Wie bislang wenig erforschte Organismen Korallenriffe beeinflussen
Korallenriffe sind auf der ganzen Welt in Gefahr. Diese komplexen Ökosysteme werden von Korallen und Algen getragen, den Hauptproduzenten gelöster organischer Substanzen. Diese gelösten organischen Substanzen stellen ein variables und komplexes Gemisch aus tausenden organischen Stoffen dar, das für die meisten Meerestiere nicht bioverfügbar ist. Das Ziel des im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts DDMS besteht darin, zu untersuchen, auf welche Weise Meerwasserbakterien und Schwämme gelöste organische Substanzen verarbeiten.
Mikrobialisierung von Riffen
Überfischung und Nährstoffbelastung verursachen Mikrobialisierung, wobei dieser Prozess die Nahrungskette destabilisiert. Die Überfischung trägt zu diesem Ungleichgewicht bei, indem sie die Zahl der sich von Algen ernährenden Fische verringert. Gleichzeitig wird durch die Nährstoffbelastung das Algenwachstum auf Kosten der Korallen weiter angeregt. Je mehr Algen in den Riffökosystemen vorkommen, desto eher kommt es zu einem Teufelskreis. Algen produzieren mehr gelöste organische Substanzen als Korallen, und diese Zunahme zieht mehr Mikroorganismen an. Mit zunehmender Biomasse in Form gelöster organischer Substanzen wird die Energie in den Riffen auf die Mikroorganismen gelenkt. Dadurch wird die Artenvielfalt der Riffe verringert und zu deren Verfall beigetragen.
Schwämme, Bakterien und das Korallenriff
Während Korallenriffe weltweit bedroht sind, wissen wir immer noch zu wenig über die Meeresökosysteme. Bis vor kurzem war unklar, dass die in vielen Meeresumgebungen allgegenwärtigen Schwämme eine Rolle bei der Verarbeitung gelöster organischer Substanzen spielen und für den Kohlenstoffkreislauf von wesentlicher Bedeutung sind. Neue Erkenntnisse über die Mechanismen innerhalb des Nahrungsnetzes helfen dabei, die Gefahren für die Korallenriffe zu erklären. Projektstipendiat Benjamin Mueller dazu: „Da gelöste organische Substanzen den größten Pool an organischem Kohlenstoff im Ozean darstellen und Schwämme die benthischen Gemeinschaften in vielen Küsten- und Tiefseelebensräumen dominieren, kann die Fähigkeit, abbauresistente Substanzen zu verarbeiten, einen bedeutenden Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf vor Ort und möglicherweise sogar auf globaler Ebene ausüben.“ Die Daten deuten darauf hin, dass Meerwasserbakterien bestimmte Bestandteile der gelösten organischen Substanzen für die Verarbeitung auswählen, während Schwämme weniger selektiv agieren. Mueller sagt: „Dies könnte auf einen grundlegenden Unterschied im Mechanismus der Aufnahme von gelösten organischen Stoffen durch Schwämme und Bakterien hindeuten und hat große Auswirkungen auf unser Verständnis dafür, wie Bakterien und Schwämme die Quantität und Qualität gelöster organischer Stoffe in unseren Ozeanen verändern.“
Experimente zur Aufnahme gelöster organischer Substanzen
Muellers gesamte Feldarbeit fand auf der CARMABI Research Station in Curaçao in der südlichen Karibik statt, wo Korallen- und Algenarten bebrütet wurden, damit sie gelöste organische Substanzen produzieren. Die Wasseranalyse wurde mithilfe der Fluoreszenzspektroskopie, der Analyse der gesamten gelösten Aminosäuren und ungezielter Metabolomik durchgeführt, um die Unterschiede zwischen den Typen gelöster organischer Substanzen zu charakterisieren. Diese Arten gelöster organischer Substanzen wurden dann entweder an im Riff lebende Krustenschwämme oder an Meeresbakterien verfüttert, um herauszufinden, wie diese Organismen mit dem von Korallen und Algen produzierten gelösten organischen Substanzen interagieren. In den letzten Jahrzehnten haben sich viele Korallenriffe von einer Korallen- hin zu einer Algendominanz entwickelt, was sich wahrscheinlich auch auf die Zusammensetzung der vorhandenen gelösten organischen Substanzen ausgewirkt hat. Mueller prüfte die Hypothese, dass Veränderungen in der Zusammensetzung der gelösten organischen Substanzen Konsequenzen für das Leben von Schwämmen und Bakterien haben, indem Korallen und Algen in Situationen unter Bedingungen mit Korallendominanz, im Gleichgewicht und unter Algendominanz bebrütet wurden, die Szenarien aus Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft nachahmen. Zu guter Letzt erkundete Mueller die Möglichkeit der Konkurrenz zwischen Schwämmen und Bakterien. Schwämme und Bakterien wurden jeweils mit Wasser gefüttert, das zuvor vom anderen Organismus verarbeitet worden war, um zu sehen, ob sie das derart aufbereitete Wasser nutzen konnten. Korallenriffe bilden komplexe Systeme und sie sind bedroht. Da 90 % des Meeresbodens immer noch unerforscht sind, ist ein besseres Verständnis der Meeresumwelt gefragt. Die Mechanismen der Aufnahme gelöster organischer Substanzen durch Schwämme und Bakterien zur erforschen, ist wichtig, um mehr über die Riffökosysteme zu erfahren und sie besser schützen zu können.
Schlüsselbegriffe
DDMS, Schwämme, Algen, Korallenriffe, Mikrobialisierung, Meerwasserbakterien, , Korallen, Aufnahme gelöster organischer Substanzen, CARMABI, gelöstes organisches Material
