Wer mal Lust hat, zu lesen... meine Facharbeit 1

  • Hi,
    wer mal Lust hat, sich durch meine Facharbeit zu lesen... Fußnoten wollten nicht so mitkopiert werden, aber ignoriert das einfach.





    Vorwort
    Alles im Riff kämpft um Überlebenssicherung der Art, um Siedlungsraum und die raren Nährstoffe, doch Steinkorallen der Familie Acroporidae dominieren die oberen Riffzonen. Das wird ihnen durch ihre komplexe Überlebensstrategie ermöglicht.
    Aber Riffe sind stark bedroht und das komplexe System ist empfindlich. Es funktioniert nur, solange das Gleichgewicht nicht gestört wird. Mich beschäftigt nun also die Frage, welche Rolle die Acroporiden im Riff einnehmen und was wäre, wenn sie nicht mehr da wären. Dabei stütze ich mich hauptsächlich auf die Gattung Acropora sp., da diese den größten Anteil im Riff ausmacht und die artenreichste Steinkorallengattung ist.


    1. Acroporidae


    Die Acropora spp. ist die artenreichste Steinkorallengattung, vorkommend im Indopazifik, Roten Meer und Atlantik1. Es liegen bereits Skelettfunde aus der Jurazeit vor, allerdings gab es damals noch kein so großes Artenreichtum2. Heute zählen zur Familie der Acroporidae 3 Gattungen: Acropora mit zwischen 114 (Wallace 1999) und 182 (Veron 2000) Arten3, Montipora mit 73 Arten (Veron 2000) und Astreopora mit 124. Noch lange nicht alle Arten sind beschrieben. Es gibt zahlreiche Hybriden. Die Zuordnung einer Koralle zu den Acroporiden jedoch ist recht einfach, da die wesentlichen Merkmale sehr ähnlich sind.
    Ich will meinen Focus weitgehend auf die Acropora spp. legen. Acropora-Kolonien sind meist verzweigt aufgebaut, weswegen die Koralle auch den deutschen Namen Geweihkoralle bekommen hat. Sie können aber auch plattenförmig wachsen wie z.B. A. orbicularis und A. branchi5. Die Wuchsform und Farbe hängen stark von abiotischen Faktoren wie Strömung und Lichtintensität ab¹². Veron ordnete die Acropora-Korallen anhand ihrer Skelettform in 38 Gruppen6.
    Der Skelettaufbau ist spezifisch: Die Kelche, auch Koralliten genannt, die die weichen Polypen schützen, sind deutlich erkennbar und feine Linien ziehen sich über Koralliten und Coenosteum. Das Skelett besteht aus Kalziumkarbonat7.
    Acroporiden wachsen schnell (10 - 20 cm im Jahr8).
    Axiale Koralliten (Wachstumsspitzen) beinhalten keine Zooxanthellen, im Gegensatz zum Coenosteum und den radialen Koralliten (Kelche)9. Wachstumsspitzen sind meist weiß oder heben sich farblich vom restlichen Gewebe ab. Axialkoralliten werden im Wachstumsprozess immer weiter nach oben verschoben. Sie erzeugen durch Teilung Polypen, die dann zu Radialkoralliten werden. Dabei können auch Radialkoralliten zu Axialkoralliten werden und einen neuen Ast bilden10.
    Aufgrund der durch Zooxanthellensymbiose entstehenden starken Angewiesenheit auf Licht wachsen sie fast ausschließlich auf dem Riffdach11.
    Sie vermehren sich entweder durch Fragmentierung (z.B. durch Stürme) oder sexuell. Dabei gibt es meist einen Tag, an dem Korallen bei Sonnenuntergang synchron laichen. Wann dieser Tag ist, hängt von Temperatur und Tageslänge (Jahreszeit) ab12.
    Es gibt aber auch die Theorie, dass Estradiol 17 b, ein Hormon, für die Synchronisation verantwortlich ist. Während des Massenablaichens ist ein erhöhter Wert Estradiol 17 b messbar. Die Korallen einer Art geben zur gleichen Zeit ihren Laich ins freie Wasser. Dabei laichen viele Korallenarten, aber auch z.B. Seeigel, gleichzeitig ab, um den Verlust durch Fraß durch Menge zu kompensieren. Je nach Acroporaart sind es getrennt Spermien und Eizellen oder Pakete aus beidem. Korallen können nur laichen, wenn sie geschlechtsreif sind, also Keimzellen gebildet haben13. Das tun sie jedoch nur, wenn sie ihre maximale Größe schon erreicht haben und kaum mehr Energie für Wachstum aufwenden.
    Auch eine Vermehrung über Polypen-Ausbürgerung ( polyp bail-out) ist möglich14. Dabei verlässt ein Polyp die Kolonie, siedelt sich an Substrat, das er durch Schwimmen im Freiwasser erreicht hat, an und wird selbst zu einem neuen Korallenstock15.
    Durch ihre starke Kalkproduktion tragen Acroporidae erheblich zur Riffbildung bei, sie sind hermatypisch. Wenn sich Steinkorallen ansiedeln, entsteht zunächst ein Saumriff, das sich durch das Korallenwachstum zu einer Riffplatte mit Riffkante vergrößert. Dort wachsen die Korallen jedoch besser, sodass sie sich vor der Riffkante zurückbilden und eine Lagune entsteht.
    Dieser Prozess kann soweit ablaufen, dass ein Barriereriff entsteht16.


    2. Abiotische Umweltbedingungen und deren Wirkung auf die Korallen


    Durch ihren Platz auf dem Riffdach stehen Acroporiden unter hoher Sonneneinstrahlung (um 50.000 - 70.000 Lux an der Wasseroberfläche)17. Nur vereinzelt finden wir sie auf dem Innenriff. Zooxanthellen synthesieren Pigmente zum UV-Schutz, die an die Koralle abgegeben werden18. Auch Farbpigmente der Koralle dienen dem Schutz vor zu starkem Licht, das sonst die Photosyntheserate der Zooxanthellen zu sehr steigern würde und damit deren Vermehrung. Die Folge wäre ein Hungern der Koralle.
    In den Tiefen, in denen Acropora-Korallen vorkommen, liegt der größte Teil des Lichtspektrums zwischen 400 und 500 nm, also im blauen bis grünen Bereich. Mit zunehmender Tiefe nehmen grün und rot ab19. Fluoreszierende Pigmente absorbieren den blauen bis violetten Bereich zwischen 360 nm bis 500 nm. Sind fluoreszierende Chromoproteine über den Zooxanthellen, so schützen sie diese vor zu starkem Licht. Befinden sie sich unter den Zooxanthellen, so können sie den Algen Strahlung zurückgeben. So können auch photosynthetisch nicht nutzbare Strahlungsbereiche nutzbar zurückgestrahlt werden (Reemission).
    Die besonders farbigen, nicht fluoreszierenden Chromoproteine absorbieren im Rot-Grün-Bereich. Sie sind direkt durch bestimmte Spurenelemente beeinflussbar. Je größer die Lichtintensität ist, desto bunter erscheinen viele Acroporiden, was auf die Lichtschutzfunktin dieser Pigmente schließen lässt20.
    Auch die Strömung ist stark. In der Flachwasserzone ist sie turbulent, tiefer im Riff laminar (gleichmäßig)21.
    Darauf sind dichte Acropora-Stöcke auch angewiesen, da sonst kaum noch Wasserbewegung an die weiter innen gelegenen Polypen kommt und so der Gasaustausch dort nicht mehr stattfinden kann22. Die dichten Korallenstöcke in den Strömungszonen fangen aber auch Wellen ab und schützen so das Riff vor Zerstörung23.
    Wenn das Wasser bei Ebbe zurückgeht, fallen die Spitzen der Korallen trocken. Polysaccaridschleim schützt sie vor dem Austrocknen in der Sonne, gleichzeitig sind die Polypen eingezogen. Auffällig ist, dass in diesen Bereichen keine Schwämme vorkommen, die sehr empfindlich auf den Kontakt mit Luft reagieren24.
    Das Wasser in den Riffen ist sehr nährstoffarm, sowohl an organischen als auch an anorganischen Stoffen (Nitrat 0,006 - 0,3 mg/l, Phosphat 0,003 - 0,17 mg/l in Australischen Riffen). Fast alle Nährstoffe im Riff sind nicht frei verfügbar, sondern finden sich in den Riffbewohnern. Durch die Symbiose mit Zooxanthellen der Gattung Symbiodinium bekommt die Koralle trotzdem genug Nährstoffe, um wachsen zu können (Translokation)25. Die Skelettbildung wird außerdem gefördert, indem die Algen das Kohlenstoffdioxid aufnehmen. Dies führt zur Dissoziation von Kalziumhydrogencarbonat zu schnell zu Wasser und Kohlenstoffdioxid zerfallender Kohlensäure und Kalziumkarbonat. Das Skelett hat eine komplexe Struktur aus Kalzium-, Magnesium- und Strontiumkristallen26.
    Der Kalziumgehalt liegt bei etwa 420 mg/l, Magnesium um 1280-1400 mg/l, Strontium 7,8 mg/l.
    Eines der häufigsten Elemente im Meerwasser ist Magnesium mit etwa 1280-1400 mg/l. Es verhindert, dass das Kalzium zum Feststoff ausfällt, indem es an der Oberfläche verhindert, dass es zur Bildung großer Kalziumkarbonatkristalle kommt. Direkte Verbraucher von Magnesium sind Weichkorallen und Kalkalgen27.
    Ein hoher Phosphatwert (ortho-Phosphat), beispielsweise durch Abwasserleitung ins Meer, wirkt hemmend auf die Kalksynthese und damit das Wachstum der Koralle. Phosphat geht leicht Verbindungen mit Kalzium ein, das ein wesentlicher Bestandteil der Korallenskelette ist. Die Symbiosealgen helfen den Korallen, indem sie Phosphat aufnehmen28.
    Eine viermonatige Versuchsreihe zum Wachstum unter verschiedenen Phosphatgehalten des Wassers an Acropora muricata zeigte allerdings bei höchstem Phosphatgehalt (0,5 mg/l) das stärkste Korallenwachstum und die höchste Skelettdichte. Forscher vermuten, dass dies von der höheren Zooxanthellendichte verursacht wurde, durch die die Koralle mehr Nahrung bekam29. Über einer Konzentration von 0,05 mg/l sinkt jedoch die Fähigkeit der hermatypischen Korallen zur Kalksynthese30. Phosphat wird im Meer von Algen aufgenommen, aber auch ein Teil von Kalzium ausgefällt. So kommt es zu solch geringen Konzentrationen im Wasser. Eine zu geringe Konzentration ist jedoch auch problematisch, da viele Organismen unter 0,03 mg/l Phosphat von diesem abhängig sind und beispielsweise planktonische Organismen, von denen sich die Acroporiden nachts ernähren, sich nicht so gut vermehren können31.
    Auch ein erhöhter Nitratgehalt ist schädlich, denn dabei entsteht auch immer eine gewisse Menge an Salpetersäure, die auf Kosten der Alkalinität abgepuffert wird. Diese liegt üblicherweise um 6-7 °dH. Korallen nutzen Bikarbonate aus ihr, indem sie diese in Karbonate umwandeln, zum Aufbau ihres Skelettes32.
    Ein zu starkes Fallen der Alkalinität hat auch ein Fallen des pH-Wertes zur Folge. Dies ist besonders in verschmutzten Regionen von Bedeutung, da viele Schwermetalle bei höherem pH unlöslich sind33.

Jetzt mitmachen!

Du hast noch kein Benutzerkonto auf unserer Seite? Registriere dich kostenlos und nimm an unserer Community teil!