Stoffkreisläufe in Warm- und Kaltwasserkorallenriffen: die Funktion organischer Korallenexsudate
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die in Original- und Zusatzantrag beschriebenen Arbeiten konnten nahezu vollständig erfolgreich durchgeführt werden. Durch die vier saisonalen Expeditionen an das Nördliche Rote Meer und die dort durchgeführen umfangreichen Arbeiten waren wir in der Lage einen in dieser Auflösung und Vollständigkeit einmaligen Datensatz vorzustellen. Wir konnten dadurch zeigen, dass alle 223 in 44 unabhängigen Inkubationsexperimenten untersuchten benthischen Rifforganismen (Stein- und Feuerkorallen, Quallen sowie benthische Algen) partikuläres organisches Material (POM) in das Umgebungswasser abgaben, und dass Licht- und Nährstoffverfügbarkeit sowie die Wassertemperatur diese Abgabe kontrollieren. Wir konnten einen neuen, sehr kurzgeschlossenen (Sedimentationsradius ≤ 2 m relativ zur produzierenden Koralle) Nährstoffkreislauf über das von Korallen abgegebene POM und starkes Einfangen von Partikeln aus der Wassersäule nachweisen, und dass der in diesem Zusammenhang gemessene schnelle Abbau von organischem Material in den karbonatischen im Vergleich zu den silikatischen Riffsanden offensichtlich nicht nur durch höhere Abundanzen von Mikroorganismen, sondern auch durch unterschiedliche assoziierte funktionelle Gruppen erreicht wurde. Durch den Einsatz von stabilen Isotopenmarkierungen waren wir ausserdem in der Lage neue trophische Verknüpfungen zwischen Nesseltieren und anderen wirbellosen Organismen (Schwebegarnelen, Plattwürmer) zu zeigen. Das Entlassen von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) durch Riffalgen war signifikant höher als durch Korallen während aller Jahreszeiten, ausser im Winter. Unsere chemischen Analysen zeigten, dass benthische Riffalgen vor allem Glucose entlassen, ein Zucker, der sehr leicht von Mikroorganismen abgebaut werden kann. Das von Riffalgen stammende organische Material stimulierte sehr wahrscheinlich aufgrund dieser quantitativen und qualitativen Unetrschiede daher die planktonische mikrobielle Aktivität signifikant mehr im Vergleich zu Korallen. Konsequenterweise war auch die Sauerstoffverfügbarkeit über Riffen mit hoher Algenbedeckung signifikant niedriger als dort wo Korallen dominierten, wie unsere in-situ Messungen mit neuartigen Sauerstoffloggern bestätigten. Unsere in-situ Beobachtungen von Korallen-Algeninteraktionen im Untersuchungsriff zeigten in diesem Kontext ausserdem, dass es zu einer Gewebsschädigung von Korallen in direktem Kontakt mit Algen kommt mit allerdings artspezifischen und jahreszeitlichen Unterschieden. Die Vergleichsuntersuchungen mit Kaltwasserkorallen zeigten zum ersten Mal, dass auch diese azooxanthellaten Korallen POM und DOC in das Umgebungswasser entlassen, und dies in einer Quantität, die im unteren Bereich der Ergebnisse für zooxanthellate Warmwasserkorallen anzusiedeln. Beide, Warm- und Kaltwasserkorallen weisen überraschenderweise ähnliche Kohlenhydratzusammensetzungen auf. Das meiste des von Kaltwasserkorallen entlassene organische Material fand Eingang in den DOC-Pool und war so in der Lage die Aktivität von Mikroorganismen im Umgebungswasser deutlich zu stimulieren. Die von uns gemessenen hohen DOC-Konzentrationen über Kaltwasserkorallenriffen deuten auch darauf hin, dass das von Korallen stammende organische Material organische Kohlenstoffkreisläufe in solchen Lebensräumen steuern kann. Mit Hilfe der von uns gewonnen Ergebnisse fällt es nun deutlich leichter die wichtige Rolle von organischem Material in Korallenriffökosystemen zu verstehen. Es wird deutlich, dass Korallen nicht nur als autogene Riffökosystemingenieure aufgefasst werden müssen, da sie über die Produktion von inorganischem Material (Kalk) Lebensräume für assoziierte Biodiversität zur Verfügung stellen, sonden auch als allogene Riffökosystemingenieure, da sie über die Produktion von organischem Material (POM, DOM) eine ganze Reihe von ökologischen Prozessen steuern, die essentiell sind für das Funktionieren von Warm- und Kaltwasserkorallenriffen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008) Organic matter release by cold water corals and its implication for fauna-microbe interaction. Marine Ecology Progress Series 372: 67-75
Wild C, Mayr C, Wehrmann LM, Schöttner SI, Naumann MS, Hoffmann F, Rapp HT
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(2009) Effects of inorganic and organic nutrient addition on direct competition between hermatypic corals and benthic reef algae in the Northern Red Sea. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 380: 99-105
Haas AF, el-Zibdah M, Wild C
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(2010) Benthic community composition affects O2 availability and variability in a Northern Red Sea fringing reef. Hydrobiologia 644: 401-405
Niggl W, Haas AF, Wild C
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(2010) Carbohydrate composition of mucus released by scleractinian warm and cold water reef corals. Aquatic Biology 10: 41-45
Wild C, Naumann MS, Niggl W, Haas AF
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(2010) Coral mucus release and following particle trapping contribute to rapid nutrient recycling in a Northern Red Sea fringing reef. Marine & Freshwater Research 61: 1006-1014
Mayer FW, Wild C
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(2010) Coral mucus stable isotope composition and labeling: experimental evidence for mucus uptake by epizoic acoelomorph worms. Marine Biology 157: 2521-2531
Naumann MS, Mayr C, Struck U, Wild C
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(2010) Organic matter release by coral reef associated benthic algae in the Northern Red Sea. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 389: 53-60
Haas AF, Naumann MS, Struck U, Mayr C, el-Zibdah M, Wild C
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(2010) Organic matter release by Red Sea coral reef organisms - potential effects on microbial activity and in-situ O2 availability. Marine Ecology Progress Series 411: 61-71
Wild C, Niggl W, Naumann MS Haas AF
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(2010) Organic matter release by the dominant hermatypic corals of the Northern Red Sea. Coral Reefs 29: 649-659
Naumann MS, Haas AF, Struck U, Mayr C, el-Zibdah M, Wild C
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(2010) Seasonal in-situ monitoring of coral-algae interaction stability in fringing reefs of the Northern Red Sea. Coral Reefs 29: 93-103
Haas AF, el-Zibdah M, Wild C
