Fleischfressender Schwamm auf Tiefseekorallen entdeckt

Die erhöhte Position hilft den Schwämmen bei der Beutejagd. © Tomas Lundälv, Sven Lovén Center, Universität Göteborg, Schweden
Die erhöhte Position hilft den Schwämmen bei der Beutejagd. © Tomas Lundälv, Sven Lovén Center, Universität Göteborg, Schweden

Senckenberg-Wissenschaftler haben vor der Küste Mauretaniens eine neue Art aus der Schwammfamilie Cladorhizidae entdeckt. Der Schwamm lebt auf Kaltwasserkorallen und ernährt sich von Fleisch. Eine so enge Assoziation mit Korallen wurde für diese Schwammgruppe bisher nicht beschrieben. Das Wissenschaftlerteam geht davon aus, dass die höhere Position über den Meeresboden den Schwämmen Vorteile bei der Beutejagd verschafft. Die Studie ist kürzlich im Fachjournal „Zootaxa“ erschienen. „Fleischfressender Schwamm auf Tiefseekorallen entdeckt“ weiterlesen

Ozeanversauerung- Das andere Kohlendioxid-Problem

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Kalkbildenden Organismen wie den Kaltwasserkorallen fällt es im saureren Ozean schwerer, ihre Skelette und Schalen aufzubauen. Foto: JAGO-Team, GEOMAR

Neue Schwerpunkte für die Erforschung der Ozeanversauerung – Experten ziehen Bilanz und zeigen zukünftige Herausforderungen auf

Damit die Erforschung der Ozeanversauerung weiterhin große Fortschritte machen kann, müssen auseinanderstrebende Bereiche zu einer ganzheitlichen Betrachtung zusammenfinden, fordern Prof. Ulf Riebesell vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und Dr. Jean-Pierre Gattuso vom französischen Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Die beiden international anerkannten Experten ziehen im Fachmagazin „Nature Climate Change“ Bilanz und zeigen neue Herausforderungen auf.

Das Thema Ozeanversauerung hat in den vergangenen zehn Jahren einen eindrucksvollen Sprung auf die wissenschaftliche Agenda absolviert. Auch Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit wird „Das andere Kohlendioxid-Problem“ zunehmend bewusst. Zeit für den nächsten Schritt: In der Januar-Ausgabe des Fachmagazins „Nature Climate Change“ rufen Prof. Ulf Riebesell, Professor für Biologische Ozeanografie am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, und Dr. Jean-Pierre Gattuso vom französischen Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) die internationale Wissenschaftsgemeinde auf, ihre Kräfte zu bündeln. Nur so ließen sich zukünftige Herausforderungen meistern. Nach Einschätzung der beiden Experten müssen Reaktionen ganzer Lebensgemeinschaften, die Auswirkungen der Versauerung in Kombination mit anderen Stressfaktoren sowie die Chancen einer Anpassung durch Evolution jetzt verstärkt untersucht werden. „Die auseinanderstrebenden Bereiche der Versauerungs-Forschung müssen zu einer ganzheitlichen Betrachtung zusammenfinden“, unterstreicht Prof. Riebesell.

Für die Forscher liegt auf der Hand, dass Ozeanversauerung nicht als einziger Stressfaktor auftritt. Temperaturanstieg, Sauerstoff-Rückgang, Überdüngung, Verschmutzung und andere Faktoren beeinflussen die Entwicklung mariner Organismen und Lebensgemeinschaften zusätzlich. „Die Effekte können miteinander oder gegeneinander wirken – das müssen wir ausloten“, so Prof. Riebesell. „Aber je mehr Parameter ein Experiment abdecken soll, desto größer wird der Aufwand. Weil immer mehr Werte voneinander differieren können, sind Ergebnisse ähnlicher Studien außerdem schwerer als bisher zu vergleichen und zu verifizieren.“

Wie einzelne Arten auf Ozeanversauerung allein reagieren, ist mittlerweile recht gut erforscht: Kalkbildende Organismen wie Korallen, Muscheln oder Schnecken geraten unter Stress. Sie benötigen zusätzliche Energie, um der Belastung standzuhalten. Diese Energie fehlt dann für andere biologische Prozesse, etwa das Wachstum oder die Fortpflanzung. Eine wichtige Frage sei bisher jedoch so gut wie unbeantwortet, urteilt der Kieler Meeresbiologe. „Selbst wenn man die Reaktionen aller einzelnen Arten kennen würde, könnte man nicht absehen, wie sich diese im Gefüge einer Lebensgemeinschaft ausprägen. Dafür sind Informationen über Konkurrenz-Beziehungen und Wechselwirkungen zwischen den Nahrungsebenen unerlässlich.“

Laborexperimenten zufolge ist eine Anpassung durch Evolution möglich. Je schneller sich eine Art vermehrt und je größer ihre Population ist, desto besser stehen die Chancen, dass sie sich durch Selektion oder Mutation an neue Lebensbedingungen anpassen kann. „Die Frage ist jedoch: Läuft die Adaption schnell genug ab, damit ein Organismus seine Funktion innerhalb der sich wandelnden Lebensgemeinschaft aufrechterhalten kann? Außerdem ist ungeklärt, inwiefern sich Laborergebnisse auf die Natur übertragen lassen“, erklärt Prof. Riebesell.

Damit die Erforschung der Ozeanversauerung weiterhin große Fortschritte machen kann, sei es nötig, ihre drei auseinanderstrebenden Entwicklungszweige – die Kombination von Umweltfaktoren, Interaktionen zwischen den verschiedenen Ebenen des Nahrungsnetzes und die Anpassung durch Adaption – zusammenzuführen, urteilen die beiden Wissenschaftler. „Dies erfordert interdisziplinäre Anstrengungen, zum Beispiel im Rahmen von Langzeit-Experimenten, die die Auswirkungen mehrerer Stressfaktoren über viele Generationen hinweg auf der Ebene von Lebensgemeinschaften untersuchen. Laborexperimente müssen in enger Verzahnung mit Feldstudien und Modellrechnungen stattfinden“, rät Prof. Riebesell. „Hier sind auch die Wissenschaftsorganisationen gefordert, Forschungsmittel verstärkt für national und international vernetzte, disziplinübergreifende Projekte bereitzustellen.“ Da die Zeit drängt, sollte jetzt, da grundlegende Konzepte bekannt sind, ein besonderes Augenmerk auf gesellschaftlich relevante Aspekte gelegt werden. „Nur so wird es möglich sein, schließlich auch Handlungsoptionen für politische Entscheidungen und Management-Strategien zu geben.“

Originalpublikation:
Riebesell, U., Gattuso, J.-P. (2015), Lessons learned from ocean acidification research. Reflection on the rapidly growing field of ocean acidification research highlights priorities for future research on the changing ocean. Nature Climate Change 5, 12-14 (2015), doi: 10.1038/nclimate2456

Hintergrund: Ozeanversauerung und das Projekt BIOACID
Die Ozeane nehmen etwa ein Drittel des von Menschen produzierten Kohlendioxids (CO2) auf. So verbleibt eine geringere Menge dieses Klimagases in der Atmosphäre – die globale Erwärmung wird verlangsamt. Doch im Meer reagiert das Kohlendioxid zu Kohlensäure. Das Wasser wird saurer und damit zu einer Gefahr für große und kleine Lebewesen. Im Rahmen des am GEOMAR koordinierten Forschungsverbunds BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) untersuchen 14 Institutionen, wie marine Lebensgemeinschaften auf Ozeanversauerung reagieren und welche Konsequenzen dies für das Nahrungsnetz, die Stoff- und Energieumsätze im Meer sowie schließlich auch für Wirtschaft und Gesellschaft hat. Eine Liste der Mitglieds-Institutionen, Informationen zum wissenschaftlichen Programm und den BIOACID-Gremien sowie Fakten zur Ozeanversauerung sind auf der Website http://www.bioacid.de zu finden. Im September 2014 veröffentlichte BIOACID eine deutschsprachige Übersicht zum aktuellen Forschungsstand. „Ozeanversauerung: Zusammenfassung für Entscheidungsträger“ liegt hier zum Download bereit.

Links:
http://www.bioacid.de BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification)
http://www.iaea.org/ocean-acidification Ocean Acidification International Coordination Centre (OA-ICC)
http://www.geomar.de GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.cnrs.fr Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Lophelia-Korallen der Tiefsee bilden Geschwisterriffe

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Ein hellgelbes Gorgonenhaupt besucht das Riff aus Gorgonien und Steinkorallen. Foto: JAGO-Team, GEOMAR

Riff-Baumeister mit Sinn für Harmonie

Kaltwasserkorallen verbinden sich über Verwandtschaftsgrenzen hinweg

Kaltwasserkorallen der Spezies Lophelia pertusa sind in der Lage, Skelett-Verbindungen mit genetisch fremden Artgenossen einzugehen. Auf Fahrten mit dem am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel stationierten Tauchboot JAGO entdeckten Wissenschaftler aus Schottland und Deutschland vor der Norwegischen Küste erstmals verschiedenfarbige Korallenzweige, die nahtlos zusammengewachsen waren. In ihrer Veröffentlichung in den „Scientific Reports“ erklären die Forscher, wie die Fähigkeit zur Verschmelzung die Stabilität der Korallenriffe unterstützt und somit zum Erfolg der Korallen als Riff-Baumeister der Tiefsee beiträgt.

Sie leben in den kalten, dunklen Tiefen der Meere, sind häufig starken Strömungen ausgesetzt und liefern eine stabile Basis für artenreiche und farbenfrohe Ökosysteme: Steinkorallen der Art Lophelia pertusa gelten als hervorragende Riff-Baumeister. Nach den neuesten Erkenntnissen von Forschern der Heriot-Watt Universität Edinburgh, des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, der Universität Glasgow und des United States Geological Survey verbinden sogar genetisch unterschiedliche Individuen ihre Skelette miteinander. Erste Beobachtungen hierzu machten die Wissenschaftler auf einer Expedition mit dem Tauchboot JAGO und dem Forschungsschiff POSEIDON vor der Küste Mittelnorwegens im September 2011. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in den „Scientific Reports“.

„Auf unseren Tauchgängen mit JAGO fanden wir Riffe, in denen der orangefarbene und der weiße Typ der Koralle miteinander verschmolzen zu sein schienen“, berichtet Dr. Sebastian Hennige von der Heriot-Watt Universität Edinburgh. „Dieser Anblick fiel mir sofort auf, und wir haben direkt einige Proben für genetische Tests und Skelett-Analysen genommen. Damit konnten wir später beweisen, dass sich tatsächlich Individuen einer Art verbunden hatten, die keine Geschwister sind.“ Aufgrund seiner Erkenntnisse geht Hennige davon aus, dass Lophelia pertusa Vertreter ihrer Art über Verwandtschaftsgrenzen hinweg erkennt.

Bis jetzt wurde angenommen, dass die ausgedehnten Riffe von Geschwistern gebildet wurden. Sie sind jedoch ein Ergebnis der Fusion von genetisch unterschiedlichen Individuen – als ob zwei Menschen, die nah beieinander sitzen, ihre Skelette miteinander verbinden. Diese Fähigkeit unterscheidet Lophelia pertusa stark von tropischen Korallen. Tropische Riffe werden von Kalkalgen zusammengehalten, die die Kruste abgestorbener Zweige bevölkern. Diese Algen sind auf Tageslicht angewiesen. „Kaltwasserkorallen, die ihre Riffe ausschließlich im Dunkeln errichten, können nicht auf eine solche Unterstützung bauen. Sie scheinen aber einen anderen Weg gefunden zu haben, um Stabilität herzustellen,“ erläutert Dr. Armin Form, Meeresbiologe am GEOMAR und Co-Autor der Veröffentlichung. „Entweder die Korallen verschmelzen tatsächlich zu einem gemeinsamen Stock, oder ein Zweig überwächst den anderen, ohne dass der Partner dabei Schaden nimmt.“ Tropische Steinkorallen verhalten sich gegenüber ihren Nachbarn meistens deutlich aggressiver: Sie setzen chemische Stoffe frei, um Kontakt zu anderen Korallen zu verhindern. „Dieses Abwehrverhalten kostet allerdings viel Energie, die dann nicht mehr für andere Funktionen zur Verfügung steht“, so Dr. Form.

„Unsere Entdeckung zeigt nicht nur, wie viel wir noch über die Ökosysteme der Tiefsee zu lernen haben. Sie belegt auch, wie wichtig der technologische Fortschritt ist“, betont Murray Roberts, Professor an der Heriot-Watt Universität Edinburgh. „Die Chance, die Riffe selbst mit dem Tauchboot JAGO zu erkunden, hat uns ganz neue Einblicke beschert und geholfen, die kostbaren Proben direkt mit aufs Schiff und weiter in unsere Labore zu bringen.“

Lophelia pertusa hat im Laufe der Evolution Eigenschaften herausgebildet, mit deren Hilfe sich Energie sparen und die Stabilität im Riff stärken lässt. „Angesichts dieser Flexibilität hoffen wir, dass sie auch mit zukünftigen klimatischen Veränderungen zurechtkommt. Allerdings läuft der globale Wandel derartig schnell ab, dass es fraglich bleibt, ob die Korallen Schritt halten können“, sagt Dr. Armin Form.

Originalveröffentlichung:
Hennige, S.J., Morrison, C. L., Form, A. U., Büscher, J., Kamenos, N. A. and Roberts, J.M., 2014: Self-recognition in corals facilitates deep-sea habitat engineering. Sci. Rep. 4, 6782, doi:10.1038/srep06782.

http://www.geomar.de/index.php?id=4&no_cache=1&tx_ttnews%5Btt_news%5D=2141&tx_ttnews%5BbackPid%5D=185

Großes Kaltwasserkorallen-Ökosystem im Golf von Mexiko entdeckt

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Fliegenfänger-Seeanemone im Korallendickicht; Wassertiefe 500 – 600 Meter. Foto: MARUM, Universität Bremen

Großes Kaltwasserkorallen-Ökosystem im Golf von Mexiko entdeckt

Auf einer Expedition mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN entdeckte ein internationales Wissenschaftler-Team im südlichen Golf von Mexiko eines der weltweit größten bislang bekannten Kaltwasserkorallenriffe. Mit Hilfe eines unbemannten Tauchfahrzeugs stießen die Forscher in 500 bis 600 Metern Wassertiefe auf zahlreiche, zwanzig bis fünfzig Meter hohe Korallenhügel, die eine Fläche von mehr als vierzig Quadratkilometern bedecken. Das Team unter Leitung von Prof. Dierk Hebbeln berichtet in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Biogeosciences über seine Entdeckungen.

In kühlen tieferen Ozeanstockwerken lebende Kaltwasserkorallen stehen seit mehr als einem Jahrzehnt im Fokus der Meeresforschung. Auf Schiffsexpeditionen wurden etliche derartige Ökosysteme entdeckt: Von Norwegen entlang Europas und Nordafrikas bis Mauretanien und in verschiedenen Regionen des Mittelmeers, aber auch auf der anderen Seite des Atlantiks vor North-Carolina oder den Bahamas. Hinsichtlich der Biodiversität können es diese Tiefwasserkorallensysteme durchaus mit ihren Verwandten in tropisch-subtropischen Flachwasserzonen aufnehmen. Im südlichen Golf von Mexiko waren Kaltwasserkorallenfunde bislang indes eher selten. „Aus Echolot-Untersuchungen wussten wir allerdings, dass es von Mexiko hügelartige Strukturen gibt, die den Kaltwasserkorallen-Hügeln in anderen Regionen sehr ähneln.“ sagt Expeditionsleiter Prof. Dierk Hebbeln. Eine Ausfahrt mit der MARIA S. MERIAN im Frühjahr 2012 sollte genauere Aufschlüsse bringen.

Am 21. März erreichte das 95 Meter lange Forschungsschiff die Campeche-Bank etwa 140 Seemeilen nördlich der mexikanischen Halbinsel Yucatan. In den folgenden Tagen untersuchten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen rund 180 Quadratkilometer Meeresboden mit dem bordeigenen Fächerecholot; sie nahmen u.a. Wasser- und Bodenproben und ließen den mit Kamerasystemen und Greifarmen ausgerüsteten Tauchroboter MARUM-CHEROKEE zu Wasser. „Wir stießen auf bis zu 50 Meter hohe, längliche Hügel“, sagt Korallenexpertin Dr. Claudia Wienberg. Manche dieser Hügel erstrecken sich über eine Länge von mehr als tausend Meter. „Lebende Korallenkolonien besiedeln insbesondere die oberen Bereiche der Hügel“, sagt die MARUM-Forscherin. „Dort entdeckten wir regelrechte Korallendickichte. Die unteren Hangbereiche waren zumeist mit Korallenschutt oder weichem Sediment bedeckt.“

Videoaufzeichnungen belegen die Vielfalt und Schönheit dieses Ökosystems (siehe https://www.youtube.com/watch?v=mS6oV5pTeGc&list=UUAukXJMjnokP-n17GV80Jpg). In den lebenden Korallendickichten im oberen Bereich der Hügel tummeln sich Dornenkrabben, Seeigel, Seesterne, Schnecken und Seelilien. Unterhalb der Kammlagen prägen abgestorbene Korallenskelette das Bild. Sie sind Lebensraum für Glasschwämme und gelbe Seeanemonen.

„Das Korallenökosystem auf der Campeche-Bank ist in seiner Ausdehnung mit den großen norwegischen Riffen vergleichbar und zählt damit zu den größten Vorkommen weltweit“, sagt Prof. André Freiwald vom Forschungsinstitut Senckenberg am Meer, Wilhelmshaven. Kaltwasserkorallen ernähren sich von tierischem und pflanzlichem Plankton, das als winzige Partikel aus dem obersten, lichtdurchfluteten Meeresstockwerken in die Tiefe sinkt. „Die Versorgungslage im südlichen Golf ist geradezu perfekt: Hohe Produktion an der Meeresoberfläche und starke Bodenströmungen, die herabsinkende Nahrungspartikel in Richtung der Korallenhügel transportieren“, sagt Expeditionsteilnehmer Freiwald. „Zudem fanden wir in 520 Meter Wassertiefe, also genau dort, wo die Korallen leben, Dichtesprünge. Diese unsichtbare Grenze zwischen den Wassermassen verlangsamt das Absinken von Nahrungspartikeln aus dem obersten Ozeanstockwerk und verbessert die Chance der Korallen, diese Nahrung mit ihren Tentakeln zu fangen.“

Unklar bleibt, seit wann die Kaltwasserkorallen die Campeche-Bank besiedeln. Vergleichbar hohe Korallenhügel vor Irland entstanden bereits vor mehr als zwei Millionen Jahren während Korallenhügel vor Norwegen seit dem Ende der letzten Eiszeit vor 10.000 Jahren anwuchsen. „Aus der Höhe der Hügel auf das Alter zu schließen, wäre allzu spekulativ“, sagt Dierk Hebbeln, Erstautor des jetzt erschienen Papers. „Dazu bedarf es weiter gehender Untersuchungen.“

Wissenschaftlicher Artikel:
D. Hebbeln, C. Wienberg, P. Wintersteller, A. Freiwald, M. Becker, L. Beuck, C. Dullo, G. P. Eberli, S. Glogowski, L. Matos, N. Forster, H. Reyes-Bonilla, M. Taviani, and the MSM 20-4 shipboard scientific party:
Environmental forcing of the Campeche cold-water coral province, southern Gulf of Mexico
In: Biogeosciences, 11, 1799–1815, 2014; doi:10.5194/bg-11-1799-2014

Quelle Marum
http://www.marum.de/Groszes_Kaltwasserkorallen-Oekosystem_im_Golf_von_Mexiko_entdeckt.html

Kaltwasserkorallen dokumentieren Umweltveränderungen

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Foto: Das Tauchboot JAGO während eines Tauchgangs im Trondheimsfjord (Norwegen) c) Jürgen Schauer, GEOMAR

Kaltwasserkorallen dokumentieren Umweltveränderungen

Korallen bauen ihre Skelette aus Kalk und reagieren daher besonders sensibel auf die zunehmende Versauerung der Ozeane. Mit Hilfe von präzisen Messungen haben Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel jetzt herausgefunden, dass Kaltwasserkorallen bestimmte Elemente in Abhängigkeit vom pH-Wert ihrer Umgebung in ihre Skelette einbauen. Diese Entdeckung kann zur Rekonstruktion vergangener pH-Werte genutzt werden. Die Studie erscheint jetzt in der Fachzeitschrift Biogeosciences.

Ansteigende Konzentrationen von Kohlenstoffdioxid (CO2) in den Ozeanen können eine Bedrohung für marine Lebewesen sein. Denn ein erhöhter CO2-Gehalt des Wassers lässt den sogenannten pH-Wert des Wassers sinken; das Wasser wird saurer. Dies bedeutet eine Beeinträchtigung von marinen Lebewesen die ihre Schalen oder Skelette aus Karbonat bauen, weil versauerte Ozeane Karbonate auflösen können. Ein besseres Verständnis der Meerwasserchemie soll dabei helfen, Steuerungsprozesse im Karbonatsystem der Ozeane aus der Vergangenheit und für die Zukunft besser zu verstehen. Dr. Jacek Raddatz vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hat zusammen mit Kollegen vom GEOMAR und aus Belgien untersucht, wie der pH-Wert des Meerwassers und der Aufbau der Korallen zusammenhängen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Biogeosciences veröffentlicht.

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Foto:Kaltwasserkoralle Lophelia pertusa im Trondheimsfjord (Norwegen). c) Solvin Zankl

Für ihre Studie entnahmen die Forscher lebende Korallen der Art Lophelia pertusa sowie Wasserproben im nordöstlichen Atlantik und im Mittelmeer. An den Wasserproben wurde der pH-Wert bestimmt, so dass ein genaues Bild des Lebensraums der Korallen entstand. Aus den Korallen wurden Proben gebohrt, die anschließend im Labor genauer untersucht wurden. Dabei interessierte die Wissenschaftler vor allem der Gehalt der Elemente Uran und Kalzium, das so genannte U/Ca Verhältnis. Durch einen Vergleich beider Analysen kamen die Forscher etwas Interessantem auf die Spur. „Die Beziehung zwischen dem U/Ca Verhältnis und dem pH-Wert ist sehr eng“, berichtet Dr. Raddatz, Erstautor der aktuellen Studie. „Folglich könnten wir aufgrund dieser Erkenntnisse Korallenproben analysieren und aus dem U/Ca Verhältnis den pH-Wert der Vergangenheit berechnen. Das ist eine neue Methode für Kaltwasserkorallen und könnte eine Alternative zur Bor-Isotopie sein, die in der Analyse extrem zeitaufwändig ist. Die Kombination beider Verfahren (U/Ca-Verhältnisse und Bor-Isotopie) wird uns zukünftig ein detaillierteres Verständnis der Meerwasserchemie erlauben“, sagt der Wissenschaftler. Aktuell ist es schwer, die Folgen der bereits messbaren Ozeanversauerung abzuschätzen. Ein Blick in die Vergangenheit könnte dabei helfen. Wie haben sich diese Systeme in der Vergangenheit verändert und welchen Einfluss hatte das auf Kaltwasserkorallen? Diesen Fragestellungen wollen Dr. Raddatz und seine Kollegen weiter nachgehen.

Die jetzt veröffentlichte Studie baut auf einer Arbeit vom GEOMAR Kollegen Dr. Sascha Flögel auf, die bereits Anfang des Jahres in der Fachzeitschrift Deep-Sea Research veröffentlicht wurde. Darin untersuchte Dr. Flögel zusammen mit Kollegen aus Großbritannien und Belgien, welche Umweltbedingungen für rezente Kaltwasserkorallen ideal sind. Dabei untersuchten die Forscher Proben aus Norwegen, Schottland, Irland, Frankreich, Spanien, Mauretanien und dem Mittelmeerraum. Ihre Ergebnisse geben einen Überblick, welches die bevorzugten physikalischen und chemischen Bedingungen für das Wachsen und Auftreten von Kaltwasserkorallen in den Arbeitsgebieten sind. „Ein entscheidender Parameter für das Wachstum von Kaltwasserkorallen im östlichen Atlantik und im Mittelmeer ist die Konzentration von anorganischem Kohlenstoff im Bodenwasser“, berichtet Dr. Flögel. Der Begriff anorganischer Kohlenstoff fasst verschiedene Kohlenstoff-Arten zusammen. „Dieser Gehalt ist regional verschieden und definiert daher, wo Kaltwasserkorallen wachsen können“, berichtet Dr. Flögel weiter. Neben dem Gehalt von anorganischem Kohlenstoff bestimmten die Wissenschaftler auch den pH-Wert des Wassers an den verschiedenen Lokationen. Diese Ergebnisse bildeten die Grundlage für die neu erschienene Studie in der Fachzeitschrift Biogeosciences.

Der Zusammenhang zwischen dem pH-Wert des Meerwassers als Maß für die zunehmende Ozeanversauerung und der Verbreitung von Kaltwasserkorallen bleibt ein spannendes Arbeitsgebiet. Als Teil des Gesamtprojekts hat Dr. Raddatz zusammen mit Kollegen mehrere Korallen vom Challenger Mound im nordöstlichen Atlantik untersucht. Der Challenger Mound wird von zahlreichen Kaltwasserkorallen bedeckt, die zusammen genommen die vergangenen drei Millionen Jahre abdecken. „Eine Untersuchung dieses Archivs im Hinblick auf pH-Veränderungen des Meerwassers wäre eine spannende Aufgabe“, fasst Dr. Raddatz zusammen. „Unsere neu entwickelte Methode um pH-Werte der Vergangenheit zu rekonstruieren, bietet dafür eine einzigartige Möglichkeit“.

Originalarbeiten:
Raddatz, J., Rüggeberg, A., Flögel, S., Hathorne, E. C., Liebetrau, V., Eisenhauer, A., and Dullo, W.-Chr. (2014): The influence of seawater pH on U / Ca ratios in the scleractinian cold-water coral Lophelia pertusa, Biogeosciences, 11, 1-9, 1863-1871, http://dx.doi.org/10.5194/bg-11-1863-2014

Flögel, S., Dullo – W.-Chr., Pfannkuche ,O., Kiriakoulakis, and Rüggeberg, A. (2014): Geochemical and physical constraints for the occurrence of living cold-water corals. Deep-Sea Research II: Topical Studies in Oceanography, 99, 19-26, http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2013.06.006

Raddatz, J., Rüggeberg, A., Liebetrau, V., Foubert, A., Hathorne, E. C., Fietzke, J., Eisenhauer, A., and Dullo, W.-Chr. (2014): Environmental boundary conditions of cold-water coral mound growth over the last 3 million years in the Porcupine Seabight, Northeast Atlantic, Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 99, 227-236, http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2013.06.009

Links:
http://www.rcmg.ugent.be/ Renard Zentrum für Marine Geologie, Universität Genf
http://www.unifr.ch/geoscience/geology/ Fachbereich Geowissenschaften, Universität Freiburg
https://ees.kuleuven.be/ Fachbereich Erd- und Umweltwissenschaften, KU Löwen

Kaltwasserkorallen aus Norwegen im OZEANEUM Stralsund eingetroffen

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Kaltwasserkorallen aus Norwegen im OZEANEUM Stralsund eingetroffen

Wie leuchtend bunte Farbtupfer ziehen sie sich an den Kontinentalhängen des Atlantiks entlang: Kaltwasserkorallen. Einem Team um den OZEANEUMs-Taucheinsatzleiter Henning May ist es nun gelungen, einige wenige Exemplare dieser noch weitestgehend unbekannten, zerbrechlichen Schönheiten nach Stralsund zu bringen. Ab 2014 sollen Gorgonien und andere Kaltwasserkorallen sowie Medusenhäupter in den Aquarien des OZEANEUMs zu sehen sein.

Nicht in den warmen tropischen Gewässern, sondern in kalten Tiefen bis zu 1.000 Meter von Norwegen bis Marokko erstreckt sich das weltweit größte Korallenriff über den Meeresgrund. „Das flachste bekannte Vorkommen von Kaltwasserkorallen befindet sich im Trondheimfjord in unter 100 Meter Wassertiefe.“, erzählt Henning May. Gemeinsam mit Forschern vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und fünf Tauchern der Organisation Global Underwater Explorers machte sich der Taucheinsatzleiter des OZEANEUMs Ende Juni auf den Weg nach Norwegen, um Kaltwasserkorallen für die Aquarien in Stralsund zu beschaffen. Nach elf anstrengenden Taucheinsätzen in 6 °C kaltem Wasser und sehr starker Strömung ist das Team nun mit der wertvollen Fracht in Stralsund angekommen. Nachdem die Beschaffung der Korallen geglückt ist, stehen die Aquarianer des OZEANEUMs vor der anspruchsvollen Aufgabe, den Lebensraum der empfindlichen Lebewesen in den Aquarien nachzubilden.

Im Gegensatz zu tropischen Korallen, die einen Teil ihrer Energie mithilfe von pflanzlichen Symbionten beziehen, die wiederum Sonnenlicht benötigen, ernähren sich die Vertreter aus den kalten und dunklen Gewässern ausschließlich von Plankton und organischen Partikeln. Obwohl noch weitestgehend unerforscht, bergen Schleppnetze und der Transport von Sedimenten bereits Gefahren für die empfindlichen Kaltwasserkorallen. Der Klimawandel und die damit einhergehende Erwärmung der Meere sowie die Verschmutzung der Ozeane stellen ebenfalls eine Bedrohung für die Lebewesen dar.

Wie Lophelia pertusa auf Ozeanversauerung reagiert

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Kaltwasserkorallen als Anpassungskünstler?
Langzeitexperimente zeigen, wie Lophelia pertusa auf Ozeanversauerung reagiert

Können Kaltwasserkorallen der Versauerung des Meerwassers standhalten? Eine Langzeitstudie zeigte, dass die am weitesten verbreitete Art Lophelia pertusa entgegen aller Prognosen trotz eines steigenden Kohlendioxidgehalts anscheinend unbehelligt weiterwächst. Dieses überraschende Ergebnis haben Forscher des Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) jetzt im Fachmagazin Global Change Biology veröffentlicht. In einer neuen Serie von Experimenten soll untersucht werden, wie die Korallen auf die kombinierte Veränderungen von Kohlendioxidgehalt, Temperatur und Nahrungsmenge reagieren, wie sie als Folge des Klimawandels in den nächsten Jahrzehnten zu erwarten sind.

Der Ozean nimmt etwa ein Drittel des von Menschen produzierten Kohlendioxids (CO2) auf und verlangsamt damit die globale Erwärmung. Doch im Wasser reagiert das Gas zu Kohlensäure. Der pH-Wert sinkt – es wird saurer und damit zu einer Gefahr für Organismen, die ihre Schalen und Skelette aus Kalk aufbauen. Neben Plankton, Algen, Muscheln und Schnecken sind insbesondere Steinkorallen bedroht: Ihre Skelettstrukturen bestehen hauptsächlich aus der leicht löslichen Kalkart Aragonit.

„Anhand von Computermodellen wurde errechnet, dass bei unvermindert fortschreitenden CO2-Emissionen bereits gegen Ende des Jahrhunderts mehr als 70 Prozent der heute bekannten Bestände an Kaltwasserkorallen einem pH-Wert ausgesetzt sein werden, unter welchem sich Kalk aufzulösen beginnt. Daher lag die Vermutung nahe, dass sie mit als erstes von den Folgen der Ozeanversauerung betroffen sein würden“, erklärt Ulf Riebesell, Professor für Biologische Ozeanographie am GEOMAR. „Unsere Ergebnisse widersprechen dem jedoch“, ergänzt der Kieler Meeresbiologe Dr. Armin Form. „Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass die Steinkorallen-Art Lophelia pertusa selbst in korrosivem Wasser weiter wächst, sofern man ihr die Zeit lässt, sich auf die neuen Lebensbedingungen einzustellen.“ Ihre Ergebnisse haben Dr. Form und Prof. Riebesell jetzt im renommierten internationalen Fachmagazin Global Change Biology vorgestellt.

In einem ersten Experiment hälterten die Wissenschaftler zunächst einzelne Korallenstöcke für die Dauer einer Woche in Bioreaktoren unter verschiedenen CO2-Niveaus wie sie in den nächsten Jahrzehnten zu erwarten sind. Die Temperatur wurde dabei konstant gehalten und die Korallen zuvor ausreichend gefüttert. Ein zweites Experiment unter ähnlichen Bedingungen lief über sechs Monate. „Das Kurzzeit-Experiment legte nahe, dass schon ein Absinken des pH-Werts um 0,1 Einheiten dazu führen kann, das Lophelia pertusa deutlich langsamer wächst als unter heutigen Bedingungen“, fasst Form zusammen. „Die Langzeitexperimente bestärken diesen Trend aber nicht – was uns genauso überrascht hat wie die übrige Fachwelt. Die Korallen scheinen sich nach einiger Zeit auf die neuen Bedingungen eingestellt zu haben. Sie wuchsen durchschnittlich sogar etwas schneller als ihre Artgenossen unter Kontrollbedingungen.“

Für Dr. Form und seine Kollegen waren die bisherigen Experimente ein erster Schritt, um die Folgen des Klimawandels für Kaltwasserkorallen genauer zu verstehen. „Die Ozeanversauerung ist allerdings nur ein Aspekt des Klimawandels. Es ändert sich schließlich nicht nur der pH-Wert des Meerwassers, sondern es steigt gleichzeitig die Temperatur“, so Form. „Bei steigenden Temperaturen benötigen die Korallen aber größere Nahrungsmengen, um ihren Stoffwechsel anzupassen. Es wird also vermutlich auch wesentlich von der zukünftigen Nahrungsverfügbarkeit abhängen, ob, und inwiefern sich die Korallen an den Ozeanwandel anpassen können.“

Unter dem Dach des Forschungsprojekts BIOACID (Biological Impacts of Ocean ACIDification) starten in Kiel darum jetzt neue Experimente, die die Wechselwirkungen zwischen Kohlendioxidgehalt, Temperatur und Nahrungsverfügbarkeit genauer beleuchten sollen. Dafür brachte das Forschungsschiff POSEIDON im September Proben von Riffen vor der norwegischen Küste nach Kiel. Ein Teil der Korallen wird unter naturnahen Bedingungen gehalten, während andere wahlweise oder in Kombination erhöhten Wassertemperaturen und CO2-Konzentrationen sowie Nahrungsmangel ausgesetzt werden. Regelmäßige Analysen halten neben physikalischen und chemischen Wasserparametern insbesondere die Wachstums- und Stoffwechselraten der Korallen fest.

„Durch dieses Experiment wollen wir die Frage klären, ob und zu welchem Preis sich die Kaltwasserkorallen an die erwarteten Umweltveränderungen anpassen können“, kündigt Dr. Form an. Erste Ergebnisse sollen im Herbst 2012 vorliegen.

Originalarbeit:
Form, Armin & Riebesell, Ulf, 2012: Acclimation to ocean acidification during long-term CO2 expo-sure in the cold-water coral Lophelia pertusa. Global Change Biology, 18(3), doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02583.x

http://www.geomar.de

Wie reagiert der Ozean bei hohem CO2? Tiefseekorallen als Test

Wie reagiert der Ozean bei hohem CO2? Tiefseekorallen als Test

POSEIDON bringt Kaltwasserkorallen für Experimente nach Kiel
– Forschungsschiff wird nach seiner 420. Reise bei Lindenau GmbH überholt –

Das Forschungsschiff POSEIDON ist mit Kaltwasserkorallen aus Norwegen an Bord in seinen Heimathafen Kiel zurückgekehrt. In den Laboren des Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) werden jetzt Langzeitexperimente vorbereitet. Sie sollen zeigen, wie die Korallen auf den Klimawandel reagieren. Für die POSEIDON schließt sich an die 420. Expedition eine einmonatige Werftzeit bei der Lindenau GmbH an.

Als kalkbildende Organismen sind Kaltwasserkorallen besonders von den Folgen der Ozeanversauerung bedroht – dem Absinken des pH-Werts durch die Aufnahme von anthropogenem Kohlendioxid (CO2) im Meerwasser. Forscher des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) möchten Erkenntnisse darüber gewinnen, wie die Blumentiere auf diese Veränderungen in der Ozeanchemie sowie auf einen Anstieg der Wassertemperatur reagieren. Dazu haben sie während der Ausfahrt P420 (8. bis 30. September 2011) mit dem Forschungsschiff POSEIDON und dem Tauchboot JAGO vor der norwegischen Küste geeignete Proben gesammelt.

„Dass wir trotz teils widriger Wetterbedingungen und anfänglicher technischer Schwierigkeiten so schöne Korallenstöcke bergen konnten, stimmt uns optimistisch“, zieht Fahrtleiter Dr. Armin Form Bilanz. Der Kieler Meeresbiologe richtet jetzt mit seiner Arbeitsgruppe im Labor verschiedene Versuchskreisläufe ein. „In unseren Aquarien simulieren wir Bedingungen, wie sie in den kommenden Jahrzehnten für den Lebensraum der Kaltwasserkorallen zu erwarten sind.“ Erste Ergebnisse erwarten die Wissenschaftler im Sommer 2012.

Neben der gezielten Probennahme erstellten die Teilnehmer der Poseidon-Expedition auch Filme und Fotos von den Riffen am Sula-Rücken und nahe der Insel Nord-Leksa an der Mündung des Trondheimfjords. Mit Wasserschöpfern und Mess-Sonden erfassten sie regelmäßig Temperatur sowie Salz-, Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt. Konservierte Wasserproben werden in den Kieler Laboren außerdem auf ihren Gehalt an Spurenelementen untersucht. Den Blick in die Vergangenheit eröffnen Analysen an den Kalkskeletten einzelner Korallen, aber auch die ihrer assoziierten Organismen wie etwa Muscheln und Foraminiferen.

„So können wir nicht nur den Ist-Zustand detailliert darstellen, sondern auch das bisherige Wachstum der Korallenriffe rekonstruieren und ablesen, welche Umweltbedingungen im Laufe ihrer Entwicklung herrschten“, erklärt Form. „In Kombination mit den Laborexperimenten lässt sich dann abschätzen, wie Kaltwasserkorallen auf die zukünftigen Veränderungen reagieren könnten.“

Das Forschungsschiff POSEIDON, das als Eigentum des Landes Schleswig-Holstein von der Briese Schiffahrts GmbH & Co. KG bereedert wird, wechselte nach dem Entladen zur Lindenau-Werft. Bis Ende Oktober werden dort unter anderem die Hauptmaschinen und Winden überholt. Die Heckgalgen-Winde erhält dabei eine neue Steuerung, die ein exakteres Handling wissenschaftlicher Geräte erlaubt. „Damit wird die POSEIDON in der Lage sein, unseren neuen Tiefseeroboter „ROV PHOCA“ noch sicherer auszusetzen und zu bergen, erläutert Dr. Klas Lackschewitz, Schiffskoordinator am IFM-GEOMAR.

Kontakt:
Dr. Armin Form, Tel 0431-600 1987, aform@ifm-geomar.de
Maike Nicolai (Presse- und Öffentlichkeitsarbeit), Tel. 0431-600 2807, mnicolai@ifm-geomar.de

Kieler Meeresforscher untersuchen Kaltwasserkorallen in der Biskaya

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Kaltwasserkorallen wie Lophelia Pertusa bilden an den europäischen Kontinentalhängen von Nordnorwegen bis vor die Küste Westafrikas gewaltige Riffe. Ihre Erforschung steht jedoch noch am Anfang. Foto: Jago-Team, IFM-GEOMAR

Kieler Meeresforscher untersuchen Kaltwasserkorallen in der Biskaya –

Kiel, Vigo. Meeresforscher des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) wollen auf einer heute (31. Mai) beginnenden Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff METEOR die bisher nur wenig bekannten Kaltwasserkorallenriffe im Golf von Biskaya untersuchen. Die empfindlichen Tiefseehabitate, die Heimat vieler mariner Organismen sind, stehen durch menschliche Einflüsse wie Klimaänderungen und Fischerei erheblich unter Druck.

Die vermutlich größten Korallenriffe der Erde erstrecken sich nicht vor Australien oder im Roten Meer, sondern zwischen Nordnorwegen und Mauretanien. Am europäischen und afrikanischen Kontinentalhang wachsen in mehreren hundert Metern Tiefe große Kolonien von sogenannten Kaltwasserkorallen. Im Gegensatz zu den bekannteren tropischen Korallen benötigen sie kein Licht für ihr Wachstum. Da sie in großen Tiefen leben, waren sie lange unbekannt. Die systematische Erforschung der Kaltwasserkorallen begann erst Ende des 20. Jahrhunderts. Viele Fragen sind noch ungeklärt, zum Beispiel welche Umweltbedingungen ihr Vorkommen begünstigen, welche sie schädigen oder wie sie sich genau verbreiten. Die aktuelle Fahrt des deutschen Forschungsschiffs METEOR unter der Leitung des Paläo-Ozeanographen Dr. Sascha Flögel vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) soll helfen, einige dieser Fragen zu beantworten.

Die METEOR startet heute (31. Mai) vom spanischen Hafen Vigo und läuft mehrere Arbeitsgebiete entlang des europäischen Kontinentalhangs in der Biskaya an. Die Wissenschaftler an Bord werden dort die Verteilung und das Vorkommen lebender und fossiler Kaltwasserkorallen dokumentieren. Außerdem untersuchen sie die Bedingungen, unter denen die Korallen dort leben. Dabei setzen die Forscher unter anderem autonome Unterwasserlabore, sogenannte Lander, sowie ozeanographische Messsonden ein, um die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Meerwassers rund um die Kaltwasserkorallen-Kolonien zu bestimmen. „Daten früherer Expeditionen zeigen, dass Kaltwasserkorallen unter sehr unterschiedlichen Bedingungen gedeihen können“, sagt Flögel, „wir wollen jetzt herausfinden, welche Faktoren für ihr Vorkommen in diesem Seegebiet bestimmend sind und mit anderen Vorkommen vergleichen.“

In einem zweiten Schwerpunkt der Expedition wollen Paläo-Ozeanographen untersuchen, wie sich die Wassermassen an der Grenze zwischen den flachen Schelfgebieten und den atlantischen Tiefseebecken vermischen und welche Prozesse dabei ablaufen. „Das ist im Arbeitsgebiet besonders interessant, weil dort das aus dem Mittelmeer ausströmende Wasser von Gibraltar Richtung Norden fließt“, sagt Flögel. Mit präzisen Isotopenmessungen wollen die Wissenschaftler nicht nur den aktuellen Weg des Wassers nachverfolgen, sondern auch die Veränderungen der Meeresströmung in den vergangenen 2000 Jahren rekonstruieren. „Diese Daten sagen uns auch etwas über die Lebensbedingungen fossiler Kaltwasserkorallen“, so Flögel.

Expedition auf einen Blick:
METEOR-Expedition 84/5
Forschungsthema: Kaltwasserkorallen und Vermischungsprozesse am Kontinentalhang in der Biskaya
Links:

http://www.ifm-geomar.de/expeditionen