Korallenbleiche

mini|Tote Steinkorallen mini|Gesunde Steinkorallen

Mit Korallenbleiche wird das Ausbleichen von Steinkorallen-Stöcken bezeichnet, das zum anschließenden Absterben der Korallen führen kann. Korallen sind lebende Organismen. Sie gehören zu den Nesseltieren und siedeln in Symbiose mit photosynthetisch aktiven Einzellern (Zooxanthellen) auf einer Kalkschicht, die von Jahr zu Jahr wächst. Werden die Zooxanthellen von der Koralle abgestoßen, verliert der Korallenstock seine Farbenpracht und seine ökologische Funktion. Korallenbleiche kann sowohl örtlich begrenzt als auch großflächig auftreten und tritt vor allem bei zu hohen Wassertemperaturen auf. Das Phänomen zählt somit zu den Folgen der globalen Erwärmung und nimmt durch die vom Menschen verursachte globalen Erwärmung immer weiter zu. Während bei weniger schweren Bleichen die Korallen nur geschädigt werden und sich über einige Jahre ggf. wieder erholen können, führen schwerere Bleichen zum vollständigen Absterben ganzer Riffe.

Mittlerweile wurden mehrere umfassende Korallenbleichen festgestellt, deren Ausmaße global spürbar waren und die in den Jahren 1998, 2010, 2016 und 2024 beobachtet wurden.Thomas Bergmayr: Marine Hitzewelle. Rekordtemperaturen verursachen vierte große Korallenbleiche vom 16. April 2024 Der Standard, abgerufen am 26. April 2024

Bedeutung von Korallenriffen Neben den tropischen Regenwäldern gelten Korallenriffe als artenreichste Lebensräume der Welt: Bislang wurden hier etwa 60.000 verschiedene Arten entdeckt. Es werden jedoch mehr als 400.000 Arten in den Riffen vermutet, so leben hier z. B. mehr als ein Viertel aller bekannten Meeresfische. Die Größe aller Riffe wird auf über 600.000 km² geschätzt. Korallenriffe existieren seit über 225 Millionen Jahren und gehören damit zu den ältesten bekannten Ökosystemen der Welt. Sowohl mit ihrem Artenreichtum vor allem an Fischen wie auch als touristische Tauch- und Schnorchel-Attraktion sind sie dabei Nahrungs- und Einkommensquelle großer Teile der an den jeweiligen Küsten lebenden Menschen. Indem sie 70 bis 90 % lokal auftretender Wellenenergie absorbieren können, schützen sie die jeweiligen Küsten nicht zuletzt vor mechanischer Belastung und Zerstörung durch Wellen. Wenn Korallen absterben, nimmt die Biodiversität ab: Ganze Ökosysteme bzw. Nahrungsketten können zusammenbrechen; Korallenarten können verschwinden und mit ihnen Fische, die von ihnen als Nahrungsquelle abhängig sind oder sie als Platz zur Aufzucht ihres Nachwuchses benötigen. Fischer verlieren ihre Nahrungs- und Erwerbsgrundlage; Tauchtourismus als Einkommensquelle verschwindet (der Jahresumsatz des Riff-Tourismus wird auf 9,6 Mrd. Dollar geschätzt) ebenso wie der Schutz der jeweiligen Küste vor Wellen: Der finanzielle Schaden durch Überschwemmungen und Stürme in betroffenen Küstenregionen z. B. verdoppelt bis verdreifacht sich, wenn ein Meter Riff-Höhe verloren geht.

Korallenbleiche in Verbindung mit anderen Stressoren wie die Versauerung der Meere oder Einträgen von Schad- bzw. Spurenstoffen, darunter vor allem Stickstoff oder Phosphor, erhöht die Mortalität der Korallen weltweit: Großflächige Korallenbleiche kann Ursache und sichtbares Indiz eines massenhaften Korallensterbens sein. Für viele Korallenbänke droht ein Kipppunkt überschritten zu werden, ab dem sie unwiederbringlich verloren gehen. mini|300px|Totes Korallen-Kalkskelett („Bio-Erosion“, Mai 1974)

Bleichprozess Steinkorallen leben in Symbiose mit Zooxanthellen, diese sind unter anderem auch für die Färbung der Korallen verantwortlich. Die Zooxanthellen leben endosymbiotisch in den Zellen der Korallenpolypen. Sie sind in der Lage, wie eine Art Niere Schadstoffe in den Zellen der Polypen zu beseitigen, vor allem aber betreiben sie Photosynthese und versorgen die Korallen mit Glukose, Glycerol und Aminosäuren. Zwar sind Korallen auch Filtrierer, d. h. sie filtern Mikroplankton aus dem Meerwasser, jedoch ist in den nährstoffarmen warmen tropischen Gewässern die Versorgung durch photosynthetisch gebildete Nährstoffe für sie essentiell, ihr Anteil an der Gesamtnährstoffversorgung kann bis zu 90 % betragen (→ Riffparadoxon).

Diese symbiotische Beziehung reagiert empfindlich auf eine Reihe von Stressoren, darunter regionale, wie verschiedene Umweltgifte, zu intensive Sonneneinstrahlung oder eine abrupte Änderung der Salinität des Meerwassers, und globale, vor allem Wärmestress. Die Zooxanthellen beginnen bei einer zu hohen Temperatur des Meerwassers – bei der Art Oculina patagonica liegt die Schwelle z. B. bei 29 °CelsiusA. Kushmaro et al.: Effect of temperature on bleaching of the coral Oculina patagonica by Vibrio AK-1.: "Laboratory aquaria experiments demonstrated that Vibrio AK-1 caused rapid and extensive bleaching of Oculina patagonica at 29°C slower and less complete bleaching at 25°C and 2O°C, and no bleaching at 16°C." (online) – ihre Fähigkeit zur Photosynthese einzubüßen (→ Photoinhibition). Es kommt zu oxidativem Stress, der auf die Wirtszellen toxisch wirkt. Als Folge davon werden die Zooxanthellen von den Korallen abgestoßen, welche damit auch ihre Färbung verlieren und „ausbleichen“. Manche Korallen sehen nach dem Ausbleichen statt kalkweiß auch pastellartig blau, gelb oder rosa aus. Ursache hierfür sind von den Korallen gebildete Proteine.

Bei welcher Temperaturschwelle diese Disassoziation von Koralle und Zooxanthelle genau eintritt, hängt u. a. von den beteiligten Arten ab. Besonders feingliedrige, verzweigte Korallen sind anfällig für höhere Temperaturen, darunter Seriatopora, Stylophora, Pocillopora, Acropora und Montipora. Zu den resistenteren massiven Gattungen zählen Porites oder Goniopora. Auch bei den Zooxanthellen gibt es eine große Artenvielfalt, oft werden zu verschiedenen Kladen gehörende Zooxanthellen in den gleichen Korallenarten gefunden. Hitzetolerantere Zooxanthellen kommen vor allem im sehr warmen Persischen Golf vor, im benachbarten kühleren Roten Meer hingegen sind empfindlichere Arten zuhause. Inwieweit die Art der Zooxanthellen Einfluss auf Nährstoffversorgung, Wachstum oder Hitzeresistenz der Lebensgemeinschaft hat, ist Gegenstand der Forschung.

Neuere Studien zeigen, dass außerdem die Verfügbarkeit von Nährstoffen, vor allem Stickstoff und Phosphor, einen wichtigen Einfluss auf die Symbiose hat. In einem Riff nahe der Florida Keys war eine Hauptursache menschlicher Stickstoffeintrag, etwa von ausgeschwemmtem Dünger oder Abwässern, in die Meere. Ein gestörtes Phosphor-Stickstoff-Verhältnis machte die Korallen wahrscheinlich anfällig für thermalen Stress. Ohne Zooxanthellen können Korallen nicht dauerhaft überleben. Sie sterben ab, falls die Zooxanthellen nicht innerhalb eines Zeitraumes von etwa acht Wochen zurückkehren (der genaue Zeitraum ist artspezifisch).

Ursachen Durch die menschengemachte globale Erwärmung kommt es auch zu einer permanenten Erwärmung der Ozeane weltweit. Erhöhte Wassertemperaturen führen einerseits zu Korallenbleichen und verringern andererseits auch die Fortpflanzungsfähigkeit der überlebenden Korallen. Dadurch nimmt die Häufigkeit und Intensität von Bleichereignissen mit weiter voranschreitendem Klimawandel zu. Zugleich geht dadurch die für eine mögliche Erholung der Riffe notwendige Frist von mindestens ca. 10 Jahren verloren. Bereits bei einer Erwärmung um 1,5 Grad erwartet der Weltbiodiversitätsrat IPBES, dass 70 bis 90 % der Korallen verloren gehen, bei zwei Grad wären es 99 Prozent: Lediglich angepasste Korallenrestbestände könnten sich halten.

Im Pazifik beispielsweise entstehen zusätzlich im Zuge des Wetterphänomens El Niño außergewöhnlich hohe Wassertemperaturen: Die 2016 hier beobachtete Korallenbleiche war die stärkste a dato festgestellte: 55 % der Riffe wurden schwer geschädigt, während es bei den beiden vorangegangenen Bleichen 1998 und 2002 nur 18 % gewesen waren. Insgesamt waren 2016 93 % aller Riffe betroffen. Hält die Bleiche über einen längeren Zeitraum an, sterben die Riffe ab.Great Barrier Reef: 93% of reefs hit by coral bleaching. In: The Guardian, 19. April 2016, abgerufen am 19. April 2016.

Bei weiter voranschreitenden Erwärmung der Erde und damit einhergehend der Meere nehmen Häufigkeit, Intensität und Dauer von Phasen ungewöhnliche hoher Meerestemperaturen zu (→ Marine Hitzewelle); die Häufigkeit der Jahre mit Hitzestress hat deutlich zugenommen: Vor 40 Jahren lag die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens noch bei einmal alle 25 bis 30 Jahre, inzwischen (2019) sind einmal alle sechs Jahre erreicht. Dadurch wird der Zeitraum zwischen zwei Korallenbleichen in immer mehr Regionen für eine Erholung zu kurz. Die Häufigkeit und Intensität von Bleichereignissen nimmt zu, obwohl – möglicherweise infolge des Absterbens besonders temperaturempfindlicher Korallenarten – seit den 2000er Jahren Bleiche tendenziell erst ab einer höheren Wassertemperatur eintritt. Bei in der Erdatmosphäre weiter steigenden Treibhausgaskonzentrationen könnten bis Ende des Jahrhunderts alle Riffe weltweit von mindestens einer Bleiche pro Jahrzehnt betroffen sein. Wenn Korallenriffe auch in Zukunft weiter existieren sollen, sind also Maßnahmen für eine rasche Begrenzung der globalen Erwärmung notwendig.

Die ebenfalls im Zuge der menschengemachten globalen Klimaerwärmung bzw. der ansteigenden CO2-Konzentration in der Atmosphäre anhaltende und zunehmende weltweite Versauerung der Ozeane erschwert die Kalkbildung für Korallenschalen und -skelette: Circa 1/3 des zusätzlich in der Erdatmosphäre enthaltenen Kohlendioxids wird von den Ozeanen aufgenommen, wo sich Kohlensäure bildet; der pH-Wert des Meerwassers ist durchschnittlich bereits von 8,25 auf 8,1 gefallen, was einer Erhöhung um mehr als 25 % gleichkommt. Der durchschnittliche pH-Wert des Meerwassers droht bis 2100 auf etwa 7,5 zu fallen, falls keine durchgreifenden Klimaschutzmaßnahmen ergriffen werden.

Laut US-amerikanischer Meeresbehörde NOAA gelangen jährlich ca. 4.000 bis 6.000 Tonnen Sonnenschutzmittel in Korallenriffe: Auch ihr Eintrag vor allem mit den in ihnen enthaltenen, Menschen vor UV-Strahlung schützenden Chemikalien Oxybenzon, Octocrylen und Parabene in das Wasser an Küsten-Badestränden und „Tauch- und Schnorchel-Paradiesen“ wurde als Korallenbleichen-fördernd identifiziert; der pazifische Inselstaat Palau verbot aufgrund des Schädigungspotentials schon in geringen Mengen ab 1. Januar 2020 Sonnencremes mit den genannten Wirkstoffen; im Mai 2018 hat bereits der US-Bundesstaat Hawaii ein Sonnenmilchverbot ab 2021 beschlossen. Octocrylen ist in vier von fünf europäischen Sonnenschutzprodukten enthalten.

Im Oktober 2020 wurde eine Metagenomanalyse veröffentlicht, die einen Zusammenhang zwischen der Korallenbleiche bei Mo'orea, Franz. Polynesien und Viren postuliert. Obwohl eine eindeutige Zuordnung des rekonstruierten „“ zu einem bestimmten Vertreter der Riesenviren aus der Gruppe der NCLDV (Phylum Nucleocytoviricota) nicht möglich war, steht den Autoren zufolge eine Zugehörigkeit zu diesen außer Frage. Es seien aber weitere Untersuchungen nötig. Gefunden wurde das Virus dabei sowohl in gebleichten als auch in augenscheinlich gesunden Korallen.Adriana Messyasz, Stephanie M. Rosales, Ryan S. Mueller, Teresa Sawyer, Adrienne M. S. Correa, Andrew R. Thurber, Rebecca Vega Thurber: Coral Bleaching Phenotypes Associated With Differential Abundances of Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses, in: Frontiers in Marine Science, Band 6, Coral Reef Research, 6. Oktober 2020, S. 789, ISSN 2296-7745, doi:10.3389/fmars.2020.555474, PDF, Supplement, dazu: Steve Lundeberg: Oregon State University scientists shed new light on viruses’ role in coral bleaching, Pressemitteilung der oregon State University vom 12. Oktober 2020 Scientists shed new light on viruses' role in coral bleaching, auf EurekAlert! vom 14. Oktober 2020

Beobachtete Korallenbleichen (Auswahl) mini|Korallenbleiche vor Réunion (Acropora, Januar 2006)