Projektbericht „Korallenschutz“ Florida

Auswirkung und Eingliederung des Projekts in den übergeordneten Umweltschutz

Die großzügige Unterstützung der Wolfgang Bösche Tierschutz-Stiftung hat es Mote ermöglicht, zwei wichtige Messgeräte zur Messung der Korallengesundheit, sogenannte Junior-PAMs, zu erwerben und so wichtige Forschungsarbeiten zu Korallengesundheit und -krankheiten durchzuführen, die Motes wissenschaftlich fundiertes Programm zur Wiederherstellung von Korallenriffen unterstützen und gleichzeitig Meereswissenschaftler und Naturschützer auszubilden.

Diese Messinstrumente sind unverzichtbare Werkzeuge, um zu quantifizieren, wie Korallen auf die großen Bedrohungen reagieren, denen Korallenriffe ausgesetzt sind, um diese wertvollen Ökosysteme besser zu verstehen und zu schützen.

Mote konnte die mit den Geldern der Tierschutzstiftung gekaufte Ausrüstung darüber hinaus zur Planung zukünftiger Forschungsprojekte und zur der Beantragung neuer Zuschüsse nutzen, was Motes Fähigkeit, sich Forschungsunterstützung zu sichern, weiter verbessert.

Das Coral Health and Disease-Team von Mote dankt der Wolfgang Bosche Animal Wildlife Foundation aufrichtig für ihren Beitrag zur Erforschung und Wiederherstellung von Korallenriffen.

Einführung

Mit großzügiger Unterstützung der Wolfgang Bösche Tierschutzstiftung konnte das Mote Marine Laboratory (Mote) Ende 2022 drei wissenschaftliche Messgeräte zur Bestimmung der Korallengesundheit, sogenannte Junior-PAMs, für den Einsatz des Korallenkrankheits-forschungsprogramms erwerben.

Mit dieser neuen Ausrüstung konnte das Mote Institut mehrere junge Wissenschaftler in der Verwendung von Junior-PAMs für die Korallenphysiologieforschung einweisen und wichtige Experimente im Rahmen eines internationalen Workshops zur Korallenrestaurierung durchführen.

Diese Experimente umfassten vor allem Messungen der photochemischen Effizienz von Korallen, die für mehrere laufende Forschungsprojekte von großer Bedeutung sind und entsprechend integriert werden konnten.

Ziel dieser Versuchsreihen war zu quantifizieren, wie Korallen auf die größten Bedrohungen reagieren, denen Korallenriffe heute ausgesetzt sind – Krankheiten, Klimawandel, Versauerung der Ozeane und schlechte Wasserqualität (Sedimentation) – und gleichzeitig die Wissenschaftler von morgen auszubilden.

Mit der Unterstützung der Wolfgang Bösche Tierschutzstiftung wurde es uns ermöglicht, zwei Pulsamplituden-modulierte Fluorometer (PAMs) zu erwerben, die die Photosyntheseeffizienz der Algensymbionten einer Koralle messen und für sämtliche Folgestudien essenziell sind.

Ein PAM liefert ein Maß für die Gesundheit der symbiotischen Algen und ihre Beziehung zum Korallenwirt.

Korallenbleiche, ein Zeichen dafür, dass eine Koralle gestresst ist, tritt auf, wenn die Wirtskoralle ihre symbiotischen Algen ausstößt und ihre Farbe verliert, was normalerweise auf überdurchschnittlich hohe Meerestemperaturen zurückzuführen ist.

Bevor eine Koralle die Algen jedoch tatsächlich ausstößt und sichtbare Anzeichen einer Bleiche aufweist, stellen die Symbionten die Fotosyntheseeffizienz ein, wie sie es unter normalen, stressfreien Bedingungen tun würden.

Mit PAMs können Wissenschaftler diesen Stress messen, bevor er für das menschliche Auge sichtbar ist und es für die Koralle bereits zu spät ist.

Dieser Ansatz zur Messung der Korallengesundheit ist eine Standardtechnik, die von Korallenbiologen auf der ganzen Welt verwendet wird, und daher sind diese Instrumente für Motes Korallengesundheits- und Krankheitsprogramm von unschätzbarem Wert.

Mote hat die Junior-PAMs bisher für folgende Zwecke verwendet:

• Datenaufnahme und Gesundheitsmessung verschiedener Korallenarten, die bei der Wiederaufforstung des Korallenriffs verwendet werden
• Bestimmung der Wirkung natürlicher Antifäule-Verbindungen auf die Gesundheit (d. h. die Fotophysiologie) und das Wachstum von Acropora palmata, einer bedrohten Korallenart, die im Mittelpunkt der Bemühungen zur Wiederherstellung von Korallen steht
• Schulung von Forschungspraktikanten im Bachelor- und Masterstudium in der Korallenphysiologieforschung zur Verwendung eines PAMs
• Weiterbildungsworkshop der Gastwissenschaftler in der Verwendung des Junior-PAM im „International Center for Coral Reef Research and Restoration“ von Mote

Ergebnisse

Die Integration des PAM-Fluorometers in die laufende Mote-Forschung hat Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit gegeben, den Umgang mit einem hochmodernen Instrument zur Messung der Korallengesundheit zu erlernen.

Bisher haben zwei Mote-Forschungspraktikanten, ein Mote-Postgraduierte und ein Mote-Absolvent mit den PAMs gearbeitet.

Die Praktikanten wurden in der Verwendung und Anwendung des Junior-PAM im „Coral Health and Disease Programm“ in Motes Sarasota-Einrichtung geschult (Abbildung 1).

Durch die praktische Erfahrung mit der Ausrüstung konnten diese jungen Wissenschaftler ihr Verständnis der Korallenphysiologie vertiefen, indem sie mit dem Junior-PAM Messungen durchführten und die Chlorophyllfluoreszenz beobachteten.

Im Oktober 2022 veranstaltete Mote einen Workshop zur Korallenrestaurierung in seinem „International Center for Coral Reef Research and Restoration“ in Summerland Key, Florida.

25 internationale Teilnehmer kamen zusammen, um von der Mote-Forschung zur Korallenreproduktion und -auspflanzung sowie zur Korallengesundheit und -krankheit zu lernen und ihr neu gewonnenes Wissen in ihren Heimatländern für den globalen Korallenschutz einzusetzen.

Im Bereich „Gesundheit und Krankheit der Korallen“ hat Dr. Courtney Klepac, Postdoktorandin bei Mote, ein thermisches Hitzestressexperiment mithilfe des „Coral Bleaching Automated Stress System“ (CBASS; siehe Abbildung 2) durchgeführt.

Bei diesem Experiment wurden Wiederherstellungskorallen über einen Zeitraum von vier Stunden in mehreren Becken bestimmten Temperaturprofilen ausgesetzt, um Unterschiede in der Hitzetoleranz zwischen Korallen festzustellen und zu ermitteln, welche Korallenarten hitzetoleranter sind und sich so am besten für die Wiederaufforstung der Riffe eignen.

Für dieses Experiment wurde die Korallenbleiche mittels Chlorophyll-Fluorometrie mit dem Junior-PAM gemessen. Das Team für Korallengesundheit und -krankheiten konnte im Rahmen der öffentlichen Umweltschutz- und Aufklärungsarbeit dieses Instrument auch bei Schulgruppen, Gastwissenschaftlern und Teilnehmern eingesetzt werden, die mehr über die Korallenbleiche und die Messung der Bleichreaktionen erfahren möchten.

Die PAMs waren ebenfalls wichtiger Bestandteil in einer Studie zum Einsatz ätherischer Öle mit potenziellen Antifäule-Eigenschaften in der Korallenaquakultur (Abbildung 3).

Eine der Herausforderungen für Korallensanierungsfachkräfte ist die Verschmutzung durch Algen und andere Organismen, die das optimale Korallenwachstum in Korallengärten beeinträchtigt. Die Ziele dieser Forschung bestanden darin, 1) die Antifäule-Fähigkeiten von zwei natürlichen, ätherischen Ölen (Lavendel und Zimt) sowohl einzeln als auch in Kombination zu testen, wenn sie auf Keramikpfropfen verwendet werden, die als Substrat für die Korallen in der Wachstumsphase dienen, und 2) die Wirkung dieser Öle auf die Wachstumsrate und Gesundheit von Acropora palmata zu bestimmen, einer wichtigen Korallenart, die bei der Riffsanierung verwendet wird. Die Forschung wurde von einem Forschungspraktikanten geleitet, der auch die Daten analysierte und präsentierte.

Die Forschung ergab, dass die verschiedenen Behandlungen mit ätherischen Ölen keinen Einfluss auf die Fotosyntheseeffizienz der Acropora palmata hatten (Abbildung 4 oben).

Die Ergebnisse legen nahe, dass die ätherischen Öle die symbiotische Beziehung der Koralle oder die Fähigkeit der symbiotischen Algen zur Photosynthese nicht beeinträchtigten.

Da Korallen bis zu 95 % ihrer Energie von ihren Symbionten beziehen können, unterstützt dieses Ergebnis die Sicherheit ätherischer Öle für die Verwendung in den Keramikstopfen, die zum Heranzüchten von Korallen zur Wiederherstellung verwendet werden, aber möglicherweise nicht die Wirksamkeit dieser Maßnahme.

Die ätherischen Öle verhinderten im Test nicht die Fäule-Aktivität.

Im Gegensatz dazu gab es allerdings signifikante Unterschiede in der photochemischen Effizienz zwischen den Genotypen von Acropora palmata, die nun entsprechend bei der Wahl des Genotyps zur Wiederaufforstung der Riffe beachtet werden kann (Zwei-Wege-ANOVA: p-Wert von <.0001 und F-Wert: 6,961; Abbildung 4 unten).

Projekt Meilensteine

1. PAMs bestellen und erhalten – abgeschlossen im Juli 2022
2. Testen Sie PAMs, um sich mit dem Instrument vertraut zu machen – abgeschlossen im August 2022
3. Schulung von Praktikanten in der Verwendung des PAM zur Beurteilung der Korallengesundheit – abgeschlossen im Sommer 2022 (siehe Abbildung 1)
4. Durchführung von Experimenten mit PAMs zur Messung des Korallen-Holobiontenstresses – abgeschlossen im November 2022 (siehe Abbildung 3)
5. Präsentation der Ergebnisse an der University of Miami Rosenstiel School – abgeschlossen im Mai 2023
6. Abschlussbericht vorbereitet und eingereicht – abgeschlossen im Mai 2023
7. Integration von PAM in von Studierenden geleitete Projekte – abgeschlossen
8. Generierung der Datentabelle mit PAM-Daten für Acropora palmata, gewachsen auf Keramikpfropfen mit verschiedenen natürlichen Antifäule-Komponenten – abgeschlossen.