Neue Hinweise entstehen auf wie Korallen bleichen

Rund um den Globus Leben Riff-Gebäude Korallen in Symbiose mit Algen, die die Tiere mit Nahrung und ihre legendären brillante Farbe. Aber Umweltstress – hohe Temperaturen, vor allem – können Korallen zu töten, indem veranlaßt, "bleach", ein Prozess, in dem sie verlieren ihre lebenswichtigen Algen Freunde und geisterhafte weiß.

Wissenschaftler haben lange gedacht, dass fehlerhafte Algen Photosynthese (der Prozess, der Licht verwendet, um Lebensmittel) letztlich löst Korallenbleiche, aber neue Forschung zeigt nun, dass erhebliche bleichen kann auch auftreten, wenn Hitze betonte Korallen nicht dem Licht ausgesetzt sind (z. B. nachts).

Die Studie, veröffentlicht heute (Sept. (5) in der Fachzeitschrift Current Biology, legt nahe, dass verschiedene molekulare Mechanismen Korallenbleiche Funken können und, dass bestimmte Strategien vorgeschlagen, um zu verhindern, Bleichen, wie Korallen aus dem Sonnenlicht Abschirmung, wenn Wassertemperaturen hoch sind, neu bewertet werden müssen.

"Die Ergebnisse, die machen uns überdenken, wie Korallen Sanierung erreicht werden könnte,", sagte Studienautor Blei Arthur Grossman, ein Algen Physiologe an der Carnegie Institution for Science in Kalifornien. "Als wir mehr über die Mechanismen beteiligt, Korallenbleiche, können wir in der Lage, die Situation ein bisschen mehr zu verbessern werden." [Bilder: eine Reise in die Korallen Dreieck]

Korallenriffe in Gefahr

Korallenriffe werden manchmal "Regenwälder des Ozeans" genannt, sind ein wichtiger Teil des aquatischen Ökosystems, Bereitstellung von Nahrung und Unterschlupf für unzählige Meerestiere. Aber Korallenriffe weltweit sind im Niedergang aufgrund einer Reihe von verschiedenen Themen, wie Überfischung, Wasserverschmutzung und Entwicklung der Küstengebiete.

Ein größeres Problem, möglicherweise jedoch atmosphärischem Kohlendioxid. Seit der industriellen Revolution haben Menschen immer mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre geleitet, von denen ein Großteil des Ozeans dann absorbiert. Die daraus resultierenden chemischen Reaktionen verringern Meerwasser pH-Wert, so dass es mehr sauer. "Wenn das Wasser sauer wird, es schwieriger für Korallen Calcium Carbonat für ihre Skelette zu machen", sagte Grossman LiveScience. Ozeanversauerung Korallenwachstum verlangsamt und schwächt die Riff-Infrastruktur, so dass es mehr anfällig für Erosion und Raubtiere.

Erhöhten atmosphärisches Kohlendioxid wirft auch die globalen Temperaturen zu Korallenbleiche führt – der Zusammenbruch der symbiotischen Beziehung zwischen Korallenpolypen und einzellige Algen, Zooxanthellen. Normalerweise liefern Algen Korallen mit Sauerstoff, Glukose, Glyzerin, Aminosäuren und andere Nährstoffe, während Korallen Algen schützen und füttern sie die Verbindungen, die sie für die Photosynthese benötigen.

Bis jetzt die vorherrschende Theorie hinter Korallenbleiche erklärte, dass, wenn die Wassertemperatur zu hoch ist, ist der photosynthetischen Apparat der Algen – die Chloroplasten – ist nicht in der Lage, einfallende Licht effizient zu verarbeiten. Die Algen zunächst mit der Herstellung von toxischen, reaktive Sauerstoff-Moleküle während der Photosynthese, die Interaktion mit und Algen Membranen und Proteine zu stören. Die überschüssige Sauerstoff reagieren auch mit dem Wasser, Wasserstoffperoxid, produzieren das Korallengewebe schadet.

Nach einer Weile trennen die Algen von den Korallen, obwohl Wissenschaftler sind sich nicht sicher, wenn die Korallen die Algen zu vertreiben oder die Algen die Korallen aufzugeben. Ohne die Algen Korallen werden gebleicht und werden sterben, wenn sie schnell wieder Zooxanthellen erfordern.

Hitze-betonte Algen

Grossman und seine Kollegen gefragt, ob Korallenbleiche noch auftreten können, wenn Algen Hitze gestresst sind und in der Dunkelheit, wenn die photosynthetische Maschinerie ausgeschaltet ist. Um dies herauszufinden, sie zuerst getestet wie ein Modellsystem — die Seeanemone, überwachenund die Algen Symbionten, Symbiodinium – reagiert auf Hitze-Stress.

Sie fanden, dass die Seeanemone seine Algen im Licht und im Dunkeln bei 93,2 Grad Fahrenheit (34 Grad verliert) und die Hitze die Algen photosynthetische Fähigkeiten schädigt; Das heißt, sie sahen, dass die verbleibenden Algen weniger als normal fluoreszieren (Fluoreszenz vorher angegeben wurde und dadurch die Gesundheit der Korallenriffe zu testen). Als das Team die Seeanemonen in ihrer normalen Temperatur von 80,6 Grad F (27 Grad C) zurückkehrte, die Tiere weiterhin für mehrere Tage zu bleichen, aber ihre Algen Bevölkerung ging schlussendlich ihre Vorspannung Ebenen.

Die Forscher erhitzt dann neun Riff-Gebäude Korallen der Gattung Acropora, die von Ofu Island in Amerikanisch-Samoa und vom Monterey Bay Aquarium in Kalifornien kam. Bei 93,2 Graden Fahrenheit, sieben der Korallenarten gebleicht (das Team nicht sicher, ob die beiden anderen Arten unter höheren Temperaturen gebleicht haben würde). [Bilder: bunte Korallen des Great Barrier Reef]

"Das überraschende ist, dass in vielen Fällen das Bleichen in der Dunkelheit so stark war wie es im Licht war", sagte Grossman. "Photosynthese ist nicht notwendig zum Bleichen auftreten, obwohl es bleichen verschlimmern."

Eine anhaltende Geheimnis

Die Forscher vermuten, dass andere Mechanismen auch auslösen können, Korallenbleiche, wie Stickoxid-Moleküle während Hitzestress oder reaktive Sauerstoff-Moleküle, die aus Photosynthese nicht freigegeben.

Eine andere Möglichkeit ist, dass die Hitze stört die Funktionen der Algen und Korallen Membranen, wodurch die Symbionten Nährstoffe untereinander weitergeben. In diesem Fall erkennen die Korallen oder Algen, dass sie nicht bekommen was sie brauchen, so dass sie sich trennen. Es gibt eine gewisse Gültigkeit zu dieser Idee, sagte Grossman – in einem anderen Experiment, das Team entdeckte, dass sie Seeanemonen ihre Algen ausspucken, wenn sie Photosynthese mit einem Medikament nicht mehr bekommen konnte.

Grossman stellt ferner fest, dass die Forschung zeigt, dass Korallen Farbe beim Bleichen wegen des Verlustes der Algen ändern. Einige Wissenschaftler haben bereits vorgeschlagen, dass Korallen weiß machen können, weil die Algen ihre Pigmentierung verlieren, aber Grossman und seine Kollegen festgestellt, dass die Vertriebenen Algen noch pigmentiert wurden.

Die Forscher glauben, dass Auswerfen der Algen im Dunkeln bei Hitze-Stress tatsächlich vorteilhaft für die Korallen sein könnten. "Wenn das Licht kommt am nächsten Tag, wenn Sie noch Algen drin Sie erhalten reaktiver Sauerstoffspezies und schließlich zerstören sich selbst," Grossman erklärt, fügte hinzu, dass irgendwelche Vorteile es zukünftige Arbeit herauskitzeln wird möglicherweise zu Korallenbleiche und beleuchten die Rolle der Genexpression in die Angelegenheit.

"Wir wollen weiterhin auf molekularer Ebene sondieren und versucht, diese spezifischen Mechanismen aufzeigen, die wir diesen ganzen Prozess verstehen", sagte Grossman. "Dann vielleicht wir etwas über Coral bleaching kann."

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