Die Korallen haben nur noch einige Jahrzehnte zu leben, dann macht ihnen die Ozeanversauerung den Gar aus, predigen die Anhänger der klimatischen Katastrophe. Schuld wäre das vom Menschen ausgestoßene CO2, das sich auch im Ozeanwasser anreichert und die biologische Kalkbildung stört. Um der Öffentlichkeit die Problematik effektiver einzutrichtern, wird auch von der „Osteoporose der Meere“ gesprochen.
Wie sieht es nun wirklich aus? Hat der enorme CO2-Anstieg der letzten 150 Jahre bereits zu ersten Opfern in der Korallenwelt geführt? Wie reagieren Korallen in Experimenten auf niedrigere pH-Werte? Und weshalb haben die Korallen im Erdmittelalter vor 150 Millionen Jahren ihre Blütezeit gehabt, obwohl damals der CO2-Gehalt der Atmosphäre ein Vielfaches von heute betragen hat?
Wir beginnen unseren Faktencheck am berühmten Great Barrier Reef in Westaustralien. Ein Forscherteam um Timothy Cooper publizierte im Februar 2012 im Fachblatt Science eine Untersuchung zur Korallenentwicklung der letzten 100 Jahre. Interessanterweise fanden sie in bestimmten Regionen des Riffgebiets keinerlei Abnahme der Kalzifizierungsrate. Die Autoren schließen daraus, dass die Ozeanversauerung während des 20. Jahrhunderts für die untersuchten Korallen keine große Rolle gespielt hat. Hier ein Auszug aus der Kurzfassung der Arbeit:
Growth of Western Australian Corals in the Anthropocene
We show there is no widespread pattern of consistent decline in calcification rates of massive Porites during the 20th century on reefs spanning an 11° latitudinal range in the southeast Indian Ocean off Western Australia. Increasing calcification rates on the high-latitude reefs contrast with the downward trajectory reported for corals on Australia’s Great Barrier Reef and provide additional evidence that recent changes in coral calcification are responses to temperature rather than ocean acidification.
Das chinesische Forscherteam Shi et al. hat sich 2012 in den Science China Earth Sciences sogar die letzten zwei Jahrhunderte angeschaut. Diese Wissenschaftler untersuchten Korallen im südlichen Südchinesischen Meer. Wie haben die Korallen dort den CO2-Anstieg verkraftet? Shi und Kollegen fanden eine Reihe von Phasen in denen die Kalzifizierung zu- und abnahm. Interessanterweise hat die Verkalkungsrate in den letzten 30 Jahren seit 1980 zugenommen, nachdem sie 1920 bis 1980 abgenommen hatte. Einen Bezug der Verkalkung zur CO2-Entwicklung in der Atmosphäre schließen die Autoren explizit aus. Hier die Kurzfassung der Arbeit:
Two centuries-long records of skeletal calcification in massive Porites colonies from Meiji Reef in the southern South China Sea and its responses to atmospheric CO2 and seawater temperature
Rising atmospheric CO2 and warming of the global climate that have occurred since the industrial revolution are regarded as fatal threats to coral reefs. We analyzed the skeletal calcification rate of 14 massive Porites corals from the Meiji Reef in the southern South China Sea through X-ray photography of coral skeletons. A general pattern of change in coral skeletal calcification was determined. The change pattern of coral calcification on the Meiji Reef over the past two centuries can be divided into five periods: calcification increase in 1770–1830, 1870–1920, and 1980–2000 and calcification decline in 1830–1870 and 1920–1980. Over the past two centuries, the largest increase in calcification was 4.5%, occurring in 1770–1830, whereas the largest decline in calcification was 6.2%, occurring in 1920–1980. Coral calcification slightly increased in the recent 20 years (1980–2000). The response relationship of coral calcification to atmospheric CO2 and sea surface temperature (SST) shows that calcification was not correlated with atmospheric CO2 but responded nonlinearly to SST with maxima at ∼27.2°C in 1900–2000. On the Meiji Reef, increasing atmospheric CO2 had a negligible effect on coral growth in the past century. However, rising SST improved coral growth in the early and middle 20th century, and restricted coral growth in the recent 20 years.
Wie schaffen es die Korallen nur, sich gegen die schleichende Versauerung zu schützen? Das könnte man auch den Menschen fragen: Wie schafft ihr es im Winter bei den kalten Temperaturen zu überleben? Antwort: Wir Menschen schaffen uns in geheizten Häusern ein angenehmes Mikroklima, das uns gegen die Kälte schützt. Und nichts anderes tun offenbar auch die Korallen. Sie haben Mechanismen entwickelt, den pH-Wert in ihren Organismen künstlich heraufzusetzen und sich so gegen das aggressivere Meerwasser zu schützen. Der Innovations Report berichtete am 21. August 2012:
Wissenschaftler an dem zum Nationalen Forschungsrat CNR gehörenden Istituto delle Scienze Marine haben einen Mechanismus aufgedeckt, mit dem sich bestimmte Korallenarten gegen den Klimawandel schützen. Damit ist die fortschreitende Versäuerung der Weltmeere in anderes Licht gerückt […] „Dabei haben wir festgestellt, dass aragonitische Korallen wie beispielsweise Acropora und Porites einen Anpassungsmodus besitzen, mit dem der im Inneren herrschende pH-Wert erhöht werden kann.“
In der Kurzfassung der im April 2012 in Nature Climate Change erschienenen Arbeit schreiben Malcolm McCulloch und Kollegen:
Using boron isotope systematics, we show how scleractinian corals up-regulate pH at their site of calcification such that internal changes are approximately one-half of those in ambient seawater. This species-dependent pH-buffering capacity enables aragonitic corals to raise the saturation state of their calcifying medium, thereby increasing calcification rates at little additional energy cost. Using a model of pH regulation combined with abiotic calcification, we show that the enhanced kinetics of calcification owing to higher temperatures has the potential to counter the effects of ocean acidification.
In einer weiteren Arbeit, die wenige Monate später im Juni 2012 in Geochimica et Cosmochimica Acta erschien, ergänzte das Team um McCulloch weitere Details. Auszug aus der Kurzfassung:
Resilience of cold-water scleractinian corals to ocean acidification: Boron isotopic systematics of pH and saturation state up-regulation
We also show that the relatively strong up-regulation of pH and consequent elevation of the internal carbonate saturation state (Ωcf ∼8.5 to ∼13) at the site of calcification by cold-water corals, facilitates calcification at or in some cases below the aragonite saturation horizon, providing a greater ability to adapt to the already low and now decreasing carbonate ion concentrations.
Bereits im Dezember 2011 hatte ein Forscherteam um Ronald Thresher in der Marine Ecology Progress Series eine Arbeit vorgelegt, in der eine erstaunlich große Toleranz von Korallen in Südwest-Australien beschrieben wird. Sie fanden spezielle Korallentypen, die bei 20-30% Karbonatuntersättigung bestens gediehen. Hier die Kurzfassung im Orginal:
Effects of chronic low carbonate saturation levels on the distribution, growth and skeletal chemistry of deep-sea corals and other seamount megabenthos
Ocean acidification has been predicted to reduce the ability of marine organisms to produce carbonate skeletons, threatening their long-term viability and severely impacting marine ecosystems. Corals, as ecosystem engineers, have been identified as particularly vulnerable and important. To determine the sensitivity of corals and allied taxa to long-term exposure to very low carbonate concentrations, we examined the distribution and skeletal characteristics of coral taxa along a natural deep-sea concentration gradient on seamounts of SW Australia. Carbonate under-saturation had little evident effect on the depth distribution, growth or skeletal composition of live scleractinians or gorgonians, with corals growing, often abundantly, in waters as much as 20 to 30% under-saturated. Developmental anomalies in the deepest skeleton-forming anthozoan collected (an isidid gorgonian, at nearly 4 km depth) suggest an absolute low tolerance limit of about 40% under-saturation. Evidence for an effect of acidification on the accumulation of reef structure is ambiguous, with clear indications of dissolution of high-magnesium calcite (HMC) gorgonian skeletons at depths below 2300 m, but also abundant, old scleractinian skeletons well below the aragonite saturation horizon. The latter might be the result of ferromanganese deposition on exposed skeletons, which, however, may render them inhospitable for benthic organisms.
Im Mai 2013 erschien im Fachblatt PLOS One eine Studie eines Teams um Sam Noonan vom Australian Institute of Marine Science. Die Forscher untersuchten Korallen in Papua Neuguinea und fanden, dass sich die Korallen auch in CO2-angereicherten Meeresbereichen – wie etwa in der Nähe von vulkanischen CO2-Austritten – gut entwickelten. Hier die Kurzfassung:
Symbiodinium Community Composition in Scleractinian Corals Is Not Affected by Life-Long Exposure to Elevated Carbon Dioxide
Ocean acidification (OA) is expected to negatively affect coral reefs, however little is known about how OA will change the coral-algal symbiosis on which reefs ultimately depend. This study investigated whether there would be differences in coral Symbiodinium types in response to OA, potentially improving coral performance. We used denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) region of ribosomal DNA to investigate the dominant types of Symbiodinium associating with six species of scleractinian coral that were exposed to elevated partial pressures of carbon dioxide (pCO2) in situ from settlement and throughout their lives. The study was conducted at three naturally occurring volcanic CO2 seeps (pCO2 ~500 to 900 ppm, pHTotal 7.8 – 7.9) and adjacent control areas (pCO2 ~390 ppm, pHTotal ~8.0 – 8.05) in Papua New Guinea. The Symbiodinium associated with corals living in an extreme seep site (pCO2 >1000 ppm) were also examined. Ten clade C types and three clade D types dominated the 443 coral samples. Symbiodinium types strongly contrasted between coral species, however, no differences were observed due to CO2 exposure. Within five species, 85 – 95% of samples exhibited the same Symbiodinium type across all sites, with remaining rare types having no patterns attributable to CO2 exposure. The sixth species of coral displayed site specific differences in Symbiodinium types, unrelated to CO2 exposure. Symbiodinium types from the coral inhabiting the extreme CO2 seep site were found commonly throughout the moderate seeps and control areas. Our finding that symbiotic associations did not change in response to CO2 exposure suggest that, within the six coral hosts, none of the investigated 13 clade C and D Symbiodinium types had a selective advantage at high pCO2. Acclimatisation through changing symbiotic association therefore does not seem to be an option for Indo-Pacific corals to deal with future OA.
Am 16. Januar 2014 berichtete die US-amerikanische National Science Foundation (NSF) auf ihrer Webseite über eine sensationelle Entdeckung. Eine Forschergruppe der Woods Hole Oceanographic Institution um Kathryn Shamberger untersuchte Korallenriffe der Südseeinsel Palau und fand unerwartet stark versauerte Bedingungen im Meerwasser, die jenen nahekamen, die vom IPCC für 2100 prognostiziert werden. Zu ihrer großen Überraschung hinderten die niedrigen pH-Werte das Wachstum der Korallen jedoch in keinster Weise. Im Gegenteil, Shamberger und Kollegen registrierten die artenreichsten und weitflächigsten Korallenlandschaften genau in jenen Anschnitten, die am sauersten waren. Der deutschen Presse waren die aufregenden Ergebnisse so ungeheuer, dass sie keinen Pieps machte. Machen Sie selber die Probe aufs Exempel, googlen Sie „Shamberger, Korallen, Palau“. Ergebnis: Keines! Im Folgenden die Pressemitteilung der NSF (Auszug):
Palau’s coral reefs surprisingly resistant to ocean acidification
Corals living in more acidic waters are healthy, but is the situation one-of-a-kind?
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