Een stuk van het Groot Barrièrerif dat in 2016 getroffen werd door verbleking. Oregon State University/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

Hittegolven laten koraal niet alleen verbleken maar ook in recordtijd afsterven

De opwarming van het zeewater door hittegolven, als gevolg van de opwarming van de aarde, vormt een veel grotere bedreiging voor koraalriffen dan eerder gedacht. Dat blijkt uit nieuw internationaal onderzoek, waarbij voor het eerst wordt getoond wat er echt gebeurt met koralen tijdens een erge mariene hittegolf: niet alleen de koraaldieren worden aangetast, maar ook hun skeletten beginnen binnen enkele weken weg te rotten. Die skeletten bieden beschutting voor veel andere dieren, die dus ook gevaar lopen. 

De studie werd uitgevoerd in het Groot Barrièrerif door een team van onderzoekers van de University of New South Wales Sydney (UNWS), de University of Newcastle, de University of Technology Sydney, de James Cook University en de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), USA.

In 2016 toonde onderzoek van hetzelfde team aan dat een stijging van de temperatuur van het oceaanwater met slechts een halve graad Celsius het afsterven van gebleekt koraal doet toenemen.  

In het huidige onderzoek constateert het team dat ernstige mariene hittegolven niet alleen leiden tot het verbleken van koraal zoals we dat kennen, maar ook tot het afsterven van het koraaldier zelf. De onderzoekers suggereren dat ernstige, door hitte veroorzaakte sterfte daarom moet worden beschouwd als een apart biologisch fenomeen, met meer directe schade dan bij louter koraalverbleking.

Verbleekt koraal (links) en gezond koraal (rechts). Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0 (links)/Public domain (rechts)

Koraaldiertjes en algen

In de meeste tropische koralen leven koraaldiertjes, een bijzondere soort poliepen die het harde skelet bouwen, in symbiose met zoöxanthellae. Dat zijn eencellige, microscopische algen die in de poliepen leven en aan fotosynthese doen, en die tot 90 procent van de energie van de koralen leveren. Als de koralen onder stress komen te staan, stoten de koraaldiertjes de algen af om op korte termijn te kunnen overleven. Aangezien de algen ook voor de kleur van de koralen zorgen, verliezen die dan hun kleur en verbleken of worden zelfs helemaal wit, en daarom spreekt men van verbleking van koraal. 

Het koraaldiertje leeft normaal gezien nog na het afstoten van de algen, maar krijgt te kampen met voedselgebrek en begint te verhongeren. Sommige koralen kunnen zich herstellen en opnieuw bevolkt worden door dezelfde soort zoöxanthellen, of door een andere soort. Als de koraaldiertjes de verbleking niet overleven, blijft enkel het harde skelet over. Dat wordt binnen de kortste keren gekoloniseerd door bacteriën en niet-symbiotische algen, die het onmogelijk maken dat het koraal zich ooit nog zou herstellen. 

De belangrijkste oorzaak van het verbleken van koraal is momenteel zeewater dat warmer wordt dan gemiddeld door de opwarming van de aarde. Tussen 2014 en 2016 werden de koraalriffen getroffen door de langste verblekingen ooit, die leidden tot een nooit eerder geziene sterfte. Geschat wordt dat verbleking in 2016 tussen 29 en 50 procent van de koralen deed afsterven in het Groot Barrièrerif voor de kust van Australië, het grootste rifsysteem ter wereld. Tussen 1980 en 2016 is de gemiddelde tijd tussen het voorkomen van verbleking door de opwarming van de aarde gehalveerd.

Verbleekt Plexaura flexuosa-koraal, een zachte koraalsoort zonder kalkskelet. US Geological Survey, Reston VA/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

Onderliggend skelet

“Tot nu toe hebben we het bleken van koraal beschreven als een gebeurtenis waarbij de symbiotische relatie tussen koraal en zijn microben afbreekt en koralen hun belangrijkste voedingsbron verliezen, waarna het koraal kan sterven als die symbiose niet wordt hersteld”, zei hoogleraar en mede-auteur van de studie Tracy Ainsworth van UNSW.

“Nu zien we echter dat ernstige hitte op zee een veel zwaardere impact kan hebben dan louter koraalverbleking: het water is zo warm dat het koraaldier niet verbleekt - in termen van verlies van symbiose -, maar sterft. Het onderliggende skelet is alles wat overblijft”, zei ze in een persmededeling van UNSW.  

“Dat skelet wordt onmiddellijk overwoekerd door de snelle groei van algen en bacteriën”, zei hoogleraar Bill Leggat van de University of Newcastle in New South Wales, een medeauteur van de studie. “Dat proces is niet alleen verwoestend voor het dierlijke weefsel, maar ook voor het skelet dat achterblijft. Dat wordt snel aangetast en verzwakt.”

Het skelet bleek erg broos te zijn, en snel uiteen te vallen. Zo'n tien dagen nadat de koraaldiertjes gestorven waren door de hitte, dreven veel stukken die getroffen waren los rond op het oppervlak. 

Verbleekt koraal Vardhanj/Wikimedia Commons/CC BY-SA 4.0

Van symbionten naar oplossers van het skelet

"We waren in staat om de gevolgen van dit proces van snelle kolonisatie [door bacteriën en niet-symbiotische algen] te bestuderen met een CT-scan van het koraalskelet - een scan zoals die gebruikt zou worden voor medische beeldvorming", zei Leggat. 

Professor David Sugget en doctor Emma Camp van de University of Technology Syndney pasten daarnaast nieuwe bio-optische technieken toe die hen toelieten om de snelle overgang in het microbioom van het koraal voor het eerst te visualiseren en te bestuderen. 

"Met deze techniek kunnen we zien dat de microbiële gemeenschappen overgaan van symbionten naar schadelijke oplossers van het koraalskelet. Deze technieken breder toepassen zal cruciaal zijn om te begrijpen hoe dit proces plaatsvindt in riffen wereldwijd. We verwachten dat sterfte-evenementen door hittegolven, en een snelle aantasting van riffen, frequenter zullen voorkomen naarmate de intensiteit van mariene hittegolven toeneemt", zo zeiden de beide onderzoekers.   

Scans van het koraalskelet toonden de schade tot in de kleinste details. University of New South Wales

Onbekende onbekenden

Volgens doctor Scott Heron van de James Cook University was dit snelle oplossen van koraalskeletten na ernstige hittegolven tot op heden niet bekend. “Klimaatwetenschappers hebben het over 'onbekende onbekenden' - effecten die we niet verwacht hadden op basis van bestaande kennis en ervaring. Deze ontdekking past in die categorie”, zei hij. “Nu we de impact beginnen te begrijpen, is de vraag hoeveel meer van deze 'onbekende onbekenden’ er nog zijn die snellere en grotere schade kunnen aanrichten aan de koraalriffen door toedoen van de klimaatverandering.”

“Over de hele wereld zijn koraalriffen een bron van inspiratie en ontzag voor de natuur”, zei Tracy Ainsworth . “Verder zijn ze ook cruciaal voor verschillende gemeenschappen. De aantasting van koraalriffen zal resulteren in de ineenstorting van ecosysteemdiensten die instaan voor het levensonderhoud van meer dan een half miljard mensen . We hebben dus dringend acties nodig, zowel wereldwijd als lokaal, die deze prachtige plekken beschermen en behouden”, concludeerde ze.

De studie van het internationale team is gepubliceerd in Current Biology. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de University of New South Wales.