Heterotrophe Ernährung von Steinkorallen: Methodische Innovationen und ihre Bedeutung für die Resilienz von Riffökosystemen unter klimatischen Stressbedingungen
Die multifunktionale Rolle der Korallenriffe im marinen Ökosystem
Korallenriffe repräsentieren nicht nur Hotspots der Biodiversität, sondern erfüllen auch kritische ökologische und ökonomische Funktionen. Als „Regenwälder der Meere“ beherbergen sie etwa 25 % aller marinen Arten, obwohl sie weniger als 0,1 % des Meeresbodens bedecken. Darüber hinaus bieten sie essentielle Ökosystemdienstleistungen wie Küstenschutz durch Wellenbrechung, Kohlenstoffsequestrierung und Nährstoffrecycling. Die Grundlage dieser Leistungen bildet die mutualistische Symbiose zwischen den Nesseltieren der Ordnung Scleractinia und photosynthetisch aktiven Dinoflagellaten der Gattung Symbiodinium. Diese Symbiose ermöglicht eine effiziente Nutzung der Sonnenenergie, wirft jedoch Fragen nach der Bedeutung alternativer Ernährungsstrategien auf – insbesondere unter den Bedingungen des anthropogenen Klimawandels.
Methodische Limitationen traditioneller Ansätze zur Quantifizierung der heterotrophen Ernährung
Die Erforschung der Ernährungsökologie von Korallen hat sich lange Zeit auf die Analyse stabiler Kohlenstoffisotope (δ13C) im Korallengewebe konzentriert. Diese Methode basiert auf der Annahme, dass die isotopische Signatur der aufgenommenen Nahrung im Gewebe der Korallen konserviert wird. Allerdings unterliegt der Kohlenstoff einem komplexen metabolischen Kreislauf, der durch Respiration, Exkretion und die Synthese organischer Verbindungen geprägt ist. Connor Love und sein Team vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung haben in ihrer bahnbrechenden Studie aufgezeigt, dass ein signifikanter Anteil des aufgenommenen Kohlenstoffs nicht im Gewebe verbleibt, sondern schnell wieder ausgeschieden wird. Dies führt zu einer systematischen Unterschätzung des heterotrophen Ernährungsanteils.
Entwicklung und Validierung innovativer Biomarker
In einem kontrollierten Fütterungsexperiment mit der Steinkoralle Stylophora pistillata setzten die Forschenden verschiedene Ernährungsregime um: von keiner Fütterung über zwei- bis sechsmalige Fütterung pro Woche bis hin zu gebleichten Korallen mit täglicher Fütterung. Neben der direkten Beobachtung der Planktonaufnahme analysierten sie Stickstoffisotope (δ15N) und Fettsäureprofile im Korallengewebe. Diese Marker erwiesen sich als deutlich robuster, da sie weniger stark durch metabolische Prozesse beeinflusst werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Korallen einen erheblichen Teil ihres Energiebedarfs durch die Aufnahme von Zooplankton decken – ein Befund, der bisherige Schätzungen revidiert und die Bedeutung der heterotrophen Ernährung für die Resilienz von Korallen unterstreicht.
Heterotrophe Ernährung als Puffer gegen klimabedingten Stress
Die zunehmende Häufigkeit und Intensität von Korallenbleichen infolge der globalen Erwärmung stellt eine existenzielle Bedrohung für Riffökosysteme dar. Die Studie von Love et al. liefert wichtige Erkenntnisse über die Rolle der heterotrophen Ernährung als Anpassungsmechanismus. Gebleichte Korallen, die ihre symbiotischen Algen verloren haben, können durch die Aufnahme von Plankton einen Teil des Energieverlusts kompensieren. Allerdings reicht diese Kompensation nicht aus, um die negativen Auswirkungen der Bleiche vollständig auszugleichen. Zudem zeigte sich, dass gebleichte Korallen weniger effizient Plankton aufnehmen, vermutlich aufgrund eines reduzierten Energiebudgets für die Nahrungsaufnahme. Diese Ergebnisse verdeutlichen die komplexen Wechselwirkungen zwischen autotropher und heterotropher Ernährung und deren Bedeutung für die Widerstandsfähigkeit von Korallen.
Implikationen für das Monitoring und Management von Korallenriffen
Die Studie hat weitreichende Konsequenzen für das Monitoring und Management von Korallenriffen. Erstens demonstriert sie, dass die Verfügbarkeit von Plankton ein kritischer Faktor für die Resilienz von Korallen ist. Dies erfordert eine integrative Betrachtung der trophischen Dynamik in Riffökosystemen, die über die Fokussierung auf Temperatur und Lichtverhältnisse hinausgeht. Zweitens bieten die entwickelten Biomarker – insbesondere δ15N und Fettsäureprofile – ein präzises Instrument zur Bewertung des Ernährungszustands von Korallen. Diese Methoden können in bestehende Monitoring-Programme integriert werden, um frühzeitig Stresssignale zu erkennen und gezielte Schutzmaßnahmen einzuleiten. Drittens unterstreichen die Ergebnisse die Notwendigkeit, Restaurationsansätze zu entwickeln, die sowohl die symbiotische als auch die heterotrophe Ernährung der Korallen berücksichtigen. Dies könnte beispielsweise durch die gezielte Förderung planktonreicher Habitate in der Nähe von Riffen erfolgen.
Ausblick: Interdisziplinäre Forschung für den Erhalt der Korallenriffe
Die Studie von Love und Kollegen markiert einen wichtigen Schritt in der Erforschung der Ernährungsökologie von Korallen. Sie zeigt, dass die Resilienz von Riffökosystemen nicht allein von der Symbiose mit Algen abhängt, sondern auch von der Fähigkeit der Korallen, alternative Nahrungsquellen zu nutzen. Zukünftige Forschungsansätze sollten interdisziplinär angelegt sein und genetische, physiologische sowie ökologische Aspekte integrieren. Nur so lässt sich ein umfassendes Verständnis der Anpassungsmechanismen von Korallen an den Klimawandel entwickeln – eine Voraussetzung für die Entwicklung effektiver Schutz- und Restaurationsstrategien.
