ZMT - Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung

Mathematische Modellierung von Kalzifizierung in Korallen

Korallen bilden Skelette aus Kalziumkarbonat, die über Jahrhunderte und Jahrtausende ganze Riffsysteme formen. Korallenriffe sind die Basis für  viele der artenreichsten und produktivsten Ökosysteme der Erde. Der Kalzifizierungsprozess ist abhängig von der Karbonatchemie im Ozean, die derzeit durch anthropogene CO2-Emissionen und dadurch resultierender Ozeanversauerung gestört wird. Mit diesem Langzeitprojekt wollen wir unser Verständnis der physiologischen und biogeochemischen Prozesse verbessern, die Kalzifizierung antreiben, indem wir Laboruntersuchungen in mathematische Modellierung einbinden.

Korallenpolypen können das Ausscheiden von Kalziukarbonat aktiv kontrollieren, was durch täglich und saisonal variierende Wachstumsraten belegt ist, die zu unterschiedlichen Dichtebändern ähnlich wie Baumringe führen. Durch diese biologische Kontrolle können einige Korallen sogar in untersättigten Gewässern kalzifizieren. Andere Korallen hingegen sind sehr sensibel gegenüber Schwankungen in der Ozeanchemie und können dadurch negativ durch Ozeanversauerung und andere begleitende Stressfaktoren beeinflusst werden. Unser Ziel ist es, die Variabilität der physiologischen Kontrolle der Kalzifizierung zu verstehen, um einschätzen zu können, wie Korallengemeinschaften in der Zukunft beeinträchtigt werden.

Der aktive Transport von Ionen benötigt Energie und Kalzifizierung wird daher als energetisch teurer Prozess eingeschätzt. Anhand unseres mathematischen Modells können wir die energetischen Kosten der Kalzifizierung mit anderen metabolischen Prozessen vergleichen.