Die Erforschung des anthropogenen Klimawandel im Mittelmeer über längere Zeiträume: die Koralle Cladocora caespitosa als Bioindikator und Archiv für Umwelt- und ökologische Veränderungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Hauptziel dieses Projekts war die Entwicklung der mediterranen Riffbauer-Koralle Cladocora caespitosa als Archiv umweltbezogener und ökologischer Informationen zur Untersuchung und Kontextualisierung der Auswirkungen des Klimawandels im Mittelmeer. Die Hauptinnovation in diesem Projekt betrifft die Verwendung desselben Organismus als lebender Bioindikator für die Auswirkungen des Klimawandels und als Archiv vergangener Umweltbedingungen und ökologischer Prozesse. Diese Arbeiten wurden unterstützt durch die Verwendung der längsten Korallenüberwachungs- und lokalen Temperaturdatenreihen im Mittelmeer (von PI D.K. Kersting gewonnen), die zusätzlich ein einzigartiges Kalibrierungsset bieten. Es wurden verschiedene Ansätze verwendet um Informationen zur Rekonstruktion von Umwelt- und Umweltvariablen zu erhalten. Von Röntgen- und CT-Scans um Information über Wachstumsraten, Skelettstressmarkern und Erholungsstrukturen zu erhalten, bis hin zu geochemischen Analysen (stabile Isotope und Spurenelemente) zur Rekonstruktion von Umwelt- und Umweltbedingungen. Die erneute Analyse der Langzeitdatenreihen zur Korallensterblichkeit und zur lokalen Wassertemperatur zeigte wie der Zusammenhang zwischen positiven thermischen Anomalien und Korallensterblichkeit während der gesamten Reihe von 2002 bis 2019 fortbestanden hat. Die einzigartigen Informationen aus der Langzeit-Überwachung der Korallen auf den Columbretes-Inseln (nordwestliches Mittelmeer) hat es ermöglicht eine neue Überlebens- und Wiederherstellungsstrategie für vorhandene Korallen zu entdecken. Dieser als Verjüngung bezeichnete Prozess war nur aus paläozoischen Korallen bekannt, und unsere Ergebnisse zeigen seine auslösenden Ursachen und seine ökologische Rolle in Zeiten des modernen Klimawandels. Diese Entdeckung eröffnet neue Forschungslinien in der Paläoökologie, der Entwicklung von Korallen und den Reaktionen von Korallen auf Klimaveränderungen. Eine hochauflösende Probenahme von C. caespitosa-Skeletten mit klassischen Methoden (Bohren) zur Durchführung von Stabilen Isotopenanalysen war aufgrund der langsamen Wachstumsraten dieser Koralle nicht möglich. Um dieses Problem zu lösen haben wir eine neue Methode entwickelt mit der das Skelett in Intervallen von 50 µm abgeschabt werden kann, wodurch die Auflösung der Probenahme im Vergleich zu klassischen Methoden erheblich erhöht wurde. Zusätzlich ist diese Methodik auf langsam wachsende Korallen mit zerbrechlichen Skeletten (einschließlich Fossilien) und auf andere kalkhaltige Organismen (z. B. Muscheln) übertragbar. Mit dieser Methode erreichten wir eine Auflösung von mindestens zwei Wochen in δ18O und δ13C. Die Isotopenzeitreihen zeigten deutliche saisonale Zyklen welche mit der Temperatur bzw. der photosynthetischen Aktivität sowohl in modernen als auch in fossilen Koralliten verbunden waren. Spurenelemente wurden durch Laserablation (ICP-MS) entnommen und saisonale Zyklen wurden in Li/Ca, Ba/Ca, Sr/Ca, Mg/Ca und U/Ca in modernen und fossilen Koralliten gefunden. Die Variabilität innerhalb und zwischen Kolonien in stabilen Isotopen und Spurenelementen wurde zum ersten Mal bei dieser Korallenart untersucht. Wir haben zusammengesetzte Chronologien (sogenannte Master-Chronologien) entwickelt um Ungenauigkeiten in den Rekonstruktionen zu minimieren welche oft mit der Verwendung einzelner Koralliten verbunden sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2019) Living evidence of a fossil survival strategy raises hope for warming-affected corals. Science Advances 5:eaax2950
Kersting DK, Linares C
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Ecology, paleontology and geochemistry meet to assess climate change in the Mediterranean Sea. 5th Young Earth Scientists Congress. Berlin, 2019
Kersting DK
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Interdisciplinary long-term monitoring of a “living fossil”. 1st Meeting of the Iberial Ecological Society. Barcelona, 2019
Kersting DK, Linares C, Brachert T, Hathorne EC, Leinfelder R, Montagna P, Pretus JLl, Reuning L, Spreter P, Zinke J
