Naarmate het water warmer wordt, blijft het fenomeen "koraalverbleking" zich verspreiden. Toch zijn niet alle koralen even gevoelig. Een internationaal team onder leiding van Cesar Pacherres en Moritz Holtappels van het Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) in Bremerhaven en Soeren Ahmerkamp van het Max Planck Institute for Marine Microbiology in Bremen hebben mogelijk de verklaring gevonden:het gebruik van minuscule filamenten (cilia), kunnen koralen de stroming in hun directe omgeving beïnvloeden en zichzelf beschermen tegen schadelijke zuurstofconcentraties, zoals de experts rapporteren in het tijdschrift Current Biology .

Koraalriffen zijn niet alleen een van de meest biodiverse ecosystemen op onze planeet; ze behoren ook tot de economisch meest belangrijke. "Ze zijn bijvoorbeeld enorm belangrijk voor de visserij en het toerisme", zegt Moritz Holtappels. "En als golfbrekers leveren ze essentiële diensten voor kustbeheer." Dienovereenkomstig maken de experts zich grote zorgen over de huidige status van deze waardevolle onderzeese steden, die tegelijkertijd worden geconfronteerd met een verscheidenheid aan bedreigingen:de overbemesting en verzuring van de oceaan, evenals een te intensieve visserij. Om het nog erger te maken, leidt klimaatverandering in toenemende mate tot de gevreesde 'koraalverbleking'.

Dit gebeurt als het water te warm wordt voor de rifbouwers. De meeste kleine poliepen die deze indrukwekkende calciumcarbonaatformaties creëren, leven in symbiose met algen die tot de dinoflagellaten behoren. Ze bieden deze organismen bescherming en krijgen in ruil daarvoor energierijke suikers en andere producten die hun 'huisgenoten' met behulp van zonlicht maken uit kooldioxide en water. Maar dit proces, dat bekend staat als fotosynthese, kan problematisch worden als de temperatuur te hoog wordt. In plaats van de koralen van energie te voorzien, geven de algen schadelijke stoffen af. Als reactie daarop "verdrijven" de poliepen ze, waardoor de koralen hun kleur verliezen - en in veel gevallen zelfs volledig afsterven. "Maar dit gebeurt niet met alle koralen in een rif", legt Cesar Pacherres uit. "Sommige bleken snel uit, andere helemaal niet." Wat verklaart het verschil in reacties?

Om daar achter te komen, hebben de onderzoekers de complexe relatie tussen het steenkoraal Porites lutea en zijn groene buren onder de loep genomen. Blijkbaar is een probleem waarmee deze "gedeelde flat" onder water wordt geconfronteerd, dat de fotosynthese van de algen grote hoeveelheden zuurstof vrijgeeft. Hoewel van vitaal belang voor de meeste flora en fauna, kan te veel zuurstof gevaarlijk zijn, vooral in warm water. Bij een te hoge concentratie verwerkt het fotosynthese-orgaan van de algen steeds meer zuurstof in plaats van kooldioxide. Dit is niet alleen minder efficiënt qua opwekking van energie; het produceert ook gevaarlijke zuurstofradicalen, die cellen kunnen beschadigen. "Als er te veel zonlicht is, is het moeilijk voor koralen om van dit overtollige zuurstof af te komen", zegt Pacherres. "Lage waterbeweging en hoge temperaturen verergeren dit effect, bekend als oxidatieve stress, dat algemeen wordt beschouwd als de belangrijkste oorzaak van koraalverbleking."

Met innovatieve methoden volgden de experts het spoor van de zuurstof. Wat ze ontdekten was dat de algen die de zuurstof produceerden geenszins gelijkmatig verdeeld waren over de onderzochte koralen. De algen waren in sommige gebieden veel dichter dan in andere. "We verwachtten de hoogste zuurstofconcentraties in het water boven deze fotosynthese-hotspots te vinden", zegt Soeren Ahmerkamp. "Maar tot onze verbazing was juist het tegenovergestelde waar."

Deze bevinding is in tegenspraak met de conventionele theorie over massaoverdracht tussen koralen en hun omgeving:tot voor kort was de veronderstelling dat, zodra vrijgekomen stoffen het weefsel in kwestie verlieten, ze eenvoudigweg via diffusie van regio's met hogere concentraties naar gebieden met lagere concentraties verhuisden. Maar als dat waar was, hadden de onderzoekers de hoogste zuurstofconcentraties moeten vinden waar de meeste zuurstof werd geproduceerd. De enige verklaring voor een ander patroon is als de koralen het element actief naar elders transporteren. En dankzij de allernieuwste bewakingstechnologieën weten ze nu precies hoe het moet.

"De truc is dat de kleine haartjes, of trilharen, op het oppervlak van de koralen, wanneer ze gelijktijdig worden bewogen, kleine wervelingen creëren", legt Ahmerkamp uit. Op deze manier kunnen de poliepen lokale stromingen vormen om specifiek die algenrijke gebieden te ventileren. Hiervoor leiden ze zuurstofarm water van bovenaf naar die gebieden met de hoogste algendichtheid, waar het wordt geladen met zuurstof. Op zijn beurt stroomt het opwaartse deel van de geproduceerde wervel weg van de koralen en geeft zijn lading hoger in de waterkolom af. Met behulp van een computermodel simuleerden de onderzoekers het samenspel tussen diffusie en ciliaire actie op het oppervlak van de koralen. Zoals de simulatie laat zien, kunnen steenkoralen, door deze lokale wervelingen in de buurt van de algen te produceren, het gebied van hun oppervlak dat is blootgesteld aan kritische zuurstofconcentraties halveren.

"Daarom zijn deze sessiele koralen niet volledig overgeleverd aan hun mariene omgeving, zoals eerder werd aangenomen", zegt Moritz Holtappels. Het doelgericht beïnvloeden van de massaoverdracht met hun omgeving en het wegwaaien van overtollige zuurstof kan van levensbelang zijn voor deze organismen, vooral die welke groeien in wateren met weinig of geen stroming. Waarschijnlijk hebben echter niet alle koralen zo'n verfijnd ventilatiesysteem. Dit zou kunnen verklaren waarom sommige meer extreme bleking ondergaan dan andere als reactie op ongunstige omstandigheden. + Verder verkennen

Modellen laten zien dat koralen beter bestand zijn tegen opwarming van de oceaan als ze ruilen voor meer hittebestendige soorten algen