mit Substanzen behandelt, die Stickstoffmonoxid abfangen, bleicht sie deutlich langsamer aus. Als die Forscher die Produktion von Stickstoffmonoxid dagegen zusätzlich ankurbelten, gingen die symbiontischen Algen noch schneller verloren.

Trennung von den pflanzlichen Partnern

Der Giftcocktail, den überhitzte Algenzellen anstelle von nahrhaften Photosyntheseprodukten abgeben, könnte das umliegende Gewebe schwer schädigen. Deshalb bleibt den Nesseltieren wohl nichts anderes übrig, als sich schleunigst von den pflanzlichen Partnern zu trennen. Anscheinend sorgt das Stickstoffmonoxid dafür, dass die Zellen, in denen sich die Algen wohnlich eingerichtet hatten, zugrunde gehen. Diese rabiate Reaktion gleicht den Abwehrmaßnahmen, die das Immunsystem von Säugetieren in Gang setzt, wenn Körperzellen von Krankheitserregern okkupiert wurden.

Wenn es gilt, missliebige Insassen loszuwerden, scheinen Tierzellen aller Art auf ein gemeinsames Erbe zurückzugreifen. Vermutlich benutzen Nesseltiere, die sich destruktiv gewordener Symbiosepartner entledigen, ähnliche Mechanismen, wie sie bei der Abwehr von Parasiten zum Tragen kommen. Kein Wunder also, dass Korallen auch dann erbleichen, wenn sie von bakteriellen Infektionen heimgesucht werden. Aus welchem Grund auch immer sie ihre Untermieter ausweisen - letztlich kommt sie die rigorose Kündigung der Lebensgemeinschaft teuer zu stehen. Denn allzu oft gelingt es den ausgeblichenen Korallenstöcken nicht, sich wieder zu erholen.

Ob in der Karibik oder vor der australischen Küste - viele Korallenriffe sind, geschädigt durch die Verschmutzung der Meere und hohe Wassertemperaturen, in einem kläglichen Zustand. Selbst wo die Riffe noch unversehrt scheinen, sind sie langfristig gefährdet. Schließlich prognostizieren die Klimaforscher eine stetige Erwärmung der tropischen Gewässer. Diese Klimaveränderung gefährdet allerdings nicht alle Korallen gleichermaßen. Anscheinend können sich manche auf höhere Temperaturen einstellen, indem sie eine zweite Garnitur symbiontischer Algenzellen ins Spiel bringen. Das beobachteten kürzlich Ray Berkelmans und Madeleine van Oppen vom Australian Institute of Marine Science in Townsville am Großen Barrierriff.

Reagieren recht sensibel auf ungewohnte Hitze

Vom südlichen Ende des Riffs verpflanzten die Meeresforscher einige Exemplare der Steinkoralle Acropora millepora achthundert Kilometer nach Norden. Diese im indopazifischen Raum weitverbreitete Art ist bekannt dafür, auf ungewohnte Hitze recht sensibel zu reagieren. Wie zu erwarten, ist ihr der Umzug in ein wärmeres Ambiente schlecht bekommen. Dass die Wassertemperatur im Sommer bis auf 30 Grad stieg, auf gut zwei Grad mehr als in der alten Heimat, führte zum Ausbleichen sämtlicher Korallenstöcke. Im Herbst war dann die Hälfte abgestorben, die übrigen hatten sich wieder erholt. Wie genetische Analysen zeigten, verdankten sie ihre gesunde Farbe einem veränderten Sortiment von Symbiosepartnern. Ursprünglich hatten bei den Korallenstöcken aus dem kühlen Süden Algenzellen vom Typ C2 dominiert. Typ D, charakteristisch für wärmere Regionen, hatte nur eine untergeordnete Rolle gespielt. Bei den Überlebenden des Hitzeschocks fand sich bloß noch diese Variante („Proceedings of the Royal Society“, Teil B, Bd. 273, S. 2305).

Verpflanzte Korallenstöcke mit nur einem Typ symbiontischer Algenzellen zeigten sich wenig anpassungsfähig. Dass ein gemischtes Algensortiment bessere Chancen bietet, sich an ein wärmeres Ambiente zu gewöhnen, erscheint den australischen Wissenschaftlern als Hoffnungsschimmer in düsteren Zukunftsszenarien. Doch selbst wenn die Korallen auf einen hitzefesten Algentyp umsteigen konnten, vertrugen sie nur ein bis zwei Grad mehr als zuvor. Ob der Anstieg der Meerestemperatur in diesem Rahmen bleiben wird, steht dahin.