Auswirkungen von niedrigem Sauerstoff auf das Meeresleben

Gelöster Sauerstoff (DO) ist super wichtig für das Leben in Küstenmeeren. Er hilft Meeresbewohnern beim Atmen und wird ständig zwischen Wasser und Organismen ausgetauscht. Allerdings kann sich die Menge an DO im Meerwasser ganz schön verändern. In einigen Gegenden kann es einen Moment normal sein und im nächsten total niedrig, besonders zu bestimmten Tageszeiten oder Saisons. Zum Beispiel können die DO-Werte in Korallenriffen nachts absinken und für Stunden niedrig bleiben, vor allem im Sommer, wenn warmes Wasser weniger Sauerstoff hält.

Niedrige DO-Werte, auch Hypoxie genannt, können in flachen Riffhabitaten auftreten, die nicht viel Wasserbewegung haben. Wenn Meeresbewohner atmen, verbrauchen sie den verfügbaren Sauerstoff, was zu Hypoxie führen kann, wenn er nicht schnell nachkommt. Dieses Problem sieht man auch an kontinentalen Küsten, wo Nährstoffe vom Land und tiefere Gewässer Niedrigsauerstoffzonen schaffen können, die Tage dauern oder sogar dauerhaft sein können. Wenn die DO-Werte sinken, ist es für Meeresbewohner schwierig, besonders für die, die nah am Meeresboden leben, da sie ernsthafte Sauerstoffengpässe haben könnten.

Küstenmarine Kreaturen, wie wirbellose Tiere, haben verschiedene Wege entwickelt, um in Situationen mit niedrigem Sauerstoff zu überleben. Einige Arten von Meeresbewohnern, wie Seeanemonen, sind besonders gut darin, mit diesen schwierigen Bedingungen umzugehen. Sie können in flachen Küstengebieten gedeihen, die häufig niedrige Sauerstoffwerte haben, auch wenn die genauen Details, wie sie so widerstandsfähig sind, nicht vollständig verstanden sind. Auf der anderen Seite sind tropische Korallen normalerweise empfindlicher gegenüber niedrigem Sauerstoff. Dennoch gibt es einige Korallenarten, die ihre wichtigen lebensnotwendigen Prozesse auch bei niedrigem Sauerstoff aufrechterhalten können, was zeigt, dass sie eine gewisse Belastbarkeit gegenüber diesem Stress haben.

Während erwachsene Meeresbewohner Methoden entwickelt haben, um mit niedrigem Sauerstoff umzugehen, ist unklar, ob die frühen Lebensphasen das auch können. Junge Lebensstadien vieler Meeresbewohner sind oft anfälliger für Veränderungen in ihrer Umgebung. Forscher versuchen herauszufinden, wie verschiedene marine Arten, insbesondere Korallen und ihre Verwandten, auf niedrigen Sauerstoff während dieser kritischen frühen Lebensphasen reagieren.

#Fortpflanzungsstrategien bei Cnidaria

Meeresbewohner, wie Korallen und Anemonen, reproduzieren auf verschiedene Arten. Einige haben getrennte männliche und weibliche Individuen, während andere sowohl männliche als auch weibliche Eigenschaften haben können. Sie können sich fortpflanzen, indem sie Eier und Spermien ins Wasser abgeben oder indem sie die Kleinen intern entwickeln. Die Babys, Larven genannt, sind normalerweise winzig und treiben im Wasser, bis sie eine geeignete Oberfläche finden, um sich niederzulassen und zu Erwachsenen zu wachsen.

Sauerstoff spielt eine wichtige Rolle in der Entwicklung dieser Larven. Er ist entscheidend für ihre Atmung und andere biologische Funktionen. Niedrige Sauerstoffwerte können ihr Wachstum und ihre Entwicklung behindern. Forscher wollen wissen, wie verschiedene Arten von Meeresbewohnern mit niedrigen Sauerstoffbedingungen während ihrer frühen Lebensstadien umgehen. Indem sie untersuchen, wie Larven von verschiedenen Arten auf niedrigen Sauerstoff reagieren, hoffen die Wissenschaftler, vorhersagen zu können, wie diese Arten in den sich verändernden Ozeanen der Zukunft zurechtkommen werden.

#Auswirkungen von Hypoxie auf Larven und Jungtiere

In einer Studie schauten die Forscher, wie sich niedrige Sauerstoffbedingungen auf die Entwicklung von drei Arten von Meeresbewohnern auswirkten: einer Seeanemone, einer Korallenart, die Riffe bildet, und einer anderen Korallenart, die sich anders reproduziert. Die Seeanemone findet man in estuarinen Umgebungen, wo niedriger Sauerstoff häufig vorkommt, während die beiden Korallenarten in tropischen Gebieten leben. Die Forscher hatten spezifische Vorhersagen darüber, wie diese Organismen auf niedrigen Sauerstoff reagieren würden.

Sie erwarteten, dass die Seeanemone toleranter gegenüber niedrigem Sauerstoff ist, da sie sich an schwankende Sauerstoffwerte in ihrem natürlichen Lebensraum angepasst hat. Sie dachten auch, dass die Larven der Seeanemone und der riffbildenden Koralle weniger betroffen sein würden als die andere Koralle, die auf Algen zur Nahrung angewiesen ist. Da diese Koralle symbiotisch mit Algen lebt, könnte sie stärker unter niedrigen Sauerstoffwerten leiden, weil die Algen auch Sauerstoff brauchen. Die Forscher wollten verstehen, wie diese Bedingungen das Wachstum, Verhalten und die Settlementfähigkeiten als Jungtiere beeinflussten.

Um das zu untersuchen, sammelten die Forscher Larven von den drei Arten und setzten sie für einen bestimmten Zeitraum niedrigen Sauerstoffbedingungen aus. Sie beobachteten, wie gut die Larven schwammen und wie viele von ihnen sich danach niederliessen. Sie achteten auf Dinge wie Grösse, Gewicht und wie viel Sauerstoff sie verbrauchten.

#Auswirkungen auf Schwimmfähigkeit und Settlement

Als die Forscher die Schwimmfähigkeiten und Settlementraten der Larven nach der Exposition gegenüber niedrigem Sauerstoff untersuchten, fanden sie signifikante Unterschiede. Alle drei Arten zeigten nach der Zeit in Niedrigsauerstoffbedingungen weniger Schwimmaktivität. Weniger Larven schwammen herum im Vergleich zu denen, die in normalen Sauerstoffwerten gehalten wurden, wobei jede Art einzigartige Reaktionen zeigte.

Die Larven der Seeanemone zeigten nach der Erfahrung mit niedrigem Sauerstoff keine signifikanten Veränderungen in ihrer Settlementfähigkeit und hatten hohe Settlementraten. Die beiden Korallenarten hatten jedoch niedrigere Settlementraten nach der Zeit in niedrigem Sauerstoff, auch wenn sie Zugang zu geeigneten Oberflächen hatten, auf denen sie sich niederlassen konnten.

Dieser Rückgang im Settlement ist besorgniserregend, da er darauf hindeutet, dass Hypoxie die zukünftige Population dieser Arten beeinträchtigen könnte. Settlement ist entscheidend, um sicherzustellen, dass neue Erwachsene heranwachsen und zur Population beitragen können. Zudem könnte abnehmende Settlementraten zu mehr Konkurrenz um Platz am Meeresboden führen, was für die Widerstandsfähigkeit des Lebensraums wichtig ist.

#Grösse und Wachstumsreaktionen auf Hypoxie

Neben der Beobachtung von Schwimmen und Settlement massen die Forscher auch Wachstumsparameter wie Grösse und Gewicht. Sie stellten fest, dass sich die Larvengrössen als Reaktion auf niedrige Sauerstoffbedingungen veränderten. Die Larven der Seeanemone zeigten keine Grössenveränderung, während die Larven der riffbildenden Koralle nach der Exposition gegenüber niedrigem Sauerstoff grösser wurden.

Interessanterweise spiegelte diese grössere Grösse keinen Anstieg der Gesamtbiomasse wider. Das deutet darauf hin, dass die Larven mehr Wasser hielten, anstatt gesundes Gewebe zu wachsen, was möglicherweise auf Stress oder Schäden hindeutet. Als sie in die juvenile Phase übergingen, waren alle drei Arten kleiner im Vergleich zu denen, die in normalen Sauerstoffbedingungen gehalten wurden. Kleinere Grössen bei Jungtieren könnten ihre Überlebenschancen verringern und ihre Fähigkeit beeinträchtigen, mit Ressourcen zu konkurrieren, während sie heranwachsen.

#Auswirkungen auf den Stoffwechsel

Die Studie schaute sich auch an, wie Hypoxie die Atemraten der Larven beeinflusste. Die Larve der Seeanemone zeigte nach der Exposition gegenüber niedrigem Sauerstoff keine signifikanten Veränderungen in ihren Stoffwechselraten. Im Gegensatz dazu wiesen beide Korallenarten nach der Hypoxie niedrigere Atemraten auf. Niedrigere Stoffwechselraten könnten anfänglich helfen, Energie unter Niedrigsauerstoffbedingungen zu sparen, aber wenn solche Niedrigsauerstoffereignisse häufig werden, könnte die allgemeine Fitness langfristig beeinträchtigt werden.

#Interaktion mit symbiotischen Algen

Für Korallen ist die Beziehung zu ihren symbiotischen Algen entscheidend. Diese Algen liefern Energie durch Photosynthese, sind aber auch von Sauerstoffwerten betroffen. Die Forscher beobachteten, dass Hypoxie negative Auswirkungen auf die Algen hatte, die in der riffbildenden Koralle leben. Niedrigere Sauerstoffwerte führten zu reduzierter Photosynthese und störten die Aufnahme der Algen, was die Gesundheit der Koralle insgesamt beeinträchtigen könnte.

Die Koralle, die Riffe bildet, zeigte einen Verlust von Symbionten nach der Exposition gegenüber niedrigem Sauerstoff. Das bedeutet, dass die Koralle weniger in der Lage sein könnte, die Energie zu bekommen, die sie braucht, um zu überleben und zu wachsen, besonders wenn sie später weitere Umweltstressoren ausgesetzt ist.

#Fazit

Die Ergebnisse dieser Studie betonen die Gefahren, die niedrige Sauerstoffwerte für das Meeresleben, insbesondere in den frühen Entwicklungsstadien, darstellen. Die Auswirkungen waren deutlich unterschiedlich zwischen den drei untersuchten Arten, was auf unterschiedliche Widerstandsfähigkeits- und Anpassungsfähigkeiten hinweist. Während die Seeanemone besser geeignet zu sein scheint, mit niedrigem Sauerstoff umzugehen, stehen die riffbildenden Korallen vor erheblichen Herausforderungen, die ihre Überlebens- und Fortpflanzungschancen in immer deoxygenierten Ozeanen beeinträchtigen könnten. Wenn diese Bedingungen weiterhin bestehen, könnte das zu einem Rückgang der Biodiversität und Veränderungen in den Ökosystemen der Meere führen.

Es ist wichtig, das Problem der Hypoxie anzugehen, um das Küstenmeeresleben zu schützen und die Gesundheit der marinen Ökosysteme sicherzustellen. Die Widerstandsfähigkeit bestimmter Arten, wie der Seeanemone, gibt Hoffnung, aber die Empfindlichkeit vieler riffbildender Korallen zeigt, wie nötig concertierte Anstrengungen sind, um die Auswirkungen der Ozeandeoxygenation zu mildern und die Biodiversität in unseren Ozeanen zu erhalten.