Wolfgang Klemmstein

Die Wirkung von Hitzestress auf Riffkorallen

Wolfgang Klemmstein

Unterrichtsvoraussetzungen
Ökologie: Temperaturtoleranz (eurytherm, stenotherm), Grundkenntnisse zu Korallen, Angepasstheit, Symbiose, globale Erwärmung
Lösungshinweise und Anforderungsbereiche
Aufgabe 1
Die D-Holobionten von Magnetic Island zeigen erst bei 32 °C eine Reaktion. Die C2-Holobionten von Keppel Island sind bereits bei 31 °C gestresst. Die C2-Holobionten reagieren bei 31 °C sensibler als die C2*-Holobionten von Davies Reef, die wiederum bei 32 °C eine höhere Sterblichkeit haben.
Die Temperaturtoleranz ist beim D-Holobionten im gemessenen Temperaturbereich am größten (eher eurytherm). Die C2-Holobionten sind in der Temperaturtoleranz begrenzter (tendenziell stenotherm).
C2*- und C2-Holobionten existieren bereits bei der Kontroll-Temperatur von 27,5 °C an ihrer Toleranzgrenze. Der C2*-Holobiont hat bei 32 °C eine deutlich schärfere Grenze als C2 und ist somit temperatursensibler.
Das Ausbleichen der Korallen erklärt sich aus dem Verlust der farbgebenden Zooxanthellen. Die Anzahl der symbiontischen Zooxanthellen nimmt bei allen Holobiontentypen mit zunehmender Temperatur ihrer Temperaturtoleranz entsprechend ab. Schließlich sterben die Korallen selbst. (AFB I/II)
Aufgabe 2
Der im Vergleich eurytherme D-Holobiont stammt aus Magnetic Island mit einer durchschnittlichen Wassertemperatur von 29,2  °C, der höchsten der drei Entnahmeorte. D-Holobionten zeigen im Versuch die höchste Temperaturtoleranz. Sie sind an ihren gegenwärtigen Standort angepasst, könnten aber auch in noch wärmerem Wasser leben.
Keppel Island, der Standort des C2-Holobionten, hat mit 27 °C die im Vergleich niedrigste Wassertemperatur. Der stenotherme C2-Holobiont ist an die kühlere Temperatur seines Lebensraums angepasst.
In Davies Reef lebt der C2*-Holobiont bei 28,3 °C eng an der oberen Grenze seiner Temperaturtoleranz und ist gefährdet.
Abb. 2 zeigt, dass C2-Holobionten durch Temperaturerhöhung stärker verwundbar sind als D-Holobionten.
Eine weitere Erwärmung des Ozeans könnte dazu führen, dass die Diversität der symbiontischen Symbiodinium-Kladen auf die selektionsbegünstigte D-Klade reduziert wird. (AFB IIII)
Aufgabe 3
Generell ist eine Diversifizierung der Wirt-Symbionten-Vergesellschaftung festzustellen. Dies gilt für die dominanten Sybiodinium-Kladen wie auch für die Hintergrund-Typen. Vor der Bleiche C2-dominierte Holobionten besitzen danach C2-, C1- und D-Kladen. Als Hintergrund-Typ wurde vorher lediglich die D-Klade registriert, drei Monate danach enthielten die Korallen-Polypen alle drei Kladen als Hintergrund, teilweise sogar mehrere Typen. Nach sechs Monaten zeigte sich eine geringfügige Reduktion der Diversifikation der Symbiontenvergesellschaftung (b, e).
Der deutlich werdende Trend gilt auch für die vor der Bleiche mit der D-Klade vergesellschafteten Kolonien (c, f). Bei den C2-Holobionten mit D-Klade als Hintergrund wurde die Hintergrundklade dominant mit wechselnder C-Klade als Hintergrund (d, g). Insgesamt ist eine Zunahme der D-Klade als dominantem Symbiosepartner festzustellen.
Der Selektionsvorteil der D-Klade dürfte in der in Abb. 2 deutlich gewordenen größeren Temperaturtoleranz liegen. (AFB II)
Aufgabe 4
Durch die Diversifizierung der Symbionten-Kladen mit Dominanz der D-Klade wird kurzfristig die Verwundbarkeit durch weitere Bleaching-Ereignisse verringert, langfristig erfolgt eine positive Selektion der D-Klade, was wiederum zu einer Verringerung der Artenvielfalt führt. (AFB III)
Literatur
Berkelmans, R./van Oppen, M.J.H. (2006). The role of zooxanthellae in the thermal tolerance of corals: a nugget of hope for coral reefs in an era of climate change. Proc. R. Soc. B, 273, S. 23052312
Jones, A.M. u.a. (2008). A community change in the algal endosymbionts of a scleractinian coral following a natural bleaching event: field evidence of acclimatization: Proc. R. Soc. B, 275, S. 13591365

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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Biologie Nr. 437 / 2018

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Friedrich+ Kennzeichnung Abitur & Prüfung Schuljahr 11-13
  • Thema: Ökologie
  • Autor/in: Wolfgang Klemmstein