Das „Great Barrier Reef” vor Australien ist ein Taucherparadies. Geologen haben jetzt seinen erdhistorischen Vorfahren entdeckt – ein totes Riff mit Resten von Leben.
„Da drauSSen hinter dem Great Barrier Reef muss noch ein Riff liegen. Es kann kein Zufall sein, dass immer wieder Höhenzüge am Meeresboden auftauchen. Da liegt etwas ganz Großes”, waren die australischen Meeresgeologen Robin Beaman und Jody Webster überzeugt. Es war das Jahr 2006, und die beiden saßen über einer Seekarte der australischen Marine. Die Karte zeigte das Seegebiet des Great Barrier Reef – und die Karte war schlecht. Aber es war das beste Material, das es damals gab.
Es überrascht zu hören, dass das Seegebiet des Great Barrier Reef vor der Nordostküste Australiens bei der ökologischen Erforschung und Kartierung bis vor Kurzem noch viele weiße Flecken aufwies – ein Gebiet, das bei Tauchern und Touristen sehr beliebt ist. „Australien hat unter allen Industriestaaten die am schlechtesten kartografierte Küste”, sagt Beaman, der an der James Cook University in Cairns forscht. „Es gibt hier kaum staatlich finanzierte Forschungsschiffe. Selbst Belgien mit 66,5 Kilometer Küste hat mehr Forschungsschiffe als Australien mit seiner 25 760 Kilometer langen Küste.”
EXPEDITION ZUM MEERESBODEN
Webster und Beaman gelang es, Kollegen um sich zu scharen, Geld, Schiffe und Kooperationen zu organisieren und so zumindest das Gebiet um das Great Barrier Reef und die weiter seewärts liegende Korallensee systematisch zu erfassen. Eine Mammutaufgabe, denn allein das Riff zieht sich vom 10. bis zum 24. südlichen Breitengrad. Im Norden erreicht es fast Papua-Neuguinea, und im Süden endet es kurz vor Fraser Island nördlich von Brisbane. Über 2300 Kilometer folgt es dem australischen Festlandsockel. In Europa entspräche dies etwa der Strecke Berlin–Lissabon. Jahrelang zogen Vermessungsschiffe im Kriechtempo über das Meer und scannten den Meeresboden mit hochauflösendem Sonar. Autonome Tauchroboter erkundeten die Tiefe, fotografierten, maßen Temperatur und Salzgehalt und holten Proben herauf.
Inzwischen kennen die Forscher die Region recht genau. Eine der wichtigsten Erkenntnisse: Das Great Barrier Reef hat einen Vorfahren. Er liegt in ungefähr 40 bis 70 Meter Meerestiefe – gerade so tief, dass normale Taucher ihn nicht erreichen können. Im Gegensatz zum heutigen Riff, das aus mehr als 3000 verstreut liegenden Riffs und Inseln besteht, war das alte Riff tatsächlich eine Barriere, ein etwa 900 Kilometer langer, geschlossener Unterwasser-Höhenzug, der unmittelbar an der Kante des Kontinentalschelfs lag – also dort, wo der küstennahe flache Meeresboden steil abfällt und der Kontinent endet. Das Riff entstand während der letzten Eiszeit vor ungefähr einer halben Million Jahren – und es starb vor ungefähr 11 000 bis 13 000 Jahren.
EUKALYPTUS IN DER Eiszeit
„Während der letzten Eiszeit lag der Wasserspiegel ungefähr 40 Meter niedriger als heute. An der Stelle des heutigen Riffs war damals zum Teil Land: eine Hügellandschaft mit Eukalyptuswäldern und Mangroven an der Küste. Die Aborigines kamen hierher, um zu jagen und zu fischen”, erklärt Beaman. „Vor ungefähr 19 000 Jahren wurde es wärmer, und der Meeresspiegel stieg. Das alte Barriere-Riff wuchs Jahrtausende lang mit – aber auf einmal hörte das auf. Für uns ist die wichtige Frage: Warum? Und das ist keine akademische Frage, denn unseren heutigen Korallenriffen könnte ein ähnliches Schicksal drohen.”
Riffbildende Korallen sind eine Lebensgemeinschaft aus einem Tier und einer Pflanze. Das Skelett aus Kalk wird von Polypen erzeugt, Verwandten der Quallen. Als Untermieter beherbergt der Polyp eine Alge. Er beschützt sie in seiner Steinfestung, dafür ernährt sie ihn mit Zucker, den sie aus Kohlendioxid durch Photosynthese produziert. Wenn der Polyp zusätzlich noch kleine Krebschen und Ähnliches fängt, düngt er seine Alge mit seinem Kot. Das nutzt beiden Partnern. Gemeinsam haben Algen und Polypen die Welt verändert: Korallenriffe sind die größten von Lebewesen geschaffenen Bauwerke der Erde.
KORALLEN BRAUCHEN LICHT UND WÄRME
Zum Leben brauchen Korallen mindestens 20 Grad warmes Wasser. Und es muss klar und sauber sein, damit die Algen ausreichend Licht für ihre Photosynthese bekommen. Wenn der Wasserspiegel steigt, produzieren die Polypen mehr Kalk und lassen ihre kleine Festung so lange nach oben wachsen, bis ihre Untermieter wieder eine optimale Position zum Sonnenlicht einnehmen.
Ein steigender Meeresspiegel ist also keine große Gefahr für sie. Trotzdem sind heute viele Korallenriffe beschädigt, zum Teil sogar völlig vernichtet. Neben der mechanischen Zerstörung, zum Beispiel durch Baumaßnahmen, Fischernetze und unvorsichtige Sporttaucher, sind die wichtigsten Ursachen:
• An vielen tropischen Küsten werden Mangrovenwälder zerstört, die mit ihren Wurzeln das Erdreich festhielten. Nun erodiert die Küste, und die losgerissenen Sedimente verschmutzen die Riffe. Außerdem führt intensive Landwirtschaft zu einer unfreiwilligen Düngung der Küstengewässer, die dadurch trüber werden. Das behindert die Photosynthese der Korallen-Algen.
• Korallen mögen es zwar warm, aber auch für sie gibt es eine „ Wohlfühlgrenze”. Und die ist durch die Erwärmung der Erde anscheinend bei vielen Algen bereits erreicht. Im Hitzestress fangen sie an, giftige Substanzen zu produzieren. Ihr tierischer Partner, der Polyp, wirft sie dann hinaus – oft mit tödlichen Folgen für beide. Da die Algen die Farbe in die Lebensgemeinschaft gebracht haben, sind die toten Korallenstöcke weiß. Man spricht deshalb auch von „Korallenbleiche”.
• Durch den steigenden Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre löst sich immer mehr CO2 im Meerwasser und macht es saurer. Es entsteht Kohlensäure, die die Kalkstrukturen der Korallen angreift.
Ähnlich wie beim steigenden Meeresspiegel haben manche Korallen auch bei diesen Problemen Strategien entwickelt, um damit klar zu kommen. Die Meeresbiologin Alison Jones vom Australian Institute of Marine Science in Townsville und ihr Team entdeckten nach einer langen Hitzewelle 2006, dass einige Korallentypen besser mit der Wärme zurechtkamen als andere. Sie hatten ihre empfindlichen Algenpartner abgestoßen und einen hitzebeständigeren Untermieter einziehen lassen. Diese von den Forschern als Typ D bezeichnete Alge erträgt eine etwa 1,5 Grad höhere Temperatur. Allerdings ist Typ D nicht so leistungsfähig wie die empfindlicheren Algentypen. Die Korallenstöcke können nicht mehr so schnell wachsen.
Ove Hoegh-Guldberg von der University of Queensland in Brisbane, einer der weltweit führenden Korallenforscher, glaubt deshalb auch nicht, dass die Korallen durch den Partnertausch der Klimaerwärmung dauerhaft trotzen können: „Mit dem Wechsel auf den Typ D haben sie quasi ihre letzte Karte ausgespielt.”
SPRUDEL AUS DEM MEERESBODEN
Ähnlich ist die Situation bei der Versauerung der Meere. Die deutsche Meeresökologin Katharina Fabricius vom Australian Institute of Marine Science (AIMS) erforscht das Schicksal der Korallenriffe. Ihr Team hat vor der Küste Papua-Neuguineas ein natürliches Labor entdeckt, in dem sich der Effekt der Meeresversauerung studieren lässt. In der Region gibt es zahlreiche Vulkane, und in solchen Gebieten strömen oft Gase aus dem Boden. Fabricius’ Team nutzt eine fußballfeldgroße Fläche, auf der Kohlendioxid aus dem Meeresboden austritt. Das Gas ist sehr sauber, enthält keine Gifte und ist auch nicht heiß, wie es bei Vulkanen sonst oft der Fall ist – ideale Bedingungen, um den Effekt der Meeresversauerung zu studieren. Die Ergebnisse waren eindeutig: Je saurer das Meerwasser ist, umso artenärmer sind die Korallenbestände. An manchen Stellen gab es nur noch besonders widerstandsfähige Arten, an anderen hatten Seegräser die Korallen verdrängt, denn Pflanzen profitieren von reichlich Kohlendioxid, das sie zu Baumaterial und Energiespeichern umwandeln können.
Bei allen starken Umweltveränderungen im Riff zeigt sich: Es gibt immer einige Arten, die zumindest mit einer Art von Stress fertig werden. Aber ob sie mit mehreren massiven Umweltproblemen gleichzeitig zurechtkommen werden und ob die verbleibenden Korallenarten in der Lage sind, Riffe und ihre vielfältigen ökologischen Funktionen zu erhalten, weiß bislang kein Wissenschaftler.
WER WAR DER RIFF-KILLER?
Deshalb wollen Beaman und Webster unbedingt herausfinden, was damals am Ende der letzten Eiszeit das alte Barriere-Riff zum Absterben gebracht hat. Manche Forscherkollegen vermuten, dass das Inlandeis damals extrem schnell abgetaut ist. Dadurch hätte sich der Meeresspiegel so rasch erhöht, dass die Korallen in ihrem Wachstum schlicht nicht mithalten konnten. „Das ging damals rasend schnell”, meint Beaman. „Zu Spitzenzeiten stieg der Wasserspiegel um vier Zentimeter pro Jahr.” Doch der Forscher vermutet, dass das Riff nicht allein daran zugrunde gegangen ist. „Entscheidend war wahrscheinlich, dass das Festland überflutet und Erdboden ins Meer gespült wurde. Das Wasser muss sehr trüb gewesen sein. Weil nur noch wenig Licht hindurchkam, konnten die Algensymbionten kaum Energie liefern.”
Die Antwort auf die Frage, was vor über 10 000 Jahren tatsächlich geschah, liegt wahrscheinlich in Bremen: im Bohrkernlager des Meeresforschungszentrums Marum, einem der größten und wichtigsten Lager dieser Art auf der Welt. Im Rahmen des internationalen Meeresbodenbohrprogramms haben Forscher auch im fossilen Barriere-Riff gebohrt und die Sedimentproben zur weiteren Untersuchung nach Norddeutschland gebracht, wo sie in Kürze chemisch und geologisch untersucht werden.
Solche Bohrkerne sind quasi Umweltarchive, denn in den einzelnen Sedimentschichten sind immer noch Reste der einstmals lebenden Organismen, der Umweltchemikalien und Meeresschwebstoffe enthalten. Aus der Abfolge der Ablagerungen können die Forscher herauslesen, wie die Wasserqualität war und was wann wie schnell geschah. Mit weit reichenden Folgen: Vielleicht geben diese Sedimente sogar einen Ausblick in unsere Zukunft. ■
THOMAS WILLKE, bdw-Korrespondent in Lübeck. Der Biologe und begeisterte Segler wird die bdw-Leserreise 2012 nach Australien begleiten.
von Thomas Willke
Kompakt
· Das Great Barrier Reef hatte während der Eiszeit einen Vorfahren, von dem heute noch Reste zeugen.
· Forscher haben diesen Lebensraum jetzt erstmalig vollständig kartografiert.
· Flachwasser-Korallen leben in tieferen Regionen als bisher bekannt.
Das ARTEN-REICH
Von der Küste Papua-Neuguineas bis hinunter nach Fraser Island zieht sich das größte Korallenriff der Welt. Es ist Lebensraum für über 1500 Fisch-Arten, 30 Wal-Arten, die seltenen Dugongs (Seekühe), 6 Meeresschildkröten-Arten und mehrere Hundert Algen- und Seegras-Arten.
Mehr zum Thema
INTERNET
Erleben Sie die Forschungsergebnisse von Robin Beaman und seinen Kollegen im neuen elektronischen Atlas des Great Barrier Reef: e-atlas.org.au
Wie Meeresforscher heute arbeiten, steht im Schwerpunkt „ Meeresforschung” in der Oktober-Ausgabe 2011 von bild der wissenschaft. Filme, Expeditionsberichte und mehr zum Thema finden Sie außerdem auf den bdw-Multimedia-Seiten auf www.wissenschaft.de
Homepage des Great-Barrier-Reef-Projekts: www.deepreef.org
Leben im Zwielicht
„Wir waren völlig überrascht, wie viel Leben da unten im Dämmerlicht existierte”, sagt Tom Bridge, Meeresbiologe in der Arbeitsgruppe von Robin Beaman an der James Cook University. Bridge untersuchte mit selbstständig arbeitenden Tauchrobotern die Lebenswelt in den Gewässern hinter dem Great Barrier Reef, die Zonen im Dämmerlicht im versunkenen alten Barriere-Riff und bis 150 Meter hinab an der Kante des Kontinentalschelfs – dort, wo kein Taucher mehr hingelangt.
„Je tiefer man runtergeht, umso seltsamer werden die Viecher”, meint Bridge. Das ungewöhnlichste Tier entdeckten die Tauchroboter in ungefähr 100 Meter Tiefe. Es war die nur etwa 5 Millimeter große Miniausgabe eines Zwergseepferdchens – wahrscheinlich ist es das kleinste Wirbeltier der Welt.
Auch im versunkenen Barriere-Riff fanden die Forscher lebende Korallen. „Und zwar nicht nur die dort typischerweise vorkommenden Arten, vor allem Weichkorallen, sondern auch die riffbildenden Arten, deren Algen Photosynthese treiben”, sagt Beaman. „Sie bilden dort unten keine Korallenstöcke mehr, sondern nur eine dünne Schicht, die das Riff nicht mehr wachsen lässt – aber sie leben.” „Das ist eine wichtige Erkenntnis”, betont Bridge, der die ökologischen Beziehungen in der Dämmerlichtzone erforschen will. „Vielleicht haben wir ein wichtiges Rückzugsgebiet gefunden, in dem Korallen nach Umweltkatastrophen überleben können.”
Die Riffe vor der australischen Küste bergen nicht nur in den schwer erreichbaren tieferen Gebieten unbekanntes Leben. Selbst in den von vielen Sporttauchern besuchten flacheren Regionen stießen Forscher während der großen „Meeresvolkszählung” (Census of Marine Life), deren Ergebnisse 2010 veröffentlicht wurden, auf Hunderte von neuen Arten. So beobachtete ein Team an nur zwei Inseln im Riff 300 bis dahin unbekannte Weichkorallen-Arten.
