Koraller kvæles af stigende havtemperaturer

"Om dagen, når algerne producerer ilt, hjælper ciliernes bevægelser med til at afgive overskydende ilt, som ellers kan være skadeligt for korallen, til havvandet. Men om natten er korallerne afhængige af, at ciliernes bevægelse kanaliserer iltrigt vand ned til koralvævet. Problemet for korallerne opstår, når vandet bliver varmere, fordi deres metabolisme og dermed også deres iltbehov stiger med temperaturen. Til en start kan en øgning af fimrehårenes bevægelse til en vis grad kompensere for det øgede iltbehov ved at øge strømhvirvlernes hastighed. Men også kun til en grænse."

Varmestress ødelægger synkrondansen

Michael Kühl uddyber: 

"Ved stadigt stigende vandtemperaturer kan ciliernes bevægelse og øgningen i strømhvirvlernes hastighed ikke længere følge med korallens stigende iltbehov, og havvandet ved korallens vævsoverflade drænes mere og mere for ilt. Så fra at være en gavnlig mekanisme, bliver det til en skadelig mekanisme. Stiger temperaturen endnu mere, fører det i sidste ende til, at ciliernes bevægelser stopper. Ikke sådan lige pludseligt. Men cilierne, der normalt slår helt synkront, begynder at komme ud af takt, så der ikke bliver dannet strømhvirvler lige så effektivt længere. Til sidst standser ciliernes bevægelser helt, den aktive iltforsyning stopper, vævet begynder at gå i opløsning – og korallen dør."

"Alle organismer er tilpasset til et temperaturinterval, der kan beskrives ved en minimumtemperatur, en optimal temperatur, og en maksimumtemperatur. Kommer temperaturen under minimum eller over maksimum, bliver det skadeligt. Tropiske koraller er kendt for at leve tæt på deres maksimumtemperatur, og det er derfor, at de er ekstra sårbare overfor varmere havvand."

Ikke alle koraller har samme tærskel

Forskernes eksperimenter foregik i laboratorier i hhv. Helsingør og på Australiens Store Barriere Rev. Det ville ikke – på nuværende tidspunkt – have været muligt at udføre eksperimenterne under vandet på et koralrev. Eksperimenterne krævede, at mikroskopiske ciliers bevægelser i en vandstrøm blev filmet samtidig med, at vandtemperaturen blev ændret, og korallens temperaturafhængighed og iltforhold målt.

I selve eksperimentet blev en lille koloni af den knoldede koral Porites lutea på ca. 1 cm³ anbragt i et særligt designet flowkammer, hvor både ciliernes bevægelser og vandets cirkulation kunne filmes med specialkameraer, efterhånden som vandtemperaturen blev ændret trinvist fra 27 °C til 41 °C.

Eksperimentet viste, at ciliernes synkrone bevægelser steg med stigende temperaturer indtil ca. 37 °C, hvorefter de blev mere og mere uregelmæssige, for til sidst, ved 41 °C, helt at stoppe. Stopper ciliernes synkrone bevægelse, stopper tilførslen af iltrigt vand også, og korallen dør. Michael Kühl uddyber:

"I vores forsøg målte vi temperaturafhængigheden på koralstykker af Porites lutea, hvor det gik galt for korallen ved 37 °C. Det afspejler, hvordan denne bestemte art af koral har tilpasset sig temperaturerne. Det betyder dog ikke, at 37 °C er en magisk grænse for alle koraller. De kan have forskellige temperaturtilpasninger rundt om i verden. Ser man på koraller i Det Røde Hav, har de tilpasset sig væsentlig højere vandtemperaturer end fx i den sydlige ende af Det Store Barriere Rev, hvor korallerne har tilpasset sig anderledes. Her kommer sommertemperaturen måske kun op på ca. 29 °C. Så tærsklen kan godt flytte sig, afhængig af hvilken koral man kigger på, og hvilket koralrev den stammer fra."

Kan korallerne tilpasse sig, flytte sig – eller vil de forsvinde? 

Koralrevene er i krise pga. temperaturstress på forskellige måder. Ved koralblegning nedbrydes symbiosen mellem koraldyret og dets alger, hvorved korallerne fremstår afblegede, og man kan se det gråligt-hvide kalkskelet gennem vævet. Korallerne er stadig levende, men de har mistet deres sukker- og iltforsyning via algerne. Det kan de klare i kortere tidsrum, men hvis de ikke kan lykkes med at rekruttere alger igen i løbet af nogle uger, dør de. Koralblegning har været kendt længe og optræder efter en længere periode, hvor havvandets temperatur overskrider korallernes normal maksimumtemperatur. Masseblegning af koraller på global skala optræder nu oftere og oftere. Oveni kommer så korallernes respons på hurtige ændringer i vandtemperatur, som nu også i stigende grad observeres på koralrevene. Det påvirker korallernes evne til at sørge for vandcirkulation og iltforsyning hen over koralvævet via deres cilier.

Da der næppe er udsigt til, at havenes opvarmning vil stoppe foreløbig, hvordan ser koralrevenes fremtid så ud? Kan korallerne enten flytte sig til knap så varme områder, eller måske i stedet tilpasse sig de nye og varmere forhold? Michael Kühl trækker lidt på det, før han svarer:

"Det er svært at sige med sikkerhed. Koraller har gennem tiden tilpasset sig skiftende miljøforhold, men problemet er, at dette sker langsommere end de pågående klimaforandringer. I princippet er der også mulighed for, at koraller kan indvandre til højere breddegrader, efterhånden som havvandet bliver varmere. En sådan tropikalisering er fx observeret ved Japan. Koraller har et frit svømmede larvestadie, og korallarver kan føres med havstrømme og kolonisere velegnede overflader, hvis de rigtige forhold er tilstede."

"Men mange steder er sådanne overflader allerede optaget af andre organismer, som korallerne derfor kommer i hård konkurrere med. Og selv hvis det lykkes nogle koraller at få fodfæste, er der langt herfra til et diverst koralrev med alle de andre tilknyttede livsformer."

"Så fremtiden for tropiske koralrev er ikke lys. Klimamodeller forudsiger, at 70-90% af koralrevene vil være væk inden år 2100, hvis vi holder den globale opvarmning på 1,5 grad – hvilket jo allerede er en udfordring at leve op til. Der er ingen som helst tvivl om, at det er udledningen af drivhusgasser der skal ned, hvis vi skal lykkes med det. Mange koralrev vil nok forsvinde på den konto, men præcist hvor og hvornår er svært at spå om. Til en begyndelse kan man prøve at minimere lokale destruktive påvirkninger som f.eks. afstrømning fra land af sediment og næringssalte, og rovfiskeri. Og så er der et væld af tiltag til aktivt at gøre koralrev mere robuste eller genoprette dem."

Forskere arbejder på at udvikle løsninger, der kan redde koralrevene

Forskere eksperimenterer i disse år med alle mulige metoder til at genskabe eller at øge korallernes succesrate med at sætte sig på egnede overflader og begynde at lave nye koralkolonier. Michael Kühl forklarer:

"Man forsøger at få koraller til at vokse på kunstige rev, og også med at skabe egnede 3D-printede overflader, som indeholder nogle ”lokkestoffer” for korallarverne. Nogle forskere forsøger at fremavle mere robuste koraller og algesymbionter i laboratoriet, mens andre eksperimenterer med at transplantere koraller, der trives i mere ekstreme miljøer, så som mangrover, ud på koralrev. Der arbejdes også med at behandle koraller med gavnlige (probiotiske) bakterier for at gøre dem mere modstandsdygtige – lidt på samme måde, som vi kan spise mælkesyrebakterier, når vi har bøvl med fordøjelsen. Der er sågar forskere, der arbejder med at stimulere skydannelsen over koralrev for at mindske solopvarmningen. Så der foregår rigtig meget spændende forskning, men udfordringen ligger især i at få skaleret det op, og fremavlede koraller skal jo kunne fungere under de varierende miljøforhold, der naturligt forekommer på koralrevene."

Så hvad skal der ske fremover. Michael Kühl afslutter:

"Vi, dvs. forskerne bag det nye studie, er nu ved at undersøge betydningen af ciliernes bevægelse for iltforsyningen i andre koraller. Udover effekter af varmere havvand undersøger vi også, hvordan et faldende iltindhold kan påvirke ciliernes aktivitet. Dette er væsentligt, idet en anden effekt af klimaforandringerne er at havenes iltindhold mindskes."