Ökosystem Korallenriff in Bali

Korallenriffe formen eines der wichtigsten Ökosysteme unserer

Korallengarten in Amed

Erde indem sie sowohl gegen das offene Meer als auch gegen das Land ein mehr oder weniger abgegrenztes ökologisches Gebilde mit einem eigenen Stoff- und Energiefluss bilden. Dieses Ökosystem wird sowohl von biotischen als auch von abiotischen Bedingungen beeinflusst.

Ökosystem Korallenriff, Amed Scuba

Dabei steht der Existenz der artenreichsten Biosphäre unserer Erde - in der schätzungsweise eine Million Arten an das Riff gebunden sind-, ein ausgesprochener Mangel an Nährstoffen und Raum für die Tiere gegenüber. Diese knappen lebenswichtigen Ressourcen müssen sich die hier lebenden Organismen teilen. Dies macht das Korallenriff so wunderbar vielfältig, empfindlich und spannend zugleich. Korallenriffe gehören nicht nur zu den artenreichsten sondern auch zu den produktivsten und gleichzeitig auch zu den gefährdetsten

Lebensräumen dieser Erde. Innerhalb recht enger Toleranzgrenzen für Temperatur, Lichteinfall, Nährstoffe und Karbonate gedeihen in diesem sensiblen Gleichgewicht im Indopazifik eine hohe Biodiversität mit knapp 800 verschiedene Steinkorallenarten, über 4000 verschiedene Fischarten, über 2000 Muschelarten, über 2000 verschiedene Schwammarten und über 1200 verschiedene Stachelhäuter Arten. Aus diesem Grund werden Korallenriffe oftmals die Regenwälder der Ozeane genannt.

Abiotische Faktoren limitieren das Riffwachstum und begrenzen es auf bestimmte Regionen in der Welt. Dazu gehören durchschnittliche Wassertemperaturen von ca. 25 - 26 Grad Celsius (zwischen 20 und 29 Grad Celsius - also ca. 22 Grad Celsius im Jahresdurchschnitt) und Lichtverhältnisse bei denen der Symbiont noch Photosynthese betreiben kann. Daher wachsen die durch ihren Symbionten weitgehend autotrophen riffbildenden Korallen im  Korallengürtel in den sonnendurchfluteten Oberflächenschichten des Tropengürtels. Diese bieten die erforderlichen biologischen, physikalischen, geochemischen und klimatischen Vorraussetzungen für das üppige Wachstum der riffbildenden (hermatypischen) Steinkorallen und anderen kalkabscheidenden Skelettbildnern. Bei Acroporen wird das Optimum in 1-5 Meter Meerstiefe auf dem Riffdach erreicht und reicht bis in eine Tiefe von ca. 15 Metern hinunter. Die Strahlungsintensität liegt im Optimum zwischen 330 - 410 μmol (ca. 15.000 - 20.000 Lux). Neben einem festen Untergrund benötigen Steinkorallen daher klares lichtdurchflutetes Wasser, um zu wachsen.
Man schätzt die weltweite Ausdehnung von Korallenriffen auf ca. 284.000 km2, was nur ca. 0,1 % der Gesamtfläche der Ozeane abdeckt. Obwohl die Riffe nur eine im Verhältnis zum Ozean kleine Fläche einnehmen, ist ihre Bedeutung jedoch enorm. Ca. 1km2 gesunden Korallenriffes ist in der Lage ca 300 Menschen zu ernähren und mit Proteinen zu versorgen und dies ist vor allem in den Bevölkerungsreichen Riffen des Indopazifiks der Fall, wo sich ca. 92% aller Riffe befinden. 

Der Nährstoffmangel im oligotrophen Ozean begünstigt durch fehlende Sedimente und sehr klares Wasser - bis in hohe Tiefen hinunter - das Korallenwachstum. Im Gegensatz zur Vielfalt der in einem Korallengarten existierenden Biodiversität und der Fülle des Lebens ist das umgebende Wasser extrem nährstoffarm und die Konzentration der darin schwebenden tiereishcen und pflanzlichen Lebenwesen sind entsprechend gering. Wie schafft es ein Korallenriff trotzdem weiter zu wachseln unter solch widrigen Umständen? Optimale Wachstumsbedingungen finden die riffbauenden Organismen bei einem durchschnittlichen

Amed Scuba - bunter Korallengarten bei Amed

Salzgehalt im Sommer von 36 Promille. Die Stoffkreisläufe im Korallenriff sind kurz geschlossen und freiwerdende organische Stoffe werden sofort wieder ins Riff eingebaut. Dabei sind vor allem der Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phospat und Schwefelkreislauf zu berücksichtigen. Und wichtig für die heterotrophen Korallen, die ohne ihren autotrophen Symbionten gar nicht in der Lage wären anorganische Stoffe aufzunehmen, da sie von den Pflanzen zunächst in organische Substanz eingebaut wird, wie zum Beispiel Stickstoff in Nitrat und Ammonium, der Kohlenstoff in Glucose, Sulfat in Form von Sulfid und so weiter. Hierfür ist nicht allein die Zooxanthelle zuständig, auch Bakterien bevölkern einen Korallenpolypen. 
Die Primärproduktionsrate im Riff gehört mit ca 4-7 g photosyntetisch fixiertem Kohlenstoff pro Quatratmeter und pro Tag zu den höchsten marinen Werten überhaupt. Wie kann das sein, wo das umgebende Wasser doch so nährstoffarm ist? Zum großen Teil verbrauchen die Konsumenten innerhalb des Riffes die Energie sofort wieder selber. Die Photosynthese und Zellatmung heben sich innerhalb der Riffgemeinschaft gegenseitig auf. Dabei bleibt unter dem Strick Netto für den Export kaum etwas übrieg. Daher bleibt der Fischereiertrag am Ende trotz hoher Produktion an der Basis der Riffnahrungskette gering. Überfischung und herausnahme von wichtigen Fischen aus der Gemeinschaft wie der Doktorfische und der Papageienfische, die das Riff reinigen und sauber halten, kann schnell zum Zusammenbruch des Ökosystems beitragen. Für ein intaktes Riff ist ein ausgewogenes und stark vernetztes tropisches Gefüge unabdingbar, da das intensive recylen der limitierenden Ressourcen ein wichtiges Element der Riffgesundheit darstellt und ein Schlüssel zum sogenannten Nährstoffparadoxon darstellt. Recycling innerhalb des Riffes ist also unabdingbar und daher dürfen keine Organismen aus dem Riff entnommen werden. 

Faßgroße Schwämme wie Xestospongia filtrieren Millionen Liter Wasser pro Tag

Des weiteren ist die Filterfunktion innerhalb eines Riffes unglaublich wichtig. Trotz des glasklaren Wassers enthält die Umgebung suspensierende und gelöster Stoffe, wenn auch nur in geringer Konzentration. Durch Wellen und Strömung werden permanent auch aus der Umgebung des Riffes Nährstoffe dem Korallenriff zugetragen. Für die hohe Filterleistung des Riffes und des Fixierens dieser umgebenden Nährstoffe sind neben den Fischen auch Filtrierer wie z.B. Korallen, Polychaeten, Muscheln, Wurmschnecken, Ascidien und Schwämme verantwortlich, die das heranschwebende Plankton gerne als Nahrung annehmen. Diese Filtrierer erstellen häufig klebrige Netze aus einem Proteinschleim, in dem sich die Schwebteilchen verfangen. Diese Schleimproduktion ist für die pelago.menthische Kopplung im Korallenriff von Bedeutung, denn sie fangen suspendierte Partikel damit in ihrer klebrigen Matrix ein und bilden daraus Aggregate (sog. Marine Snow). Ersteinmal verklumpt, so sinken die eingefangenen Nährstoffe schnell auf den Boden und werden von den Destruenten mineralisiert und die Nährstoffe stehen sofort wieder dem Korallenriff zur Verfügung. Oder sie nehmen die Nahrung durch Suspension über die Cilien auf, die mit Hilfe eines eigenen Wasserstroms kleinste Phyto-. und Bakterioplanktonpartikel aus dem umgebenden Meerwasser filtern. Fische, Korallen und Schwämme haben sich darauf spezialisiert, schwebendes Plankton zu erbeuten. Dabei sind Korallen und Fische in der Lage bereits 20 bis 80 % der Biomasse des heranströmenden Planktons zu fressen. Den Rest erledigen die Hydrozoen, Weichkorallen, Gorgonien, Seefedern Seeanemonen und Fischlarven. "Wall of Mouth", nennt man daher die meisten tagaktiven Fische, die in dichten Schwärmen auf der strömungszugewandten Seite des Riffs stehen und anströmendes Plankton in sich aufnehmen. Ein Korallenriff ist halt kein in sich abgeschlossener Raum sondern offen mit dem umbebenden Meer verbunden, das Nährstoffe und Nahrung in das Riff einträgt. Ein Sieb für viele dieser kleinen organischen Partikel sind die Schwämme, die eine sehr wichtige Aufgabe im Riff zu erfüllen haben. Ein Schwamm ist dabei in der Lage 4 bis 24 s eine Wassermenge zu filtern, die seinem eigenen Körpervolumen entspricht. Bei einem fassgroßen Schwamm wie Xestospongia entspricht das mehreren Millionen Litern pro Tag. 

Das Korallenriff ist eine hauptsächlich von hermatypischen Korallen auf einer Fläche von ungefähr 600.000 km2 aufgebaute Struktur. Dieses Riff ist so groß, das es erheblich die ökologischen Faktoren seiner Umgebung und der ganzen Welt

Korallenriffe werden durch biotische und abiotische Faktoren stark beeinflusst, Amed Scuba

beeinflusst. Die Konsistenz des Riffes ist hinreichend fest, um den heranbrausenden Wellen zu widerstehen und die Küste vor Erosion zu schützen. Die Riffstruktur beeinflusst maßgeblich die Zusammensetzung ihrer Lebensgemeinschaften indem sie einen vielfältigen und charakteristisch gegliederten Raum für spezifisch an dieses Riff angepasste Riffbewohner bietet. Denn die verschiedenen Riffbereiche bieten ihren jeweiligen Lebensgemeinschaften verschiedener Populationen alle relevanten Umweltfaktoren, um es zu besiedeln und bilden damit ihr Biotop.Das empfindliche Zusammenleben im Korallenriff hängt von der Beachtung der vielfältigen wechselseitigen Beziehungen der Organismen untereinander ab, da die Lebewesen in einer solchen Lebensgemeinschaft oder Biozönose in einem besonders ausgeprägten gegenseitigen Abhängigkeitsverhältnis voneinander stehen und von den Lebens- und Verhaltensweisen dieser abhängen.

Korallenriffe in Bali mit Amed Scuba

Korallenriffe findet man fast ausschließlich zwischen dem 30° nördlicher und 30° südlicher Breite. Es stellt sich die Frage, welche Faktoren beschränken die Korallenriffe gerade auf diese Gebiete? Die Komplexität und Variabilität der Biotope am Korallenriff sind von einer beträchtlichen Vielfalt abiotischer und biotischer Bedingungen gekennzeichnet, die die Korallenriffe auf bestimmte Gebiete der Erde begrenzen. Als limitierend für das

Riffwachstum zeigen sich vor allem die Temperatur, die Lichtintensität und der Salzgehalt des Wassers, welche die Kalksynthese und das Zusammenleben der riffbauenden Korallen und ihrer in Symbiose lebenden Alge beeinflussen. Tropischen Korallen leben zumeist in einer engen Symbiose mit einzelligen Algen (Zooxanthellen) der Gattung Symbiodinium. Nicht die Koralle selbst, sondern ihr Symbiont benötigt viel Licht für die Photosynthese und daher wachsen riffbildende Korallen bevorzugt in Tiefen von 0 bis 40m. Zu viele Schwebstoffe im Wasser verringern auch die Lichtintensität und stören die empfindlichen Polypen. Im Flachwasser findet man bevorzugt in den Brandungszonen die langsam wachsenden Porites Arten. Die weit verzweigten Agropora Arten finden sich bevorzugt ausserhalb der eigentlichen Brandungszone. Innerhalb des Brandungsbereiches entwickeln sie eine viel kompaktere Wuchsform und verzweigen sich stärker ausserhalb des Brandungsbereiches. Dabei sind Porites Arten mit ihrem schweren Skelett sehr viel resistenter auch höheren Temperaturen gegenüber, während Agropora Arten auch nach dem Abbrechen schnell auch auf nicht so festem Untergrund anwachsen. Aber dazu später mehr, wenn von der Erosion des Korallengartens die Rede sein wird. Es gibt aber auch Schwachlichtspezialisten. Obwohl ein Korallenriff sich als ein nährstoffarmer (oligotropher) Lebensraum darstellt, liefert die Photosynthese innerhalb der Grenzen des Riffes die Menge an organischem Kohlenstoff, die zur Aufrechterhaltung aller darin lebenden Organismen erforderlich ist. Anorganischer Kohlenstoff kann aus der Luft aufgenommen und im Wasser gelöst werden. Entweder wird es direkt von autotrophen Lebewesen aufgenommen (Pflanzen oder Phytoplankton) oder es reagiert mit Wasser zu Kohlensäure H2Co3. Diese Kohlensäure kann mit freien Wasserstoffionen zu Hydrogenkarbonat und zu Carbonat instabil reagieren oder es reagiert zu Calciumcarbonat, was die Grundlage der Schalen von Krebsen, Korallen, oder Muschelschalen ist. Kohlenstoffdioxid von Pflanzen oder Plankton aufgenommen, erzeugt mit Wasser und der Hilfe von Sonnenlicht die Glucose bei der Fotosynthese. Denn trotz des Nährstoffmangels besitzen Korallenriffe eine der höchsten Primärproduktionsraten innerhalb aller natürlichen Ökosysteme. Es handelt sich dabei um ein mehr oder weniger geschlossenes System. Um einen Nährstoffverlust zu minimieren, sind im Riff möglichst viele Inhaltsstoffe in der Biomasse der Rifforganismen gebunden. Sterben sie, so werden essentielle Minarlstoffe zum Aufbau der Biomasse sofort wieder zerlegt und freigesetzt und müssen dann wieder vom Plankton aufgenommen und für den Stoffkreislauf aufgearbeitet werden. Daher sollte man keine Teile aus dem Ökosystem Korallenriff entfernen, denn alle Mineralstoffe werden in dem nährstoffarmen Lebensraum zum Wiederaufbau benötigt! Auch das Ökosystem Korallenriff benötigt eine positive Nährstoffbilanz. Organische Nährstoffe werden zumeist von den Riffbewohners sofort wieder verwertet und in den Stoffkreislauf mit eingebunden. Daher zeichnet sich ein Korallenriff auch durch permanente Auf- und Abbauprozesse aus. Primärproduzenten, die für diese benötigte positive Stoffbilanz sorgen, sind die autotrophen Zooxanthellen, die mit den riffbildenden Korallen in einer endogenen Symbiose zusammenleben.
Weitere Informationen findet Ihr in der Webseite von Amed Scuba in Bali. Als Biologin kann ich Euch hier nicht nur theoretisch Informationen geben sondern gleich mit Euch zusammen abtauchen und alles vor Ort in den Korallenriffen Balis beobachten.
More about Reef Ecology you will find in the following block page about Reef Ecology in Bali. 

Amed Scuba, Hausriffe

Mehr zu abiotischen Faktoren beim Riffwachstum erfahrt Ihr unter:

Heinz Krimmer, Netzwerk Korallenriff

http:http://amedscuba.blogspot.de/2009/07/abiotische-faktoren-beim-riffwachstum.html//amedscuba.blogspot.de/2009/07/abiotische-faktoren-beim-riffwachstum.html 

Rückgang der Fischbestände und Auswirkungen der Ozeanversauerung auf das Leben im Meer

Seit Jahren können wir auf Bali beobachten, dass der Fisch immer kleiner wird und überhaupt viel weniger Fisch in den Ozeanen vorhanden ist. Kaum noch wird ein

Fischschwärme in der US. Liberty

Fisch in normaler Größe gefangen.
Zum einen liegt der Rückgang der Fischbestände daran, dass immer weniger Fisch überhaupt im Ozean vorhanden ist und daher auch gar nicht gefangen werden kann und auch daran, dass die Fische immer jünger im juvenilen Alter abgefischt werden. Zum Laichen kommen sie daher oft gar nicht mehr. Viel zu viel Beifang befindet sich ebenfalls in den großen Netzen der Fischer. Dieser Beifang ist eine tödliche Verschwendung und es ist nur eine Frage der Zeit, bis Fisch ausgestorben sein wird. "Gut 80 Millionen Tonnen Fisch und Meerestiere holt die globale Fischindustrie Jahr für Jahr aus den Ozeanen. Das ist zu viel, weil wir heute schon vier Fünftel aller Fischbestände eher schonen sollten, anstatt sie weiter intensiv und an der Grenze ihrer Belastbarkeit zu befischen. Doch damit nicht genug: Dank unsinniger Fischereigesetze und umweltgefährdender Fangmethoden verschwendet die Fischindustrie zusätzlich viele Millionen Tonnen Meereslebewesen pro Jahr. Sie landen unbeabsichtigt in den Netzen als so genannter Beifang. Schätzungen zufolge könnten dem Ökosystem weltweit fast 38 Millionen Tonnen Meerestiere oder etwa 40 Prozent des jährlichen Weltfischfangs auf diese Weise verloren gehen. Während in manchen Fischereien kaum Beifang anfällt, landen bei anderen pro Kilogramm Zielart bis zu 20 Kilogramm Meerestiere mit im Netz. ", stellt der WWF in Deutschland fest.

Wie wirkt sich der Klimawandel auf das Leben im Meer aus?

Aber auch steigende Temperaturen führen in marinen Ökosystemen weltweit zu Verschiebungen in der biogeographischen Verteilung von Meeresorganismen. Diese Verschiebung reicht von Einzelligem Plankton bis hin zu Fischen und Meeressäugern. Ein stark zu verzeichnender Rückgang des Phytoplanktons im Meer nimmt den Fischen die Nahrungsgrundlage, steht doch das Plankton an der Basis der Nahrungspyramide. Gleichzeitig führt die globale Erwärmung zu einer verstärkten Schichtung der Ozeane in eine warme Oberflächenwasserdecke und einer kühleren Unterschicht. Durch die Schichtung und das gleichzeitige Ausbleiben der Durchmischung der Schichten kommt es zu einem Absinken des nährstoffreichen Wassers und einem Mangel an Durchlässigkeit hin zu den Nährstoff verwertendem Phytoplankton der oberen lichtdurchfluteten Schichten und der unteren Schicht der Destruenten, die für die Mineralisierung zuständig sind. Die Umverteilung von Nährstoffen und ihrer eingeschränkten Verfügbarkeit für die Primärproduktion , verschiebt auch die Verfügbarkeit von Nahrung zuungunsten der Tiere. Infolgedessen können sich die energetischen Kosten der Nahrungssuche von der Basis der Nahrungskette bis zu ihren höchsten Stufen erhöhen. Nährstoffe verbleiben so in den Tiefen der Ozeane und dringen wenig in die oberen Schichten vor. Die steigenden Temperaturen in den Weltmeeren führen somit in der Folge zu großräumigen vertikalen und horizontalen Verschiebungen in der biogeografischen Verteilung der Organismen. Die Verfügbarkeit von Nährstoffen für die Primärproduzenten wird dadurch stark eingeschränkt und die Verfügbarkeit von Nahrung verschiebt sich  zuungunsten der Tiere und zuungunsten der Sauerstoffproduktion durch das Phytoplankton in den oberen Meeresschichten. Die Folge ist, dass sich innerhalb der klassischen Nahrungspyramide die energetischen Kosten der Nahrungssuche von der Basis der Nahrungskette bis hin zu ihrer höchsten Trophieebene erhöhen und generell werden die Arten in wärmeren Gewässern kleinwüchsiger oder sie werden durch kleinere Arten ersetzt. Parallel und in Wechselwirkung mit den Auswirkungen der Temperaturerhöhung kommt es daher auch zu einem Mangel an Sauerstoff und einer erhöhten CO2-Konzentration in den Ozeanen und diese beeinflusst nicht nur den offenen Ozean sondern auch die marinen Ökosysteme global, regional und lokal. All diese Veränderungen sind jedoch artspezifisch, so dass sich die Reaktionen der Organismen auf die Veränderungen voneinander unterscheiden.
Die globale Erwärmung wirkt sich dabei auf alle marinen Organismen weltweit aus.
Die Effekte erhöhter CO2-Konzentration sind auf allen Ebenen an Molekülen, Zellen, Geweben und Organismen feststellbar nicht nur in den Gezeitenzonen. Jedoch fällt es hier besonders auf und betrifft Korallen, Muscheln und auch Würmer. Die Untersuchungen in den Gezeitenzonen, die nicht direkt auf den Ozean übertragbar sind, zeigen jedoch recht einheitliche Ergebnisse. Der Wirkmechanismus der Untersuchungen zeigt, dass eine erhöhnte CO2 Konzentration zu einer Abnahme des Wachstums, der Reproduktionsrate und der Lebensspanne führen kann. Das hat natürlich Auswirkungen auf der Populationsebene und auf der Ökosystemebene, die ganz eng miteinander vernetzt ist.
Besonders anfällig sind dabei die frühen Lebensstadien wie Eier, Larven und bei Juvenilen. Die Ansäuerung des Meereswassers durch CO2 führt zu einer Ansauerung der Körperflüssigkeiten der Meeresbewohner. Der Eintritt der Gase erfolgt bei der Atmung über die Atemorgane und die Haut der Vertebraten. Tiere versuchen ein bestimmtes Säure-Basen-Gleichgewicht zwischen sich und dem umgebenen Wasser herzustellen. Es wird versucht einen pH-Wert auszubilden, der günstig für den Stoffwechsel der Tiere ist. Dieses Säure-Basen-Gleichgewicht wird im durch den pH-Wert des Blutplasamas von Fischen oder in der Hämolymphe von Wirbellosen in der Regel 0,5 - 0,8 pH-Einheiten oberhalb des pH-Wertes in den Zellen (intrazellulärer pH-Wert) eingestellt. Übersauert das umgebende Wasser, so wird das Säure-Basen-Gleichgewicht durch eindringendes saures Wasser und auch durch das umgebende saure Wasser gestört. Der Organismus will jedoch sein optimales Gleichgewicht halten und bemüht sich, in seiner eigenen Körperflüssigkeit die ursprüngliche pH-Werte wiederherzustellen. Dieser Prozess wird als Säure-Basen-Regulation bezeichnet und diese aktive Regulation kostet die Organismen Energie. Viele Organismen folgen den sich verlagernden Klimazonen und bleiben, wenn es ihnen möglich ist im bevorzugten Temperaturbereich.
Einige der Tiere versuchen das in den Körper eingedrungene CO2 über einen Anstieg der Atmungsaktivität wieder los zu werden. Dabei steigt die Kiemenschlagfrequenz deutlich an. Jedoch gelingt die Abgabe des erhöhten CO2-Wertes kaum. Trotz intensiver Atmung entsteht nur ein kleiner Sauerstoff-Kohlenstoffdioxid Gradient zwischen Körper und umgebenden Meereswasser. Energie wird aber trotzdem intensiv verbraucht.

Quelle: Hg: Gotthilf Hempel, Kai Bischof, Wilhem Hagen, Faszination Meeresforschung. Ein ökologisches Lesebuch. Bremen 2017. 2 Auflage. S. 365-372 CO2-Wirkung auf Meeresbewohner von Daniela Storch, Gisela Lanning und Hans-Otto Pörtner
Links: https://www.wwf.de/themen-projekte/meere-kuesten/fischerei/beifang/