Es ist fast 22 Uhr und Dr. Kate Quigley wartet immer noch. Mit Rotlichtern, um das Verhalten der Tiere so gering wie möglich zu halten, inspiziert sie Korallen.
Quigley, der am Australian Institute of Marine Science Riffrestaurierung studiert, sucht nach „kleinen roten Punkten auf der gesamten Oberfläche“. Ein pickeliges Aussehen ist ein typisches Zeichen dafür, dass eine Koralle kurz vor dem Laichen steht und Sperma und Eier in Bündeln freisetzt, die kleinen Blasen ähneln.
Je nach Art können sie leuchtend rosa, lila oder blau sein. „Es ist fast so, als würde man eine dieser Schneekugeln schütteln“, sagt Quigley. „Man sieht all die kleinen Partikel im Wasser.“
Quigley arbeitet am National Sea Simulator von AIMS, einer riesigen Anlage in Townsville, durch die täglich mehr als 3 Millionen Liter gefiltertes Meerwasser gepumpt werden, die eine große Anzahl von Korallenkolonien beherbergt. Am SeaSim werden so genannte Brummtanks auf bestimmte Temperaturen und Partialdrücke von Kohlendioxid kalibriert – letzteres für Experimente zur Ozeanversauerung.
Das Korallenlaichen, das einmal im Jahr massenhaft stattfindet, ist eines der großen biologischen Spektakel der Erde. Quigley vergleicht das Ausmaß und die Größe mit den jährlichen Wanderungen von Säugetieren in Afrika.
Das Great Barrier Reef hinauf und hinunter, mehrere Tage nach dem Vollmond im November (dieses Jahr am 19. November), synchronisieren mehrere Korallenarten die Freisetzung ihrer Spermien und Eier. Draußen im Ozean schwimmen Milliarden dieser Bündel an die Wasseroberfläche, befruchten und entwickeln sich zu Larven, die sich schließlich am Riff ansiedeln und neue Korallenkolonien bilden.
Die Korallen des SeaSim laichen in Gefangenschaft zur gleichen Zeit wie in freier Wildbahn. Diese Woche haben Quigley und ihre Kollegen an mehreren aufeinanderfolgenden Tagen bis spät in die Nacht gearbeitet und sorgfältig Brutbündel für ein selektives Zuchtprogramm gesammelt.
Jede laichende Koralle wird in einem eigenen separaten Behälter gehalten, sodass ihre Bündel isoliert werden können. Viele sind in Außenbecken unter dem Mondlicht untergebracht, was ein wichtiger Hinweis ist, der das Laichereignis auslöst. Für in Innenräumen gehaltene Korallen verfügt der SeaSim über fein kalibrierte Einrichtungen, die es Wissenschaftlern ermöglichen, sowohl das Timing als auch die Intensität von Sonnenlicht und Mondlicht zu reproduzieren.
„Wir sind jetzt in der Lage … diese natürlichen Signale zu replizieren, die die Korallen brauchen würden“, sagt Quigley. Hunderte der laichenden Korallen sammelten sie und ihr Team erst in den letzten 14 Tagen. Wenn die wirbellosen Meerestiere so lange wie möglich in ihrer natürlichen Umgebung belassen werden, maximieren sie auch ihre Exposition gegenüber Hinweisen auf das Laichen, die sie in freier Wildbahn bekommen würden, was einen schnellen Temperaturanstieg um diese Jahreszeit einschließt.
Züchtung auf Hitzeresistenz
Das Great Barrier Reef umfasst mehr als 3.000 einzelne Riffe, ein Flickenteppich von Meereslebewesen, der ungefähr die Größe Italiens hat. Es gibt ein natürliches Temperaturgefälle von Norden nach Süden: Das Wasser im nördlichen Teil des Riffs, näher am Äquator, ist wärmer.
„Diese Korallen hoch [north] sind besser in der Lage, hohen Temperaturen standzuhalten – allein durch die Exposition, die sie während ihrer gesamten Lebensdauer hatten“, sagt Quigley. „Im südlichen Great Barrier Reef ist es dort unten kälter, also wann [corals] von einer Hitzewelle getroffen werden, sind sie viel anfälliger.“
Natürliche Unterschiede in der Hitzetoleranz bilden die Grundlage der selektiven Züchtungsforschung von Quigley. Ende letzten Jahres entwickelte sie einen Algorithmus für maschinelles Lernen, der GPS-Koordinaten erzeugt, die anzeigen, wo sich die hitzebeständigsten Korallen befinden könnten.
Letzte Woche kehrten sie und ihr Team von einer Expedition zum weit nördlich gelegenen Great Barrier Reef, 875 km von der SeaSim entfernt, zurück. Mit ihrem Algorithmus sammelten sie Hunderte von potenziell hitzebeständigen Korallen, die die hohen Temperaturen der Massenbleiche 2016, 2017 und 2020 überlebt hatten.
Nach dem Laichen im SeaSim werden die Wissenschaftler die hitzebeständigeren Korallen mit empfindlicheren Exemplaren aus dem südlichen Great Barrier Reef züchten. Der Prozess des Mischens von Spawn ist „dem Mischen von Cocktails in bestimmten Anteilen nicht unähnlich“, sagt Quigley. „Wir können kontrollieren, wer die Mutter ist und wer der Vater ist … wir können Babykorallen erschaffen, die eine Mischung dieser Genetik haben.“
Die Forschung beschleunigt einen natürlichen Prozess namens Genfluss. Untersuchungen zeigen, dass sich das genetische Material von Korallen, einschließlich der wärmeadaptiven Gene, auf natürliche Weise über das Riff ausbreitet. „Es gibt eine Bewegung von Genen“, sagt Quigley. “Allerdings wird es wahrscheinlich zu langsam für die Art von Erwärmung, die wir jetzt bekommen.”
Die Beschleunigung der Verbreitung von genetischem Material ist eine von mehreren Techniken, die erforscht werden, um das Riff widerstandsfähiger zu machen, sagt Dr. Line Bay, die das Team für Riffwiederherstellung, Anpassung und Wiederherstellung bei AIMS leitet.
Korallen leben in Symbiose mit mikroskopisch kleinen Algen, die eine wichtige Rolle für ihr Wachstum und Überleben spielen. „Wir haben mehrere Projekte, die untersuchen, wie sich diese Algen auf die Gesundheit von Korallen auswirken und ob wir … die Hitzetoleranz von Korallen durch direkte Auswahl der Algen beeinflussen können“, sagt Bay.
Klimawandel “eine sehr große Bedrohung”
Im SeaSim können die Tanktemperaturen eingestellt werden, um zu testen, wie gut Korallen – entweder solche, die selektiv gezüchtet werden oder hitzetolerante Algen aufweisen – der Hitze von Bleichereignissen standhalten.
Der Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen prognostiziert, dass unter 2°C der globalen Erwärmung 99% der Korallenriffe zurückgehen werden. „Wenn wir uns in die Zukunft bewegen, wissen wir, dass sich das Wasser nicht nur viel, viel heißer, sondern auch viel schneller erwärmen wird“, sagt Quigley.
Zum ersten Mal in diesem Jahr hofft das Team, selektiv eine Art von Porites-Korallen zu züchten – massive, langsam wachsende Korallen, die an Felsbrocken erinnern. Bei Erfolg wird es die sechste Art sein, die in das Programm aufgenommen wird.
Das Great Barrier Reef beherbergt rund 400 verschiedene Korallenarten, schätzt Prof. Terry Hughes, ein international renommierter Korallenriffwissenschaftler an der James Cook University.
Die AIMS-Forschung gibt Aufschluss über die Eigenschaften von Wildkorallen nach jüngsten Bleichereignissen, sagt Hughes. „Es sagt uns über ihre Hitzetoleranz, es sagt uns, ob sich diese Hitzetoleranz verschiebt.
„Wir erhalten auch dringend benötigte Informationen darüber, wie das Barrier Reef in Bezug auf die Bewegung der Larven von einem Ort zum anderen verdrahtet ist – Genfluss.“
Hughes, der das ARC Center of Excellence for Coral Reef Studies leitet, sagt, dass eine Hürde für Korallenrestaurierungsprojekte die riesigen Ausmaße sind, an denen sie arbeiten müssen, um eine Wirkung zu erzielen.
„Wenn Sie die Korallenbedeckung verbessern wollten [on the Great Barrier Reef] … bei 1 % bräuchte man 250 m große Korallen“, sagt er. Dazu müssten etwa fünf Jahre lang schnell wachsende Korallenarten aufgezogen werden, um sie auf die Größe eines Tellers zu bringen. „Als Weg zur Intervention wird die Skalierung immer die größte Herausforderung sein.“
Bay betont, dass die Riffrestaurierung „kein Allheilmittel ist. Der Klimawandel ist eine sehr bedeutende Bedrohung für Korallenriffe und wir brauchen starke Maßnahmen gegen den Klimawandel, um uns die besten Überlebenschancen für die Zukunft zu geben“, sagt sie.
Quigley stimmt zu. „Wenn man an das Ausmaß der betroffenen Ökosysteme denkt, wie der Amazonas, das Great Barrier Reef – das sind riesige, komplexe Ökosysteme, die die Menschen schon lange untersuchen, aber wir kratzen nur an der Oberfläche Begriffe, um grundsätzlich zu verstehen, wie sie funktionieren.“
Die oberste Priorität für die Rettung des Riffs ist die Eindämmung der CO2-Emissionen, sagt Quigley. Bewirtschaftungspraktiken wie die Regulierung der Wasserqualität, Programme zur Entfernung von Dornenkronenseestern und die Bewirtschaftung der Fischerei werden ebenfalls dazu beitragen, den Druck auf das Ökosystem zu verringern.
„Und drittens können wir uns diese innovativen Restaurationskonzepte anschauen“, sagt sie. „Wir können anfangen zu überlegen … welche Art von Restauration können wir jetzt entwickeln, solange noch Zeit ist.“