Akklimatisierung von Korallen an die globale Erwärmung: Aufdeckung der Mechanismen der Korallen-Symbionten-Dynamik und des Symbionten-Wechsels (SYMCHANGE)

• Antragsteller: Professor Dr. Agostino Merico; Professor Dr. Christian Wild
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553108951

Steinkorallen sind die Baumeister der Korallenriffe. Ihr Erfolg ist das Ergebnis einer endosymbiotischen Verbindung mit photoautotrophen Algen (im Folgenden Symbionten genannt). Hohe Wassertemperaturen veranlassen die Korallen dazu, ihre Symbionten abzustoßen, ein Phänomen, das als Bleiche bezeichnet wird und die größte Bedrohung für Korallen darstellt. Da einige Symbionten wärmetoleranter sind als andere, könnte ein Wechsel der Symbionten, d.h. eine Änderung der Symbiontengemeinschaft in den Korallen, als Anpassungsmechanismus an die globale Erwärmung dienen. Jedoch ist die Erhöhung der Wärmetoleranz durch wärmeresistente Symbionten an eine Verminderung von Schlüsselfunktionen der Korallen, wie Wachstum und Kalkbildung gekoppelt. Außerdem sind die physiologischen Mechanismen, die dem Wechsel der Symbionten und der damit verbundenen Fähigkeit der Korallen sich an Hitzestress anzupassen zugrunde liegen, nur unzureichend bekannt. Wir schlagen vor, experimentelle Ökologie, Ökophysiologie, Geochemie und mathematische Modellierung zu integrieren, um die Mechanismen und Umweltfaktoren zu ermitteln, die die Veränderung der Symbionten vorantreiben, um die Auswirkungen auf die Korallenfunktionen zu bewerten. Zu diesem Zweck werden wir einen hitzeresistenten Symbionten zu zwei weit verbreiteten Steinkorallen mit und ohne vorheriger stressinduzierter Verminderung von Symbionten (d.h., Bleiche) in kontrollierten Experimenten geben. Damit werden wir herausfinden, ob Stress benötigt wird um einen Wechsel der Symbionten auszulösen. Kontrollen, bei denen keine Symbionten zugegeben werden, werden darüber Aufschluss geben, ob Symbionten aus der Umgebung aufgenommen werden (extern) oder ob sich die interne Symbionentenzusammensetzung im Korallen-Algen-Komplex ändert. Wir werden weiter Veränderungen der Symbiontenpopulation und -zusammensetzung sowie biogeochemische Korallenfunktionen (z. B. Wachstum, Photosynthese, Kalzifizierung, Skelettbildung) mit Hilfe molekularer, ökophysiologischer und geochemischer Methoden untersuchen. Anhand mathematischer Modellierungen werden die aus den Laborexperimenten gewonnenen relevanten Informationen in einen breiteren und flexibleren Simulationskontext integrieren. Numerische Experimente werden es uns ermöglichen, verschiedene Korallenakklimatisierungshypothesen im Zusammenhang einer Veränderung der Symbiontengemeinschaft und deren Auswirkungen im Kontext unterschiedlicher Umweltbedingungen zu untersuchen. Die Kombination von Laborexperimenten mit mathematischer Modellierung ist ein vielversprechender Ansatz, um Prozesse aufzudecken, die die Beziehung zwischen Korallen und verschiedenen Symbionten bestimmen, die Mechanismen, die den sich verändernden Symbiontenpopulationen zugrunde liegen, sowie die Kosten und Vorteile, die mit solchen Veränderungen verbunden sind. Damit wird unser Projekt ein neues Licht darauf werden, wie Korallen auf Umweltstörungen reagieren können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Subhendu Chakraborty, Ph.D.; Dr. Benjamin Mueller