Korallen aus dem nördlichen Roten Meer bestehen den Hitzestress mit Bravour

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Das Aquarium-System, in dem Wissenschaftler Korallen aus dem nördlichen Roten Meer verschiedenen Temperaturen unterworfen haben. Bildnachweis: Maoz Fine

“Wir wussten bereits, dass Korallen im Golf von Aqaba an der Nordspitze des Roten Meeres besonders widerstandsfähig gegen höhere Temperaturen sind. Wir wollten jedoch den vollständigen molekularen Mechanismus hinter diesem Widerstand untersuchen”, sagt Romain Savary, Postdoc bei der EPFL Labor für Biologische Geochemie (LGB) und Hauptautor der Studie, die heute in PNAS erscheint. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass diese Korallen sowie die Algen und Bakterien, mit denen sie in Symbiose leben, durchschnittlichen Temperaturen standhalten können, die etwa 5 ° C höher sind als die, die sie normalerweise erleben. Und trotz der Schwere des Klimawandels ist es unwahrscheinlich, dass die Temperaturen am Roten Meer bis zum Ende des Jahrhunderts um mehr als 5 ° C steigen werden. “Dies gibt uns echte Hoffnung, dass wir mindestens ein wichtiges Korallenriff-Ökosystem für zukünftige Generationen retten können”, sagt Anders Meibom, Leiter des LGB.

Nehmen Sie es in Schritt und Tritt

Um ihre Studie durchzuführen, setzten die Wissenschaftler Korallen aus dem Golf von Aqaba einer Reihe von Hitzestressen aus, einschließlich der höheren Temperaturen, die in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich auftreten werden. Die durchschnittliche maximale monatliche Temperatur in diesen Gewässern liegt derzeit bei 27 ° C, daher setzten die Wissenschaftler Korallenproben sowohl über einen kurzen als auch über einen längeren Zeitraum (drei Stunden) Temperaturen von 29,5 ° C, 32 ° C und 34,5 ° C aus (eine Woche). Die Wissenschaftler haben die Genexpression der Korallen und symbiotischen Algen sowohl während als auch nach dem Hitzestress-Test gemessen und die Zusammensetzung des in den Korallen befindlichen Mikrobioms bestimmt.

“Die Hauptsache, die wir gefunden haben, ist, dass diese Korallen derzeit bei Temperaturen leben, die weit unter dem Maximum liegen, das sie mit ihrer molekularen Maschinerie aushalten können, was bedeutet, dass sie auf natürliche Weise gegen die Temperaturerhöhungen geschützt sind, die wahrscheinlich in den nächsten 100 oder sogar 200 Jahren auftreten werden. “sagt Savary. “Unsere Messungen zeigten, dass die Korallen und ihre symbiotischen Organismen bei Temperaturen von bis zu 32 ° C in der Lage waren, sich molekular zu erholen und sich sowohl an kurzfristigen als auch an langfristigen Hitzestress zu gewöhnen, ohne größere Konsequenzen zu haben.” Dies bietet Wissenschaftlern echte Hoffnung – obwohl wärmeres Wasser nicht die einzige Bedrohung für dieses außergewöhnliche Naturerbe darstellt.

Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler eine genetische Analyse von Korallenproben in einem so breiten Maßstab durchführen. Ihre Ergebnisse zeigen, wie diese hitzebeständigen Korallen auf der grundlegendsten Ebene – der Genexpression – reagieren. Sie können auch als Grundlage für die Identifizierung von Superkorallen verwendet werden. “Laut Meibom” geben uns Romains Forschungen Einblick in die spezifischen genetischen Faktoren, die das Überleben von Korallen ermöglichen. Seine Studie zeigt auch, dass eine ganze Symphonie der genetischen Expression am Werk ist, um Korallen diese außergewöhnliche Kraft zu verleihen. “Dies setzt einen Standard dafür, wie die Genexpression von” Superkorallen “während eines Hitzestresses und einer Erholung aussieht. Aber könnten es Korallen am Roten Meer sein gewohnt, eines Tages das Great Barrier Reef neu zu bevölkern? “Korallen sind stark von ihrer Umgebung abhängig”, sagt Meibom. “Sie können sich erst nach einem langen, natürlichen Besiedlungsprozess an neue Umgebungen anpassen.” Darüber hinaus hat das Great Barrier Reef die Größe Italiens – es wäre unmöglich, es künstlich wieder zu bevölkern. “

Segeln in die Zukunft

Die Arbeit der Wissenschaftler wurde durch zwei einzigartige Forschungsinstrumente ermöglicht: den Red Sea Simulator (RSS), der vom Interuniversity Institute for Marine Sciences in Eilat, Israel, entwickelt wurde; und das Corass Bleaching Automated Stress System (CBASS), das von einem Forscherteam in den USA entwickelt wurde. Ihre Ergebnisse haben den Grundstein für ein viel ehrgeizigeres Projekt gelegt, das vom Transnationalen Zentrum für das Rote Meer (TRSC) geleitet wird, das 2019 an der EPFL eingerichtet wurde. Dieses neue Projekt wird diesen Sommer beginnen und über vier Jahre stattfinden. “Wir werden das gesamte Rote Meer – etwa 2.000 km lang – auf dem Forschungsschiff Fleur de Passion segeln, das unserem Partner, der Fondation Pacifique, gehört”, sagt Meibom. “Das Ziel wird es sein, die Hitzetoleranz und die Vielfalt der verschiedenen Arten von Korallen in diesen Gewässern abzubilden. Die Wassertemperaturen steigen, wenn Sie weiter südlich am Roten Meer fahren, mit einem Unterschied von 5 bis 6 ° C zwischen den nördlichen und Tipps aus dem Süden. Das macht es zu einem perfekten realen Labor für die Untersuchung dieser Ökosysteme. Es ist, als ob Sie auf dem Weg nach Süden in die Zukunft segeln. “

Und was sagt uns dieser Blick in die Zukunft? Einige Korallen im südlichen Roten Meer beginnen bereits zu bleichen. Savary glaubt, dass es nur eine Lösung gibt: “Wir müssen diese Korallen schützen und sie vor lokalen Stressfaktoren schützen, die hauptsächlich Verschmutzungs- und physische Zerstörungsquellen sind. Auf diese Weise können wir einen Vorrat an ‘natürlichen Superkorallen’ für potenziell rekolonisierende Gebiete vorhalten wurden besonders stark von durch den Klimawandel verursachten Hitzewellen getroffen. ”

Und was sagt uns dieser Blick in die Zukunft? Einige Korallen im südlichen Roten Meer beginnen bereits zu bleichen. Savary glaubt, dass es nur eine Lösung gibt: “Wir müssen diese Korallen schützen und sie vor lokalen Stressfaktoren schützen, die hauptsächlich Verschmutzungs- und physische Zerstörungsquellen sind. Auf diese Weise können wir einen Bestand an ‘natürlichen Superkorallen’ für potenziell neu besiedelte Gebiete vorhalten wurden besonders stark von durch den Klimawandel verursachten Hitzewellen getroffen. ”

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