Gibt Korallenriffen eine Zukunft

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[29.01.2016] Forscher der Korallenschutz-Organisation SECORE International, der meeresökologischen Forschungsstation Carmabi auf Curaçao und ihrer Partner züchteten Nachwuchs der stark gefährdeten, karibischen Elchgeweihkoralle Acropora palmata. Dazu haben sie Keimzellen der Korallen-Schlüsselart im Riff gesammelt und im Labor befruchtet. Nun sind die ersten Jungkorallen erwachsen geworden – sie haben ihre Geschlechtsreife erlangt und zum ersten Mal gelaicht. Über ihren Erfolg berichten die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Bulletin of Marine Science.

“Vor vier Jahren haben wir Keimzellen der stark gefährdeten Elchgeweihkoralle im Riffe gesammelt, sie im Labor befruchtet und die entstandenen jungen Korallen nach einem Jahr zurück ins Riff ausgepflanzt“, berichtet Valérie Chamberland, Korallenriff Ökologin bei SECORE und Carmabi. „Drei Jahre später hatten die Kolonien einen Durchmesser von 30 bis 40 Zentimeter erreicht und beteiligten sich am Massenlaichen der Korallen, das jährlich in nur wenigen Nächten stattfindet. Zum ersten Mal haben gezüchtete Elchgeweihkorallen die Geschlechtsreife erreicht.“

Fotos: Wachstum einer Elchgeweihkoralle bis zur Geschlechtsreife. links) zwei Wochen alter Korallenrekrut; Mitte) vier Jahre alte Elchgeweihkoralle, ausgepflanzt ins Riff; rechts) bereit zum Laichen - der Pfeil zeigt Korallenpolypen die kurz davor sind ihre Keimzellen ins Wasser abzugeben.

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Die Elchgeweihkoralle ist eine der wichtigsten, wenn nicht gar die wichtigste Korallenart in der Karibik. Früher hat die Elchgeweihkoralle mit ihrer beeindruckenden Größe und ihren ausladenden Verzweigungen ganze Wälder in den Flachwasserzonen gebildet und diente bei den häufigen, tropischen Stürmen als natürlicher Küstenschutz. Ihre Wälder waren das Heim unzähliger Riffbewohner, einschließlich wichtiger ökologischer und wirtschaftlich bedeutender Fischarten. Der massive Niedergang der Elchgeweihkoralle hat dazu geführt, sie als eine der ersten Korallenarten auf der Roten Liste der IUCN (The International Union of Nature Conservation Red List of Threatened Species) als stark vom Aussterben bedroht einzustufen. Insgesamt haben die Riffe der Karibik in den letzten vier Jahrzehnten 80% ihrer Korallen eingebüßt. Lokale Umweltschutz-Organisationen haben sich deshalb die Wiederbesiedlung verwaister Riffe zum obersten Ziel gesetzt. Da die Elchgeweihkoralle in der Karibik eine ökologische Schlüsselfunktion einnimmt, konzentrieren sich Initiativen zur Verbesserung des Umweltzustandes karibischer Riffe häufig auf diese Korallenart.

Fotos: oben) Korallenriff in Curaçao mit einem Schwarm Doktorfische und Elchgeweihkorallen (Acropora palamata) im Hintergrund; unten) verwaistes Korallenriff auf Curaçao, auf dem Meeresgrund liegen zerfallene und mit Algen überwucherte Skelette von Elchgeweihkorallen, die Ende der 70iger Jahren abgestorbenen sind.

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SECORE und Carmabi starteten im Jahr 2010 ein Forschungsprojekt, das von internationalen Partneraquarien unterstützt wird. Langfristiges Ziel der Wissenschaftler und Aquaristen ist es, eine große Anzahl von Elchgeweihkorallen Nachwuchs zu züchten, diesen in degradierten Riffen anzusiedeln und so die praktisch nicht mehr vorkommende natürliche Vermehrung zu unterstützen. “Unsere Herangehensweise unterscheidet sich grundsätzlich vom üblichen Ansatz zahlreicher Restaurationsinitiativen, die in den letzten Jahren in der Karibik ins Leben gerufen wurden“, erklärt Dirk Petersen, Korallenexperte und Direktor SECORE. „Diese Initiativen benutzen oft Fragmentation, das heißt sie brechen Teile der Mutterkolonien ab, lassen diese in Aufzuchtstationen heranwachsen und transplantieren sie dann ins Riff.“ Obgleich vielerorts angewendet, erlaubt diese Methode keine genetische Rekombination, also das Entstehen neuer Genotypen. Die heranwachsenden Kolonien sind Kopien – Klone – der Mutterkolonie. “Im Gegensatz dazu sammeln wir weibliche und männliche Keimzellen während des Korallenlaichens im Riff und befruchten sie künstlich im Labor. Nach einer kurzen Aufzuchtzeit setzten wir die entstandenen Jungkorallen im Riff aus“, sagt Dirk Petersen.

Elchgeweihkorallen vermehren sich gewöhnlich nur ein-, zweimal im Jahr, meist im August, wenige Nächte nach Vollmond. In diesen Nächten geben die Korallen ihre Keimzellen gleichzeitig ins Wasser ab. Das SECORE-Team sammelt lediglich einen kleinen Teil der freigesetzten Keimzellen ein. Vorsichtig stülpen die Forscher Netze über die Korallenkolonien und fangen die Eier und Spermien Bündel auf. Dann befruchten sie die gesammelten Ei- und Spermazellen in vitro im Labor. Die Korallenembryos entwickeln sich nach wenigen Tagen zu freischwimmenden Larven, die sich bald auf eigens dafür entworfenen Substraten ansiedeln. Nach einer kurzen Aufzuchtzeit setzt das Team die Substrate mit den Jung-Korallen im Riff aus. Wie die von SECORE entwickelten Methoden im Detail funktionieren können Wissenschaftler in der kürzlich erschienenen Veröffentlichung in Global Ecology and Conservation nachlesen.

Fotos: Laichen der Elchgeweihkoralle und Einsammeln ihrer Keimzellen. Kurz vor dem Laichen sind auf der Oberfläche der Elchgeweihkoralle Eier und Spermien Bündel als blass-rosa Bänder zu sehen. Nach der Abgabe werden die Keimzellen mit Sammelnetze aufgefangen.

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“Die Elchgeweihkoralle kann schon mit einem Alter von vier Jahren ihre Geschlechtsreife erreichen. Das ist eine großartige Neuigkeit, wir wissen nun, dass sich die im Labor gezüchteten und zurück ins Riff gepflanzten Korallen bereits nach einer relativ kurzen Zeit am Massenlaichen beteiligen können. Ihre Keimzellen bereichern dann den Genpool der natürlich vorkommenden Populationen”, sagt Valérie Chamberland. Indem SECORE und Partner eine Restaurationsmethode anwenden die auf sexueller Vermehrung und nicht auf der Produktion von Klonen basiert, fördern sie die Bildung neuer Genotypen, die bessere Chancen haben, sich an die heutigen Lebensbedingungen der Riffe anzupassen, als es Kopien von ums Überleben kämpfender Elternkolonien möglich ist. Die im Labor gezüchteten Korallen können also nicht nur den schwindenden Elchgeweihkorallen Bestand aufstocken, sondern auch zur genetischen Vielfalt dieser vom Aussterben bedrohten Art beitragen. Die Forscher geben damit der natürlichen Evolution die Möglichkeit ihren Beitrag zu leisten.

Die aktuellen Ergebnisse der Wissenschaftler lassen wieder Hoffnung auf eine Zukunft der Elchgeweihkoralle aufkeimen. Allerdings kann die Restauration von Korallen keine Wunder vollbringen und Riffe nicht einfach wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen. „Unsere Methoden erlauben es grundsätzlich nur, die natürliche Regeneration zu unterstützen. Die Bedingungen müssen ausreichend gut sein, um das langfristige Überleben der ausgesetzten Korallen zu sichern. Besonders erfolgversprechend sind gut gemanagte Riff-Gebiete in einem verhältnismäßig guten Umweltzustand, in denen jedoch keine Neubesiedelung von Korallen stattfindet. Es ist nach wie vor essentiell, dass wir Korallenriffe besser schützen und lernen, sie nachhaltig zu nutzen“, betont Dirk Petersen. „Wir müssen nun den nächsten Schritt gehen, um unser gewonnenes Wissen auch in größerem Maßstab umsetzen zu können, auf Curaçao und anderenorts in der Karibik. Zu diesem Zweck haben wir zusammen mit unseren Partnern im August 2015 ein Pilotprojekt gestartet.”

Die Arbeit von SECORE wäre nicht ohne die Unterstützung und Mithilfe der Partneraquarien wie dem Curaçao Sea Aquarium, dem Columbus Zoo and Aquarium, dem Pittsburgh Zoo & PPG Aquarium, dem Shedd Aquarium, and dem Henry Doorly Zoo möglich gewesen.

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Fotos:
Paul Selvaggio, Pittsburgh Zoo & PPG Aquarium; Valérie Chamberland, SECORE; Benjamin Mueller, CARMABI; Chamberland et al. 2016; Skylar Snowden, Pittsburgh Zoo & PPG Aquarium

Referenzen
Four-year-old Caribbean Acropora colonies reared from field-collected gametes are sexually mature. (2016) Bulletin of Marine Science, Chamberland VF, Petersen D, Latijnhouwers KRW, Snowden S, Mueller B, Vermeij MJA

Restoration of critically endangered elkhorn coral (Acropora palmata) populations using larvae reared from wild-caught gametes. (2016) Global Ecology and Conservation, Chamberland VF, Vermeij MJA, Brittsan M, Carl M, Schick M, Snowden S, Schrier S, Petersen D

Projektförderung
Die Forschung wurde durch zahlreiche Fördergelder und Spenden unterstützt, unter anderem durch das 7. Forschungs-Rahmenprogramm der europäischen Union (Future of Reefs in a Changing Environment), TUI Cruises und Futouris e.V. und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Wir bedanken uns bei allen Teilnehmern der SECORE Workshops in den Jahren 2011 und 2012 für ihre Unterstützung im Feld!