News: Schleimige Mahlzeit
Wie bewegen sich Nährstoffe durch ein Ökosystem? Eine ganz klassische Frage, die an vielen verschiedenen Lebewesen und ihrer Umwelt erforscht wird. Jetzt haben Forscher in Korallenriffen einen unerwarteten Beteiligten im Geschehen entdeckt: Schleim.
Korallen sondern regelmäßig und insbesondere bei Ebbe große Mengen Schleim ab, um sich vor Austrocknung, Sedimentation und Bewuchs zu schützen, und zwar in solchen Mengen, dass die Schleimflocken häufig der hauptsächliche Bestandteil des organischen Materials im Wasser über den Korallenriffen sind. Die Schleimproduktion wird durch die im Korallengewebe lebenden symbiontischen Algen (Zooxanthellen) ermöglicht, die mit Hilfe von Licht aus Kohlendioxid, Wasser und anorganischen Nährstoffen organisches Material synthetisieren können. Fast die Hälfte der von den Algen auf diese Weise gebundenen Energie wird als Korallenschleim in das Wasser abgegeben. Obwohl man bei dieser auffälligen Schleimabsonderung vermuten könnte, dass Korallenschleime eine wichtige Funktion im Stoffhaushalt des Riffs haben könnte, wurde die Rolle dieses organischen Materials in den Stoffkreisläufen des Ökosystems Korallenriff bislang kaum erforscht.
Die Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für marine Mikrobiologie haben nun gemeinsam mit ihren Kollegen aus Australien und Jordanien auf Heron Island im australischen Great Barrier Reef untersucht, welche Bedeutung der Korallenschleim tatsächlich im Stoffkreislauf des Riffs hat. Dazu analysierten die Wissenschaftler den gesamten Weg des Schleims, angefangen in dem Moment, wenn er sich von der Koralle löst, über seine Schwebephase im Wasser, die auch mit dem Einfangen von Partikeln verbunden ist, bis hin zu seinem Abbau im Carbonatsand der Rifflagune. Die Schleimproduktion ist beeindruckend: Pro Quadratmeter Riff sondern allein die Korallen der Gattung Acropora 1,7 Liter pro Tag ab. Handelt es sich um einen Tag mit einer Trockenfallperiode, steigt diese Menge sogar bis auf 4,8 Liter.
Zwischen 56 und 80 Prozent des abgegebenen Schleimes lösen sich im Wasser auf und dienen als Nahrungsquelle für im Wasser lebende Mikroorganismen. Der übrige gelartige, transparente Schleim bildet zunächst lange Fäden und dann milchige Filme an der Wasseroberfläche, die schließlich zu zentimeterdicken Schleimteppichen zusammengeschoben werden. In diesen Teppichen, die bis zu 50 Quadratmeter groß sein können, fanden die Wissenschaftler unter anderem Planktonalgen, Fadenalgen, Kleinkrebse, Kammerlinge, Fischeier, die zusammen für die gelbliche Farbe der Schleimaggregate verantwortlich sind. Nach wenigen Stunden hat ein solcher Teppich so viele Partikel gefangen, dass er zu zerfallen beginnt und einzelne Aggregate schnell zum Meeresboden der Rifflagune sinken.
Die Tiere und Mikroorganismen der Rifflagune fressen und verarbeiten die auf diese Weise angereicherten Schleimaggregate und setzen bei ihrem Stoffwechsel dann wichtige Nährstoffe (wie Ammonium oder Phosphat) frei. Durch diesen Mechanismus fördern Korallen also das vielfältige Leben im Riffökosystem und gewinnen dabei sogar einen Teil ihrer durch den Schleim abgegebenen Nährstoffe wieder zurück.
Sinkt bei Ebbe der Wasserspiegel, verhindert der Riffgürtel um die Lagune, dass das Wasser schnell wieder ablaufen kann. Ein Teil des eingeschlossenen Wassers wird dabei durch den durchlässigen Sand der Lagune sowie den porösen Sockel des Riffgürtels aus der Lagune gepresst. Dadurch gelangt gelöster und gallertartiger Schleim in das Sediment. Durch Inkubationsexperimente konnten die Wissenschaftler schließlich beweisen, dass die Lebensgemeinschaft des Lagunensediments den Schleim mit hoher Effizienz verwertet. Nach Eintreten der Flut werden die aus dem Abbau des Schleims entstandenen Nährstoffe wie Phosphat und Ammonium aus dem Sediment gespült und stehen den Zooxanthellen der Korallen sowie anderen pflanzlichen Organismen wieder zur Verfügung. Damit schließt sich der Kreis.
Die Bremer Wissenschaftler haben damit einen Prozess in der Natur aufgedeckt, durch den nicht nur lebensnotwendige Nährstoffe im Riffökosystem zurückgehalten werden. Mehr noch, da der Schleim auch viele Schwebstoffe, die durch das Riff treiben, einfängt, wird das Nahrungsangebot im Ökosystem sogar noch erweitert. Eine Bilanzierung zeigt, dass dieser Mechanismus allein 14 bis 26 Prozent des Kohlenstoff-, 12 bis 22 Prozent des Stickstoff- und 2 bis 3 Prozent des Phosphorverbrauches der Rifflagune abdeckt. Damit handelt es sich bei Korallenschleim um eine sehr wichtige Komponente im Stoffkreislauf eines Korallenriffs, der Riffsaum und Lagunensediment zu einer wirkungsvollen Einheit verbindet.
Die Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für marine Mikrobiologie haben nun gemeinsam mit ihren Kollegen aus Australien und Jordanien auf Heron Island im australischen Great Barrier Reef untersucht, welche Bedeutung der Korallenschleim tatsächlich im Stoffkreislauf des Riffs hat. Dazu analysierten die Wissenschaftler den gesamten Weg des Schleims, angefangen in dem Moment, wenn er sich von der Koralle löst, über seine Schwebephase im Wasser, die auch mit dem Einfangen von Partikeln verbunden ist, bis hin zu seinem Abbau im Carbonatsand der Rifflagune. Die Schleimproduktion ist beeindruckend: Pro Quadratmeter Riff sondern allein die Korallen der Gattung Acropora 1,7 Liter pro Tag ab. Handelt es sich um einen Tag mit einer Trockenfallperiode, steigt diese Menge sogar bis auf 4,8 Liter.
Zwischen 56 und 80 Prozent des abgegebenen Schleimes lösen sich im Wasser auf und dienen als Nahrungsquelle für im Wasser lebende Mikroorganismen. Der übrige gelartige, transparente Schleim bildet zunächst lange Fäden und dann milchige Filme an der Wasseroberfläche, die schließlich zu zentimeterdicken Schleimteppichen zusammengeschoben werden. In diesen Teppichen, die bis zu 50 Quadratmeter groß sein können, fanden die Wissenschaftler unter anderem Planktonalgen, Fadenalgen, Kleinkrebse, Kammerlinge, Fischeier, die zusammen für die gelbliche Farbe der Schleimaggregate verantwortlich sind. Nach wenigen Stunden hat ein solcher Teppich so viele Partikel gefangen, dass er zu zerfallen beginnt und einzelne Aggregate schnell zum Meeresboden der Rifflagune sinken.
Die Tiere und Mikroorganismen der Rifflagune fressen und verarbeiten die auf diese Weise angereicherten Schleimaggregate und setzen bei ihrem Stoffwechsel dann wichtige Nährstoffe (wie Ammonium oder Phosphat) frei. Durch diesen Mechanismus fördern Korallen also das vielfältige Leben im Riffökosystem und gewinnen dabei sogar einen Teil ihrer durch den Schleim abgegebenen Nährstoffe wieder zurück.
Sinkt bei Ebbe der Wasserspiegel, verhindert der Riffgürtel um die Lagune, dass das Wasser schnell wieder ablaufen kann. Ein Teil des eingeschlossenen Wassers wird dabei durch den durchlässigen Sand der Lagune sowie den porösen Sockel des Riffgürtels aus der Lagune gepresst. Dadurch gelangt gelöster und gallertartiger Schleim in das Sediment. Durch Inkubationsexperimente konnten die Wissenschaftler schließlich beweisen, dass die Lebensgemeinschaft des Lagunensediments den Schleim mit hoher Effizienz verwertet. Nach Eintreten der Flut werden die aus dem Abbau des Schleims entstandenen Nährstoffe wie Phosphat und Ammonium aus dem Sediment gespült und stehen den Zooxanthellen der Korallen sowie anderen pflanzlichen Organismen wieder zur Verfügung. Damit schließt sich der Kreis.
Die Bremer Wissenschaftler haben damit einen Prozess in der Natur aufgedeckt, durch den nicht nur lebensnotwendige Nährstoffe im Riffökosystem zurückgehalten werden. Mehr noch, da der Schleim auch viele Schwebstoffe, die durch das Riff treiben, einfängt, wird das Nahrungsangebot im Ökosystem sogar noch erweitert. Eine Bilanzierung zeigt, dass dieser Mechanismus allein 14 bis 26 Prozent des Kohlenstoff-, 12 bis 22 Prozent des Stickstoff- und 2 bis 3 Prozent des Phosphorverbrauches der Rifflagune abdeckt. Damit handelt es sich bei Korallenschleim um eine sehr wichtige Komponente im Stoffkreislauf eines Korallenriffs, der Riffsaum und Lagunensediment zu einer wirkungsvollen Einheit verbindet.
© Max-Planck-Gesellschaft
Die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) ist eine vorwiegend von Bund und Ländern finanzierte Einrichtung der Grundlagenforschung. Sie betreibt rund achtzig Max-Planck-Institute.
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