ZMT - Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung

Projektbeschreibung
Skleraktinische Korallen bilden die Grundlage von Korallenriffen. Ihr ökologischer Erfolg ist das Ergebnis einer endosymbiotischen Verbindung mit photoautotrophen Algen (im Folgenden Symbionten genannt). Hohe Wassertemperaturen veranlassen die Korallen, ihre Symbionten auszustoßen, ein Phänomen, das als Bleichen bezeichnet wird und die größte Bedrohung für die Ökosysteme der Korallenriffe darstellt. Da einige Symbionten wärmetoleranter sind als andere, kann ein Wechsel der Symbionten (d.h. eine Verschiebung der Symbiontengemeinschaft innerhalb des Korallenwirts) einen Akklimatisierungsmechanismus des Korallen-Algen-Komplexes bei der globalen Erwärmung darstellen. Diese Hypothese stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die erhöhte Wärmetoleranz auf Kosten von Einbußen bei wichtigen physiologischen Funktionen geht. Darüber hinaus sind die physiologischen Mechanismen, die der Veränderung der Symbionten und der damit verbundenen Anpassungs-fähigkeit der Korallen an den Wärmestress zugrunde liegen, noch nicht ausreichend bekannt.

Wir planen, experimentelle Ökologie mit mathematischer Modellierung zu kombinieren, um die Mechanismen und die Umweltbedingungen zu ermitteln, die den Symbiontenwechsel vorantreiben, und die Auswirkungen des Wechsels auf die Korallenfunktionen zu bewerten.

Ansatz
Wir wollen untersuchen, ob die durch die Bleiche hervorgerufenen Licht- und Wärmestressbedingungen für die Auslösung von Symbiontenveränderungen wesentlich sind. Durch die Zugabe von thermisch toleranten Symbionten in gebleichte Korallenkulturen werden wir testen, ob die Erholung von der Bleiche den Erwerb neuer Symbionten oder die interne Umverteilung von Symbionten beinhaltet. Die mathematische Modellierung wird die aus den Laborexperimenten gewonnenen relevanten Informationen in einen breiteren und flexibleren Simulationskontext integrieren.

Anhand von numerischen Experimenten können wir verschiedene Hypothesen zur Akklimatisierung von Korallen im Zusammenhang mit der Veränderung von Symbionten und deren Auswirkungen im Kontext unterschiedlicher Umweltbedingungen untersuchen. Unser Projekt wird ein neues Licht auf die Fähigkeit von Korallen werfen, auf Umweltstörungen zu reagieren, und zur Entwicklung innovativer Strategien beitragen, die das Funktionieren von Korallenriffen unter dem Einfluss des Klimawandels unterstützen.