© A coral reef under normal pH conditions in the research area in Papua New Guinea. Photo taken from Fabricius, K. E. et al .: Losers and winners in coral reefs acclimatized to elevated carbon dioxide concentrations. Nat. Clim. Chang. 1, 165-169 (2011).
© Map of the research area with sampling locations and pH gradient. Graphic taken from Fabricius, K. E. et al .: Losers and winners in coral reefs acclimatized to elevated carbon dioxide concentrations. Nat. Clim. Chang. 1, 165-169 (2011).
Können sich Korallen gegen sinkende pH-Werte wehren?
August 8, 2016
GEOMAR-Wissenschaftler untersuchen interne pH-Werte von Korallen in Papua-Neuguinea
Tropische Korallen der Gattung Porites haben die Fähigkeit, ihre internen pH-Werte so zu regulieren, dass sie Kalziumkarbonat produzieren und auch unter Bedingungen mit erhöhter Kohlendioxidkonzentration über lange Zeiträume wachsen können. Um diese pH-Regulierung genauer zu verstehen, untersuchten GEOMAR-Forscher/innen Proben dieser Koralle, die seit Jahrzehnten in natürlichen Kohlendioxidquellen in Papua-Neuguinea leben.
Wenn die Ozeane das vom Menschen verursachte Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen, sinkt ihr pH-Wert. Diese Veränderung der Meereschemie hat Auswirkungen auf tropische Korallenriffe, die im Labor oder in kurzfristigen Feldversuchen gemessen werden können. Forscherinnen und Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel untersuchten Korallen der Gattung Porites, die an den vulkanischen Kohlendioxid-Schloten in Papua-Neuguinea wachsen und dort zu einer ruhenden Art geworden sind.
Das Team wurde von Dr. Marlene Wall, einer Meeresbiologin am GEOMAR, geleitet. Sie sagte, es sei sehr schwer vorherzusehen, ob tropische Korallen den globalen Klimawandel überleben würden, da sie sehr empfindlich auf einen Anstieg der Wassertemperatur, die Versauerung der Ozeane und die Verschmutzung reagieren. Sie fügte auf Deutsch hinzu, dass "die natürlichen Kohlendioxidschlote uns die Möglichkeit geben, das Szenario der Zukunft zu untersuchen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Porites zu den Gewinnern gehört. Aber bis jetzt wusste niemand, wie sie damit umgehen."
Die tropischen Steinkorallen halten ihren inneren pH-Wert auf einem Niveau, das es ihnen ermöglicht, Kalziumkarbonat zu produzieren und trotz der höheren Kohlendioxidkonzentration und des gesunkenen pH-Werts im Wasser weiter zu wachsen. Das verschafft ihnen einen erheblichen Vorteil gegenüber vielen anderen Korallenarten und ermöglicht es ihnen, sich unter extremen Bedingungen zu etablieren. Aufgrund ihrer Beobachtungen sagte Dr. Wall, dass die pH-Regulierung ein Schlüsselfaktor ist, wenn es darum geht, unter Bedingungen mit gesunkenen pH-Werten zu überleben.
Um die pH-Regulierung besser zu verstehen, setzte das Team die Bor-Isotopen-Methode ein. Ein Laser wurde auf die Skelette der Korallen gerichtet, und das Material, das sich ablöste, wurde in einem Massenspektrometer analysiert. Die Forscher/innen erhielten Informationen über den inneren pH-Wert der Koralle, indem sie die Isotopenzusammensetzung des Bors im Skelett untersuchten. "Diese Methode gibt uns neue Einblicke und lässt Rückschlüsse auf die Physiologie des Korallenskeletts zum Zeitpunkt der Verkalkung zu", sagt Dr. Jan Fietzke, Physiker am GEOMAR und Mitautor der Studie, die in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde.
Dr. Fietzke untersuchte das Skelett, das einige Tage bis Wochen vor der Probenahme gebildet worden war. Durch den Vergleich mit den pH-Werten im umgebenden Wasser konnte das Team nachweisen, dass die Bor-Isotope den internen pH-Wert der Koralle widerspiegeln und dass dieser sich vom pH-Wert der Umgebung unterscheidet - was bedeutet, dass tatsächlich eine pH-Regulierung stattgefunden hat. Auf dieser Grundlage werden derzeit Korallenkerne analysiert, die mehrere Jahrzehnte alt sind, um herauszufinden, wann und wie schnell sie sich angepasst haben.
Dabei wurde festgestellt, dass die Porites-Korallen in der Lage waren, ihren pH-Wert jahrzehntelang zu halten und so den Auswirkungen des Klimawandels entgegenzuwirken. Diese pH-Regulierung ist jedoch nur bis zu einem gewissen Grad möglich. Laut Dr. Wall würden, wenn die Kohlendioxidkonzentration die für 2100 prognostizierten Werte übersteigt, die Verkalkung und das Wachstum abnehmen, wodurch diese Korallen an ihre physiologischen Grenzen stoßen würden.
Link zur Studie:
http://www.nature.com/articles/srep30688