Patrick Steinmann

Gewässerbiologe, Stein am Rhein

Meeresbiologie

Coral Bleaching


Was ist "Coral Bleaching"?


Korallen im Stress:

Die Symbiose zwischen Korallen und Zooxanthellen ist vor allem für die Steinkorallen lebensnotwendig. Das Funktionieren dieser Symbiose ist eine der wichtigsten Voraussetzungen, damit ein Korallenriff überhaupt entstehen und fortbestehen kann. Die enge Symbiose zwischen zwei völlig verschiedenen Organismen (Tier und Pflanze) ist aber nur in einem engen physiologischen Bereich funktionsfähig und daher sehr stressanfällig. Eine Koralle kann auf verschiedenste Weise unter Stress geraten. Die wichtigsten heute bekannten Stressfaktoren für Korallen sind:
 
 

  • Ungewöhnlich hohe oder tiefe Wassertemperaturen
  • Starke UV- Strahlung
  • Dunkelheit
  • Hohe Sedimentationsraten
  • Infektionen (Bakterien oder Viren)
  • Beeinträchtigung oder Schwankungen der Wasserqualität
     

Dauert der Stress über mehrere Tage oder Wochen an, so gerät der Stoffaustausch zwischen Algen und Koralle aus dem Gleichgewicht. Die Zooxanthellen produzieren nun zuviele schädliche Nebenprodukte (z.B. Sauerstoffradikale). Als kurzfristiger Überlebensschutz stösst die Koralle einen Grossteil der Zooxanthellen aus, um nicht vergiftet zu werden. Es kann auch vorkommen, dass die Zooxanthellen ihre Pigmente verlieren und eingehen, oder von der Koralle verdaut werden. Eine gestresste Koralle ist auch anfälliger auf Infektionskrankheiten, von denen einige ebenfalls zum Verlust der Zooxanthellen führen können. In all diesen Fällen wird das Körpergewebe der Korallenpolypen  durchsichtig und die Koralle erscheint aufgrund des darunterliegenden Kalkskeletts schneeweiss, hell gelb oder hell lila. Die Koralle ist "ausgebleicht" und leidet von nun an unter den Folgen des gestörten Stoffwechsels: Sie hungert und sie kann nicht mehr wachsen.

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Nahaufnahme einer gesunden Blockkoralle mit natürlicher Färbung. Die Polypen sind in ihren Koralliten eingezogen und nicht sichtbar.
Nahaufnahme einer ausgebleichten Blockkoralle. Das lebende Korallengewebe ist durchsichtig und lässt das weisse Kalkskelett durchscheinen.

Nicht alle Korallenarten sind gleich anfällig auf Stress und Ausbleichen. In der Regel sind es die schnellwachsenden, geweihartigen oder tischförmigen Steinkorallen der Gattung Acropora, in den seichter gelegenen Zonen des Riffs, die als erste ausbleichen. Die langsam wachsenden Blockkorallen der Familien Poritidae, Sidasteridae, Favidae und andere Korallen in tiefer gelegenen Riffzonen sind anscheinend resistenter und erbleichen erst bei länger anhaltendem grossem Stress.

 
Der Stress kann durch das Zusammenwirken verschiedener Faktoren verstärkt werden. So führt die Lichtintensität in Kombination mit hohen Temperaturen bei blockförmigen Korallen oft dazu, dass die lichtexponierten Oberseiten früher und stärker ausbleichen, als die lichtabgewandten Flanken. Bei Tischkorallen dagegen ist die ganze Tischfläche gleichmässig dem Licht ausgesetzt. Hier kann bei hohen Temperaturen oft beobachtet werden, wie das Ausbleichen an einer oder mehreren Stellen  beginnt und sich von dort kreisförmig oder frontartig über die Koralle ausbreitet. Dies könnte auf  infektiös verursachtes Ausbleichen hindeuten.

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Acropora-Koralle mit gebleichten Stellen. Die dunklen Teile links sind gesund. Die hellbraunen Stellen rechts sind tot und von Kieselalgen überzogen.
Blockkoralle mit gebleicher Stelle an der Oberseite. Die Oberseiten von Blockkorallen sind meistens stärker vom Ausbleichen betroffen als die Flanken.

Nur diese beiden Beispiele zeigen bereits, dass Coral Bleaching ein Stressymptom mit komplexen Ursachen ist. Daneben scheint es auch individuelle Unterschiede bezüglich der Neigung zum Ausbleichen zu geben. In einem sehr stark ausgebleichten Riff fallen immer wieder einzelne Korallen auf, die völlig gesund bleiben, während die Artgenossen in unmittelbarer Nähe massive Schädigungen zeigen. In manchen Fällen kann ein unmittelbarer Auslöser für ein massenhaftes Ausbleichen eruiert werden (z.B. lang anhaltende, hohe Temperaturen). Die genauen Mechanismen und andere mitverantwortliche Faktoren sind aber meistens schwierig zu bestimmen und vieles ist noch unverstanden.


Welche Folgen hat Coral Bleaching?


Wenn sich die Bedingungen bald wieder verbessern, können innerhalb von Stunden oder Tagen neue Zooxanthellen in die Korallenpolypen einwandern und die Koralle ist wieder lebensfähig. Dauert der Stresszustand aber über Wochen oder Monate an, wird letztlich auch die stärkste und grösste Steinkoralle eingehen. Zurück bleibt ein weisses Kalkgerüst, das sofort von Kieselalgen, Schwämmen und anderen wirbellosen Tieren besiedelt oder von Fadenalgen überwuchert wird. Nur durch eine Neubesiedelung von Korallenlarven aus einer anderen Kolonie kann hier wieder eine Koralle wachsen.

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Stark gebleichte, grosse Tischkoralle. Eine so schwer geschädigte Koralle hat nur geringe Überlebenschancen.
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Nahaufnahme einer Block-Koralle. Links lebendes, gebleichtes Gewebe, in der Mitte totes Korallenskelett mit Kieselalgenbewuchs und Sedimentpartikeln, rechts ein Krustenschwamm, der die frisch abgestorbenen Korallenteile bereits überwuchert.

Das Phänomen "Coral Bleaching" ist seit den siebziger Jahren bekannt. Zwischen 1979 und 1990 wurden ca. 60 Fälle von massivem Ausbleichen ganzer Riffabschnitte mit anschliessendem Korallensterben festgestellt. Die meisten der betroffenen Riffe haben sich in den darauf folgenden Jahren wieder einigermassen erholt. Kleinere Bleaching Events ohne tödliche Folgen für die Korallen werden praktisch jedes Jahr irgendwo beobachtet. In manchen Riffen gehört ein leichtes Ausbleichen von Steinkorallen in heissen Jahreszeiten sogar zur Normalität und hat offenbar keine nachhaltigen Folgen für die betroffenen Riffe.


Weltweites Coral Bleaching 1997 / 98


Eine völlig neue Dimension hat das Coral Bleaching in den Jahren 1997 und 98 erreicht. Die Oberflächentemperaturen in vielen Bereichen der tropischen Meere waren in diesen Jahren höher als bis anhin jemals gemessen wurde. Auf Satellitenbildern waren "Hot Spots" zu erkennen, riesige Warmwasserzonen, in denen die Temperatur des Oberflächenwassers bis zu 5°C über dem langjährigen Höchstwert lag. Aussergewöhnlich war auch die Mächtigkeit dieser warmen Wasserschichten. In Tiefen über 30m wurden noch Temperaturen bis zu 31°C gemessen.

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Satellitenkarte der Oberflächentemperaturen im Indopazifik im Februar 1998. Die Farben zeigen Abweichungen vom langjährigen Höchstwert in °C. Die "Hot Spots" sind als rote und gelbe Flecken zu erkennen. (Grafik: NOAA)

Die Hot Spots drifteten mit den Meeresströmungen umher und überall wo sie in Küstennähe auf Korallenriffe trafen, setzte eine Bleiche von nie gesehenem Ausmass ein. Zwischen Dezember 97 und September 1998 wurden aus praktisch allen tropischen Regionen der Welt Beobachtungen gemeldet über massenhaftes Ausbleichen und Absterben von ganzen Riffpartien. Schätzungsweise die Hälfte aller riffbildenden Steinkorallen litten massiv unter dem Ereignis und etwa 25% aller Steinkorallen der Erde gingen innerhalb von wenigen Monaten zugrunde. In sehr stark betroffenen Riffen starben bis zu 90% der oberflächennahen Korallen als unmittelbare Folge der hohen Temperaturen. Das Coral Bleaching von 1998 war das stärkste bisher beobachtete Ereignis seiner Art . Die folgende Grafik verdeutlicht das Ausmass des Massensterbens am Beispiel der Malediven:

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Zustand von Steinkorallen an 15 Stellen im Nordmale Atoll, Malediven, im August 98: Jede Stelle repräsentiert ein 100m Transekt in 6-10m Tiefe. Die Stellen 6, 7, 8 und 11 lagen an Innenriffen oder in Kandus, alle übrigen Stellen lagen an Aussenriffen an der Ostseite des Atolls. 
(Daten: P. Steinmann, C. Hofstetter, A. Rupena)

Woher kam diese plötzliche, starke Erwärmung?

Sehr schnell wurde die berühmte Klimaschwankung "El Nino" für die aussergewöhnlichen Temperaturen verantwortlich gemacht. El Nino oder andere Klimaanomalien haben mit Sicherheit schon in früherer Zeit für starke Meereserwärmungen gesorgt, lange bevor mit systematischen Messungen begonnen wurde und lange bevor die Tauchtechnik erfunden und Korallenriffe studiert werden konnten. Die extremen Temperaturen von 1997/98 können aber mit keinem heute gebräuchlichen Klimamodell ausreichend erklärt werden. Es darf auch als gesichert gelten, dass in den letzten paar Jahrhunderten zuvor nie eine derart starke und plötzliche Erwärmung der tropischen Meere stattgefunden hat. Aufgrund des sehr langsamen Wachstums z.B. von Porites - Korallenblöcken kann man das Alter eines grossen Blocks von über zehn Metern Durchmesser abschätzen und stellt staunend fest, dass solche Riesenblöcke einige hundert Jahre gelebt haben müssen. Wenn in einem einzigen Jahr die Mehrheit dieser uralten Kolonien stirbt, dann spricht das für ein katastrophales Ereignis, wie es seit Jahrhunderten nicht stattgefunden hat.