Wie Mikroben die Gesundheit von Korallenriffen widerspiegeln

Kuba ist ein Rückzugsgebiet in den unter Denkmalschutz stehenden Jardines de la Reina (Gärten der Königin) und bietet Lebensraum und Futterplätze für eine große Anzahl von Fischen, darunter auch Raubtiere wie Haie und Zackenbarsche. (Foto von Amy Apprill, © Woods Hole Oceanographic Institution)

Ein Vergleich von geschützten und betroffenen Riffen in Cuba und Florida Keys

Mikroorganismen spielen eine wichtige Rolle für die Gesundheit und den Schutz von Korallenriffen. Die Erforschung dieser Zusammenhänge kann jedoch aufgrund des Mangels an unberührten Riffsystemen im gesamten globalen Ozean schwierig sein. Eine von Wissenschaftlern der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) und des Centro de Investigaciones Marinas (CIM-UH) durchgeführte Verbundstudie verglich Meerwasser aus 25 Riffen in Kuba und den USA. und stellten fest, dass diejenigen mit einer höheren mikrobiellen Vielfalt und niedrigeren Konzentrationen an Nährstoffen und organischem Kohlenstoff - hauptsächlich verursacht durch menschliche Aktivitäten - deutlich gesünder waren.

"Menschliche Einflüsse wie Überfischung und Umweltverschmutzung führen zu Veränderungen in der Riffstruktur", sagt die WHOI-Doktorandin Laura Weber, Hauptautorin des Papiers. Ein gesundes Riff beherbergt eine vielfältige Gruppe von Meerestieren, darunter Pflanzenfresser, die wiederum das Algenwachstum kontrollieren. „Die Entfernung von Algenfressern wie pflanzenfressenden Fischen und Seeigeln führt zu einem Anstieg der Makroalgen, der dann zu einem Anstieg des organischen Kohlenstoffs führt und zum Abbau der Korallenriffe beiträgt“, fügt Weber hinzu.

Die Forscher haben an jedem Standort Meerwasser entnommen und die Nährstoffe sowie eine Reihe von Parametern gemessen, die Einblicke in die mikrobielle Gemeinschaft bieten. Sie fanden einen bemerkenswerten Unterschied zwischen den stark geschützten Offshore-Riffen in Kuba und den stärker betroffenen Nearshore-Riffen in den Florida Keys.

Jardines de la Reina (Gärten der Königin), das größte Schutzgebiet in der Karibik, ist ein komplexes Ökosystem aus kleinen Inseln, Mangrovenwäldern und Korallenriffen, das etwa 80 km vor der Südküste Kubas liegt. Diese hoch geschützten Offshore-Riffe bieten Lebensraum und Futterplätze für eine große Anzahl von Fischen, darunter auch Raubtiere wie Haie und Zackenbarsche. Hier fanden die Forscher niedrige Nährstoffkonzentrationen und einen hohen Anteil an Prochlorococcus - einem photosynthetischen Bakterium, das in nährstoffarmen Gewässern gedeiht.

„Kuba verfügt über keine großindustrialisierte Landwirtschaft oder über keine ausgedehnte Entwicklung entlang des größten Teils seiner Küste“, sagt Patricia González-Díaz, Direktorin von CIM-UH und Mitautorin der Studie. "Es fließt also nicht viel Nährstoff ab und Sedimentation fließt zu den Riffen." Außerdem könnten die Riffe von Jardines de la Reina vor den Auswirkungen der Mangroven- und Seegraswiesen, die zwischen der Insel Kuba und Kuba liegen, noch besser geschützt sein das Riffsystem von Jardines de la Reina.

Umgekehrt enthielten Meerwasser aus den zugänglicheren Riffen von Los Canarreos, Kuba - die durch Subsistenz- und illegale Fischerei, Tourismus und Tauchindustrie stärker vom Menschen beeinflusst werden - und die küstennahen Riffe in den Florida Keys höhere Konzentrationen an organischem Kohlenstoff und Stickstoff.

Die Studie zeigt, dass geschützte und gesündere kubanische Offshore-Riffe einen geringeren Nährstoff- und Kohlenstoffgehalt aufweisen und dass mikrobielle Gemeinschaften mit reichlich vorhandenen photosynthetischen Mikroben vielfältiger sind als die stärker betroffenen küstennahen Riffe Floridas. Diese Arbeit legt nahe, dass die Offshore-Natur und der hohe Schutzstatus der Riffe in Jardines de la Reina eine Rolle dabei gespielt haben, diese Riffe gesund zu halten, indem sie weit entfernt von den menschlichen Einflüssen sind oder diese minimieren. Diese Erkenntnisse können Ressourcenmanagern bei der Entscheidungsfindung zum Schutz und zur Wiederherstellung karibischer Korallenriffe angesichts des Lebensraums und des Klimawandels helfen.

Die Studie wurde am 13. Dezember in der Zeitschrift Environmental Microbiology veröffentlicht. Zu den Mitautoren des Papers gehören Kollegen von CIM-UH, des Phillip and Patricia Frost Museum of Science, des Mote Marine Laboratory und der University of California. Santa Barbara. Weitere Informationen erhalten Sie im Labor von Amy Apprill.

Die Finanzierung dieser Arbeit erfolgte durch OceanX und die National Science Foundation.

Nearshore-Riffe in den stark betroffenen Florida Keys weisen ungesündere Korallen und weniger Meereslebewesen auf. Diese gebirgige Sternkoralle (Orbicella faveolata) aus dem küstennahen Summerland Key zeigt Flecken toter Korallen, die jetzt mit Algen bewachsen sind. (Foto von Amy Apprill, © Woods Hole Oceanographic Institution)