Korallenbleiche steigert die heterotrophe Nahrungsaufnahme der Korallen in Form von diazotrophen Plankton und Synechococcus
Wer hat publiziert?
Valentin Meunier und weitere Autoren von wissenschaftlichen Einrichtungen in Neu-Kaledonien, Frankreich und Australien
Wann und wo wurde veröffentlicht?
Die wissenschaftliche Arbeit wurde im Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology (ISME Journal) 2019 publiziert.
Was ist das Thema der Publikation?
Die Publikation beschreibt, wie sich Korallen durch eine erhöhte Aufnahme von diazotrophem Plankton (Bakterien und Archaeen) gegen Nährstoffmangel schützen. Der Nahrungsstress entsteht durch den Verlust des symbiontischen Partners, den Zooxanthellen.
Hintergrund & Einführung
Korallen leben in Symbiose mit Algen (den Zooxanthellen) und ergänzen dadurch ihre Ernährung um Produkte, die bei der Photosynthese entstehen. Es wird geschätzt, dass Korallen dabei über die Hälfte ihrer Nahrung durch die Symbionten beziehen können. Die Erwärmung der Ozeane kann dazu führen, dass die Korallen ihre symbiotischen Algen abstoßen, das ist durch die sogenannte Korallenbleiche auch sehr deutlich zu erkennen. Durch den Verlust der Zooxanthellen sterben viele der Korallen ab, aber die erhöhte Aufnahme von diazotrophen Prokaryoten (u.a. Cyanobakterien) kann dem Nahrungsmangel entgegenwirken und scheint eine Überlebensstrategie der Korallen darzustellen. Diazotrophes Plankton zeichnet sich durch die Nutzung von elementarem Stickstoff (N2) aus und ist eine Nahrungsquelle für Korallen.
Die Versuche wurden mit Kolonien der kleinpolypigen Steinkoralle Stylophora pistillata (umgangssprachlich die „Milka-Koralle“) durchgeführt. Eine Gruppe war gesund und unbehandelt, während die zweite Gruppe gestresst und ausgeblichen war. Nun wurde beiden Gruppen natürliches Plankton als Futter angeboten. In diesem Futter war auch diazotrophes Plankton enthalten, welches mit Stickstoff-Isotopen markiert war (15N2). Durch die Nutzung des Stickstoffisotops N-15 ist es möglich, die Herkunft, den Verlauf und die Anreicherung des Stickstoffs nachzuvollziehen.
Es zeigte sich, dass die bleichen Korallen 5 bis 30-mal so viel des Stickstoffisotops aufnahmen wie die ungestressten Korallen. Das Isotop fand sich im Gewebe der Koralle sowie in endosymbiontischen Dinoflagellaten der Gattung Symbiodinium. Offenbar waren also auch in den gebleichten Korallen noch Zooxanthellen vorhanden (Symbiodinium ist die dominierende Gruppe innerhalb der Zooxanthellen). Die Korallen zeigten dabei noch eine Präferenz für die Cyanobakterie Synechococcus, einer Bakterien-Gattung, die von vielen Riffaquarianern zur Bekämpfung von anderen, störenden Cyanobakterien, eingesetzt wird. Die Präferenz für diese Bakterie führen die Autoren auf den hohen Stickstoffgehalt von Synechococcus zurück.
Zusammenfassung
Die Erwärmung des Meerwassers kann zur Korallenbleiche, also dem Verlust endosymbiontischer Protisten, in Korallen führen. Dem Mangel an Nährstoffen scheinen die Korallen durch eine stark erhöhte Aufnahme von Plankton, v.a. diazotrophem Plankton, entgegenzuwirken. Bevorzugt wird dabei offenbar stickstoffreiches Plankton, wie der Gattung Synechococcus, aufgenommen. Das Plankton stellt also eine alternative bioverfügbare Stickstoffquelle dar, welche den Korallen hilft, Nährstoffe zu bekommen und sich u.U. sogar von der Bleiche zu erholen.
Glossar
Diazotrophie: diazotrophe Mikroorganismen können elementaren Stickstoff (N2) als Nahrungsquelle nutzen. Diazotrophie ist bisher nur bei prokaryotischen Organsimen bekannt (Bakterien und Arachaeen)
Symbiodinum: eine Gatttung endosymbiontischer Dinoflagelatten, die in Symbiose mit Korallen leben. Dinoflagelatten („Panzergeißler“) sind meist einzellige Mikroalgen die v.a. in marinen Ökosystemen zu finden sind.
Endosymbiontisch: ein endosymbiontischer Organismus lebt im Körper oder der Körperzelle eines anderen Organismus ohne dabei zu parasitieren. Bei der Symbiose ist das zusammen leben für beide Partner vorteilhaft.
Protist: eine nicht näher verwandte Gruppe von mikroskopischen Eukaryoten, die häufig einzellig sind.
Quellen:
Meunier, Valentine; Bonnet, Sophie; Pernice, Mathieu; Benavides, Mar; Lorrain, Anne; Grosso, Olivier; Lambert, Christophe; Houlbrèque, Fanny
2019/06/27, Bleaching forces coral’s heterotrophy on diazotrophs and Synechococcus, The ISME Journal, 1751-7370, https://doi.org/10.1038/s41396-019-0456-2
Photo by Shaun Low on Unsplash
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