Einfluss tropischer Klimaoszillationen auf natürliche Rückzugsräume von Korallenriffen im wärmer werdenden Ozean
Eine aktuelle Untersuchung zeigt, dass die natürliche Kühlung von Korallenriffen nicht konstant ist, sondern maßgeblich durch großräumige tropische Klimamuster beeinflusst wird.
Hintergrund und Fragestellung
Die Widerstandsfähigkeit mancher Korallenriffe gegenüber marinen Hitzewellen variiert stark. Die Studie, veröffentlicht in Scientific Reports, identifiziert nicht nur lokale ozeanographische Faktoren als Ursache, sondern hebt den Einfluss großskaliger Klimaphänomene hervor, die ganze Ozeanbecken betreffen. Forschende des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, darunter Dr. Hana Camelia und Dr. Thomas Felis, kombinierten dafür langjährige ozeanographische Daten mit geochemischen Analysen von Korallenskeletten.
Untersuchungsgebiet und ozeanographische Prozesse
Im Fokus stand ein Korallenriff in der Andamanensee im nordöstlichen Indischen Ozean, das regelmäßig von kühlem Tiefenwasser profitiert. Interne Wellen und Schwankungen der Thermokline – der Grenzschicht zwischen warmem Oberflächen- und kühlerem Tiefenwasser – fördern den Transport dieses Wassers in flachere Riffbereiche. Diese Prozesse mildern kurzfristig den Hitzestress während mariner Hitzewellen, wobei ihre Schutzwirkung jedoch stark von großräumigen Klimaschwankungen im tropischen Indopazifik abhängt.
Korallenskelette als klimatische Archive
Zur Rekonstruktion der Kühlung über längere Zeiträume verglich das internationale Team Temperaturmessungen aus der Tiefe mit geochemischen Markern in Korallenskeletten. Korallen speichern während ihres Wachstums kontinuierlich Informationen über die Umgebungstemperatur und Umweltbedingungen.
- Strontium-Calcium-Verhältnisse (Sr/Ca) dienten zur Bestimmung vergangener Wassertemperaturen.
- Kohlenstoffisotope lieferten Hinweise auf stoffwechselbedingte Anpassungen der Korallen unter Hitzestress.
Diese Proxydaten erlauben eine detaillierte Analyse der zeitlichen Dynamik von Abkühlungsereignissen sowie der biologischen Reaktionen der Korallen.
Einfluss großer Klimaphänomene auf Kühlungseffekte
Die Studie zeigt, dass die Stärke der natürlichen Kühlung im untersuchten Riff vor allem durch die El Niño–Südliche Oszillation (ENSO) und den Indischen-Ozean-Dipol (IOD) gesteuert wird. Diese Phänomene verändern Windmuster und die Thermoklinentiefe, was den Transport kühlen Tiefenwassers in flache Riffbereiche beeinflusst.
Während des starken El-Niño-Ereignisses 1997/1998, das mit einem positiven IOD zusammenfiel, kam es zu einer ungewöhnlich starken Anhebung der Thermokline. Dadurch konnten interne Wellen verstärkt kühleres Wasser zum Riff transportieren, was den Hitzestress trotz der globalen Korallenbleiche an diesem Standort signifikant reduzierte.
Anpassungsmechanismen der Korallen
Die chemischen Analysen belegen die Flexibilität der Korallen in der Stressbewältigung. Unter normalen Bedingungen beziehen sie ihre Energie hauptsächlich aus der Symbiose mit einzelligen Algen. Während Bleiche-Ereignissen kann diese Symbiose beeinträchtigt sein.
Kohlenstoffisotopendaten deuten darauf hin, dass Korallen während vieler Bleiche-Phasen vermehrt heterotrophe Ernährung betreiben, also zusätzliche Nährstoffe aus dem umgebenden Wasser aufnehmen. Interessanterweise war diese Anpassung während des El-Niño-Ereignisses 1998 weniger ausgeprägt, was auf die unterstützende Wirkung der natürlichen Kühlung hinweist.
Relevanz für den Schutz von Korallenriffen
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass natürliche Korallenrefugien keine dauerhaften Schutzräume darstellen. Ihre Wirksamkeit hängt vom aktuellen Zustand großräumiger Klimasysteme ab und variiert mit der ozeanisch-atmosphärischen Zirkulation auf Jahres- und Dekadenskalen.
Ein vertieftes Verständnis dieser Zusammenhänge ist essenziell, um Prognosen zur Überlebensfähigkeit von Korallenriffen bei zukünftigen Hitzewellen zu verbessern und Schutz- sowie Managementstrategien für potenzielle Refugien unter sich verändernden Klimabedingungen zu entwickeln.
Dynamische Natur der Riffresilienz
Natürlich gekühlte Riffe fungieren als dynamische Systeme, deren Schutzfunktion durch tropische Klimavariabilität moduliert wird. Die Verknüpfung von Korallen-Geochemie mit langjährigen ozeanographischen Daten zeigt, wie großskalige ozeanische Prozesse das Schicksal einzelner Riffe bestimmen.
Angesichts zunehmender Häufigkeit mariner Hitzewellen wird das Verständnis der Wirksamkeit dieser natürlichen Kühlmechanismen immer wichtiger für den Erhalt der Korallenökosysteme in einer sich erwärmenden Welt.
Forschungsrahmen und Kooperationen
Die Studie wurde im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunktprogramms „Tropische Klimavariabilität und Korallenriffe“ (SPP 2299) durchgeführt. Unter der Leitung von Dr. Hana Camelia und Dr. Thomas Felis erfolgte die Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Thailand, um interdisziplinäre Expertise aus Korallen-Geochemie, Riffökologie, Ozeanographie und Klimaforschung zu bündeln.
Beteiligte Institutionen
- MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
- The University of Western Australia
- Chulalongkorn University, Thailand
- Phuket Marine Biological Center, Thailand
- GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
Über das MARUM
Das MARUM erforscht die Rolle des Ozeans und des Meeresbodens im Erdsystem. Dabei werden geologische, physikalische, biologische und chemische Prozesse untersucht, die Klima, globalen Kohlenstoffkreislauf und einzigartige marine Ökosysteme beeinflussen. Die Einrichtung verfolgt eine grundlagenorientierte, ergebnisoffene Forschung mit gesellschaftlicher Verantwortung und stellt wissenschaftliche Daten frei zugänglich bereit. Zudem informiert das MARUM die Öffentlichkeit und fördert den Dialog zur Meeresumwelt im Sinne der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen.
Kontaktinformationen der wissenschaftlichen Ansprechpartner
- Dr. Hana Camelia
Korallen-Paläoklimatologie
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Telefon: 0421 218-65758
E-Mail: hcamelia@marum.de - Dr. Thomas Felis
Korallen-Paläoklimatologie
MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Telefon: 0421 218-65751
E-Mail: tfelis@marum.de
Originalpublikation
Camelia, H., Felis, T., Hargreaves, J. A., Kölling, M., Scheffers, S., Chavanich, S., Sangmanee, C., & Wall, M. (2026). Tropical climate modes control strength and distribution of thermal stress mitigation in a coral reef refugia. Scientific Reports, 16, 19757. https://doi.org/10.1038/s41598-026-52941-6
