Alle Storys
Folgen
Keine Story von Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung GmbH mehr verpassen.

Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung GmbH

Kleine Kraftpakete: Wie Rifforganismen den Folgen des Klimawandels widerstehen können

Kleine Kraftpakete: Wie Rifforganismen den Folgen des Klimawandels widerstehen können
  • Bild-Infos
  • Download

Kleine Kraftpakete: Wie Rifforganismen den Folgen des Klimawandels widerstehen können

Eine neue Untersuchung tropischer Foraminiferen zeigt, wie diese kalkbildenden Einzeller auf Ozeanversauerung und -erwärmung reagieren. Die Meeresgeoökologin Dr. Marleen Stuhr vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen leitete die Studie und schließt aus den Ergebnissen, dass die winzigen Rifforganismen den Bedingungen widerstehen könnten, wie sie für die Meere in der Zukunft vorausgesagt werden. An der Untersuchung waren neben dem ZMT auch Forschende des Leibniz-Instituts für Analytische Wissenschaften (ISAS) in Dortmund und der amerikanischen Northeastern University in Boston beteiligt. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Fachmagazin Oceans veröffentlicht.

Foraminiferen sind fast überall in den Meeren zu finden – von der Gezeitenzone bis zu den Tiefseegräben, von den Tropen bis zu den Polen. Einige Arten treiben als Plankton im Wasser, andere leben am Meeresboden. Die winzigen Meerestiere produzieren Kalkgehäuse. Sie tragen zur Entstehung der weißen Sandstrände in den Tropen bei, die größtenteils aus dem Kalk von Korallen, Kalkalgen und Foraminiferen bestehen.

Das Team um Dr. Marleen Stuhr hat eine besondere Gruppe der Einzeller untersucht: benthische Großforaminiferen, die in tropischen Korallenriffen leben. Es ging darum, herauszufinden, wie diese Rifforganismen auf verschiedene Szenarien des Klimawandels reagieren. Dafür wurden Foraminiferen der Art Amphistegina lobifera aus dem nördlichen Roten Meer untersucht.

Neue Aufschlüsse über die Symbiose zwischen Foraminiferen und Algen

Wie tropische Korallen leben diese Foraminiferen in Symbiose mit Algen. Die Algen-Symbionten versorgen ihre Wirtsorganismen mit Energie aus der Photosynthese. Bei veränderten Umweltbedingungen wie etwa erhöhter Wassertemperatur oder steigenden CO2-Konzentrationen ändert sich das Zusammenspiel der Organismen.

Im Meer reagiert das Kohlendioxid aus der Atmosphäre mit dem Wasser zu Kohlensäure, und der pH-Wert des Wassers sinkt – ein Prozess, der als Ozeanversauerung bekannt ist. Während die Algen durch erhöhte CO2-Werte „gedüngt“ werden, kann die Kalkbildung der Foraminiferen durch die Ozeanversauerung erschwert werden. Dies drückt sich auch in einer geänderten Proteinzusammensetzung beider Symbiosepartner aus.

„Wir haben die Foraminiferen zwei Monate lang im Labor erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Um verschiedene Szenarien der Ozeanversauerung zu simulieren, haben wir sie gleichzeitig in Meerwasser mit unterschiedlichen pH-Werten kultiviert“, beschreibt Stuhr die Versuche. „Dann haben wir das Wachstum und die Farbe der Foraminiferen und die Porengrößen in ihren Kalkschalen bestimmt.“ Auch die Algen-Symbionten hat sich Stuhr genau angeschaut. Über die Messung des Chlorophyllgehalts der Algen konnte sie Rückschlüsse auf deren Leistungsfähigkeit ziehen.

„Anhand der verschiedenen Parameter konnten wir sehen, wie die Fitness der Organismen von unterschiedlichen Szenarien beeinflusst wurde, und ob sich die Interaktion zwischen Foraminiferen und Algen veränderte“, erklärt Stuhr. „Eine Proteinanalyse von Wirt und Symbionten zeigte, wie sie sich an neue Umweltbedingungen anpassen und ihnen widerstehen können.“

Widerstandsfähig bei erhöhter Wassertemperatur und Ozeanversauerung

Das Team um Marleen Stuhr fand heraus, dass die untersuchten Großforaminiferen der Art Amphistegina lobifera aus dem nördlichen Roten Meer nicht nur relativ resistent gegen eine Ozeanerwärmung auf 31°C waren, sondern auch gegen CO2-Werte von über 3.000 ppm, was etwa achtmal so hoch wie heute ist und möglicherweise im Jahr 2500 erreicht werden kann.

„Die Widerstandsfähigkeit der Foraminiferen im nördlichen Roten Meer ist höchstwahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass ihre symbiotischen Algen von den erhöhten CO2-Konzentrationen profitieren und ihre Wirte mit mehr Energie versorgen können. So werden die Foraminiferen regelrecht zu kleinen Kraftpaketen“, vermutet Stuhr.

„Die Kombination aus Temperaturerhöhung und steigender Ozeanversauerung scheint zwar die Stabilität der Kalkschalen der Foraminiferen zu reduzieren, da einige Proteingruppen in den Foraminiferen starke Veränderungen aufwiesen. Das zeigt uns, dass die Kalkproduktion potentiell beeinträchtigt und einige Zellprozesse im Zuge der Stressreaktion umgestellt wurden. Aber die Holobionten insgesamt, also Wirtsorganismus und Symbiont, waren nicht stark beeinträchtigt. Stressoren sollten daher nicht einzeln betrachtet werden.“

Das Fazit der Wissenschaftlerin: Obwohl die Kombination aus Ozeanversauerung und -erwärmung bei photosymbiotischen Kalkproduzenten wie den Foraminiferen sehr unterschiedliche und komplexe Reaktionen hervorrief, waren die Effekte auf Wachstum und Vitalität gering.

„Wir vermuten daher, dass Foraminiferen resilient gegenüber den Bedingungen sein könnten, wie sie für die Ozeane für die nächsten Jahrhunderte prognostiziert werden, während viele andere kalzifizierende Meeresorganismen voraussichtlich stärker beeinträchtigt werden“, so Stuhr. „Die Großforaminiferen können daher als Karbonatproduzenten an Bedeutung gewinnen, was für den Erhalt von Sandstränden und den Küstenschutz in tropischen Gegenden essentiell ist. Außerdem können wir vom Zusammenspiel der Symbiosepartner lernen, um so auch Rückschlüsse auf andere Rifforganismen wie Korallen zu ziehen und deren Fortbestand zu unterstützen.“

Publikation:

Stuhr, M., Cameron, L.P., Blank-Landeshammer, B., Reymond, C.E., Doo, S.S., Westphal, H., Sickmann, A., Ries, J.B. Divergent Proteomic Responses Offer Insights into Resistant Physiological Responses of a Reef-Foraminifera to Climate Change Scenarios. Oceans 2021, 2, 281–314. https://doi.org/10.3390/oceans2020017

Fragen beantwortet:

Dr. Marleen Stuhr | AG Geoökologie und Karbonatsedimentologie | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

E-Mail: marleen.stuhr@leibniz-zmt.de

Über das Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

Das Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen widmet sich in Forschung und Lehre dem besseren Verständnis tropischer Küstenökosysteme wie Mangroven, Seegraswiesen, Korallenriffen, Ästuaren und Auftriebsgebieten. Im Mittelpunkt stehen Fragen zu ihrer Struktur und Funktion, ihren Ressourcen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber menschlichen Eingriffen und natürlichen Veränderungen. Mit seiner Arbeit schafft das Institut eine wissenschaftliche Grundlage für den Schutz und die nachhaltige Nutzung dieser Lebensräume. Das ZMT führt seine Forschungsprojekte in enger Kooperation mit Partnern in den Tropen durch, wo es die Entwicklung von Expertise und Infrastruktur auf dem Gebiet des nachhaltigen Küstenzonenmanagements unterstützt. Das ZMT ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Weitere Informationen unter www.leibniz-zmt.de

Andrea Daschner
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: +49(0)421 238 00 - 37
Fax: +49(0)421 238 00 - 30
E-Mail: andrea.daschner@leibniz-zmt.de
Web:  www.leibniz-zmt.de
Soziale Medien:  ZMT auf Twitter, Facebook, YouTube und LinkedIn 
-------------------------------------------------
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) GmbH
Fahrenheitstraße 6
28359 Bremen
Deutschland
Tel. +49 (0)421 238 00 - 0
Fax +49 (0)421 238 00 - 30
 www.leibniz-zmt.de

Sitz der Gesellschaft: Bremen
Registergericht: Amtsgericht Bremen
Handelsregister Nr. HRB 25746 HB
Steuer-Nr. 460/145/09737
USt.-IdNr. DE 266278207
Vorsitzender des Aufsichtsrates: Dr. Volker Saß
Geschäftsführung: Dr. Werner Ekau (kommissarisch), Dr. Nicolas Dittert 
Weitere Storys: Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung GmbH
Weitere Storys: Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung GmbH