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Mittwoch, 18.10.2017
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Mikrogradienten beschleunigen Korallensterben

Sauerstoffarmut und giftiger Schwefelwasserstoff bedrohen Korallengewebe

Forscher haben eine weitere Ursachen für das zunehmende Korallensterben in den tropischen Korallenriffen gefunden. Die sogenannte Black Band Disease (BBD), eine häufig in den Tropen auftretende Korallenkrankheit, breitet sich vor allem dort aus, wo an der Korallenoberfläche wenig Sauerstoff und dafür viel Schwefelwaserstoff zu finden ist. Durch eine positive Rückkopplung sorge die Krankheit für diese Bedingungen unmittelbar vor einer Läsion und schreite dadurch schneller fort. Einen Erreger, der für diese Krankheit verantwortlich ist, konnten die Forsher bisher noch nicht identifizieren.
Diese Koralle im Great Barrier Reef ist stark mit der Black Band Disease befallen.

Diese Koralle im Great Barrier Reef ist stark mit der Black Band Disease befallen.

Für ihre Studie untersuchten Martin Glas vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie und seine australischen Kollegen Korallen vom Great Barrier Reef in Australien, die von der Krankheit Black Band Disease (BBD) befallen waren. Bei dieser Krankheit stirbt das Korallengewebe nach und nach ab, das nackte Kalkgerüst bleibt zurück. Infizierte Korallen zeigen eine charakteristische Oberflächenstruktur: Das gesunde Gewebe wird von einer dunklen Front, dem sogenannten „Black Band“ verdrängt. Jenseits davon ist das weiße Kalkskelett sichtbar.

Die dunkle Front ist meist ein bis zwei Zentimeter breit und wird von einer einer speziellen mikrobiellen Gemeinschaft gebildet, darunter phototrophe Cyanobakterien, schwefeloxidierende Bakterien und sulfatreduzierende Mikroorganismen. „Unsere Messungen zeigen, dass sich die BBD in den Sommermonaten mit bis zu einem Zentimeter am Tag ausbreiten kann. Bei dieser Geschwindigkeit können in wenigen Monaten ganze Korallenstöcke absterben und die Arten im Riff stark dezimiert werden“, sagt Martin Glas vom Max-Planck-Institut in Bremen.

Krankheit schreitet in mehreren Zonen voran


Die Forscher untersuchten die Gewebeläsionen mit Mikrosensoren für Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, auch Sulfid genannt und pH. Diese Mikrosonden haben Spitzendurchmesser im Mikrometerbereich, mit denen die Forscher hochauflösende Tiefenprofile im Korallengewebe messen konnten. Damit konnten sie große Unterschiede zwischen Gewebe, dass mit der BBD befallen ist und solchem, das sich erst im Vorstadium der Krankheit befindet, feststellen:


Die dunkle Front der BBD bewegt sich in Richtung des gesunden Gewebes

Die dunkle Front der BBD bewegt sich in Richtung des gesunden Gewebes

„In krankem Korallengewebe bilden sich zwei Zonen aus: Oben eine phototrophe Zone, in der die Cyanobakterien Sauerstoff produzieren, und eine untere sauerstofffreie Zone, wo Bakterien das abgestorbene Korallengewebe abbauen und dabei giftiger Schwefelwasserstoff entsteht,“ erklärt Martin Glas die Messergebnisse. „Bei leichter befallenem Gewebe ist diese Zonierung nicht annährend so stark. Schwefelwasserstoff konnten wir meist nicht messen, und Sauerstoff dringt tief in die Bakterienmatte ein“.

Positive Rückkopplung verstärkt Fortschreiten


Die Korallen und deren endosymbiontische Algen trifft folglich gleich dreifacher Stress: giftiger Schwefelwasserstoff, Sauerstoffmangel und ein niedriger pH-Wert in dem Bereich, wo die Bakterienmatte an das Korallengewebe grenzt. An der vorderen Front der dunklen Zone sind die Bedingungen besonders schädlich für die Korallen. Durch die erhöhte Sulfidkonzentration im Bereich des absterbenden Gewebes und den dadurch entstehenden Sauerstoffmangel kann sich die Gewebeläsion auf umliegendes, gesundes Gewebe ausweiten; eine positive Rückkopplung also, die für die schnelle Ausweitung der BBD sorgt.

„Wir vermuten, dass die biogeochemischen Bedingungen an der Oberfläche des Korallengewebes verantwortlich für die schnelle Ausbreitung sind. Je höher die Schwefelwasserstoffkonzentration und je weniger Sauerstoff, desto schneller breitet sich die dunkle Front aus“, stellt Martin Glas die Ursache für das Entstehen und die hohe Virulenz der BBD dar. Bisher haben die Forscher jedenfalls noch keinen pathogenen Keim identifizieren können, der für den Gewebetod der Korallen verantwortlich sein könnte.

David Bourne vom Australian Institute of Marine Science in Townsville und sein Kollege Yui Sato führen seit mehreren Jahren Monitoringprogramme über den Zustand der Korallenriffe durch, wobei sie auch die Korallenkrankheiten im Great Barrier Reef untersuchen. David Bourne sagt: „Die BBD ist eine der vermutlich häufigsten Krankheiten in tropischen Riffen. Die Hauptursache sind saisonal bedingte hohe Wassertemperatur“. So ist die BBD mittlerweile in allen tropischen Riffen, besonders aber in der Karibik verbreitet.

Gibt es noch Rettung für die Riffe? „Wenn die Temperaturen im Winter sinken stagniert die BBD. Immer häufiger allerdings bricht die Krankheit im nächsten Jahr erneut aus. Das nackte Korallenskelett kann wieder von neuen Polypen überwachsen werden, das dauert allerdings Jahre“, so Yui Sato von der James Cook University.
(Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, 27.03.2012 - NPO)
 
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