Stenede koraller bruger et raffineret indbygget ventilationssystem til at beskytte sig mod miljøbelastninger

Efterhånden som vandet bliver varmere, fortsætter fænomenet "koralblegning" med at brede sig. Alligevel er ikke alle koraller lige modtagelige. Et internationalt hold ledet af Cesar Pacherres og Moritz Holtappels fra Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) i Bremerhaven og Soeren Ahmerkamp fra Max Planck Institute for Marine Microbiology i Bremen kan have fundet forklaringen:ved hjælp af små filamenter (cilia), kan koraller påvirke strømmene i deres umiddelbare nærhed og beskytte sig selv mod skadelige iltkoncentrationer, som eksperterne rapporterer i tidsskriftet Current Biology .

Koralrev er ikke kun et af de mest biodiverse økosystemer på vores planet; de er også blandt de økonomisk vigtigste. "For eksempel er de ekstremt vigtige for fiskeri og turisme," siger Moritz Holtappels. "Og som bølgebrydere leverer de væsentlige tjenester til kystforvaltning." Eksperterne er derfor meget bekymrede over den nuværende status for disse værdifulde undersøiske byer, som samtidig står over for en række forskellige trusler:overgødskning og forsuring af havet samt alt for intensivt fiskeri. For at gøre tingene værre, fører klimaændringer i stigende grad til den frygtede "koralblegning."

Dette sker, når vandet bliver for varmt til rev-byggere. De fleste af de små polypper, der skaber disse imponerende calciumcarbonatformationer, lever i symbiose med alger tilhørende dinoflagellaterne. De tilbyder disse organismer beskyttelse og modtager til gengæld energirigt sukker og andre produkter, som deres "lejlighedsfæller" producerer af kuldioxid og vand ved hjælp af sollys. Men denne proces, kendt som fotosyntese, kan blive problematisk, når temperaturerne stiger for højt. I stedet for at forsyne korallerne med energi, frigiver algerne skadelige stoffer. Som reaktion herpå "driver" polypperne dem, hvilket får korallerne til at miste deres farve - og i mange tilfælde dør fuldstændigt. "Men dette sker ikke for alle korallerne i et rev," forklarer Cesar Pacherres. "Nogle bleges hurtigt, andre slet ikke." Hvad forklarer forskellen i svar?

For at finde ud af det, kiggede forskerne nærmere på det komplekse forhold mellem den stenede koral Porites lutea og dens grønne naboer. Tilsyneladende er et problem, som denne undervands "delte lejlighed" står over for, at algernes fotosyntese frigiver store mængder ilt. Selvom det er afgørende for de fleste flora og fauna, kan for meget ilt være farligt, især i varmt vand. Når koncentrationen er for høj, behandler algens fotosynteseorgan i stigende grad ilt i stedet for kuldioxid. Dette er ikke kun mindre effektivt med hensyn til at generere energi; det producerer også farlige iltradikaler, som kan skade celler. "Når der er for meget sollys, er det svært for koraller at slippe af med dette overskud af ilt," siger Pacherres. "Lav vandbevægelse og høje temperaturer forværrer denne effekt, kendt som oxidativ stress, som i vid udstrækning anses for at være hovedårsagen til koralblegning."

Ved hjælp af innovative metoder fulgte eksperterne iltens spor. Det, de lærte, var, at algerne, der producerede ilten, på ingen måde var ensartet fordelt blandt de undersøgte koraller. Algerne var langt tættere i nogle områder end i andre. "Vi forventede at finde de højeste iltkoncentrationer i vandet over disse fotosyntese-hotspots," siger Søren Ahmerkamp. "Men til vores store overraskelse var det modsatte sandt."

Dette fund er i modstrid med den konventionelle teori om masseoverførsel mellem koraller og deres omgivelser:Indtil for nylig havde antagelsen været, at når først frigivne stoffer forlod det pågældende væv, flyttede de simpelthen fra områder med højere koncentrationer til dem med lavere koncentrationer via diffusion. Men hvis det var sandt, burde forskerne have fundet de højeste iltkoncentrationer, hvor der blev produceret mest ilt. Den eneste forklaring på et andet mønster er, hvis korallerne aktivt transporterer elementet andetsteds. Og takket være banebrydende overvågningsteknologier ved de nu præcis, hvordan det gøres.

"Tricket er, at de små hår, eller cilia, på korallernes overflade, når de flyttes i forening, skaber små hvirvler," forklarer Ahmerkamp. På den måde kan polypperne forme lokale strømme for specifikt at ventilere de områder, der er rige på alger. For at gøre det leder de iltfattigt vand fra oven til de områder med den højeste algetæthed, hvor det bliver ladet med ilt. Til gengæld flyder den opadgående del af den producerede hvirvel væk fra korallerne og frigiver sin belastning højere oppe i vandsøjlen. Ved hjælp af en computermodel simulerede forskerne samspillet mellem diffusion og ciliær virkning på korallernes overflade. Som simuleringen viser, ved at producere disse lokale hvirvler nær algerne, kan stenede koraller halvere det område af deres overflade, der er udsat for kritiske iltkoncentrationer.

"Disse fastsiddende koraller er derfor ikke fuldstændig prisgivet deres havmiljø, som man tidligere har troet," siger Moritz Holtappels. At påvirke masseoverførslen med deres omgivelser på en målrettet måde og blæse overskudsilt væk, kan være afgørende for disse organismer - især dem, der vokser i farvande med lidt eller ingen strøm. Det er dog højst sandsynligt, at ikke alle koraller har et så raffineret ventilationssystem. Dette kunne forklare, hvorfor nogle gennemgår mere ekstrem blegning end andre som reaktion på ugunstige forhold. + Udforsk yderligere

Modeller viser koraller, der er mere modstandsdygtige over for havopvarmning, hvis de bytter til mere varmebestandige alger