Koraalriffen zijn niet gedoemd. Hoewel menselijke activiteiten de iconische ecosystemen op veel verschillende manieren bedreigen, wetenschappers beweren dat riffen kunnen blijven gedijen met de juiste hulp.

Een onderzoek door onderzoekers van UC Santa Barbara beschrijft hoe het verminderen van vervuiling door nutriënten kan helpen voorkomen dat koraal verbleekt tijdens gematigde hittegolven. De resultaten, die in het journaal verschijnen Proceedings van de National Academy of Sciences , bieden nieuwe strategieën voor het beheer van deze zeer bedreigde maar belangrijke ecosystemen.

Rifbouwende koralen herbergen nuttige algen in hun weefsels. In ruil voor bescherming en stikstof, de algen voorzien het koraal van suikers. Alles gaat goed totdat het water te warm wordt.

Bij hogere temperaturen, de fotosynthese van de algen gaat overdrive, en de chemische balans tussen het koraal en de algen wordt afgebroken. Op een bepaald moment, het koraal werpt zijn huurder uit in een proces dat bekend staat als bleken. Koraal kan een tijdje overleven zonder hun algen, dus herstel is mogelijk als de omstandigheden snel weer normaal worden. Maar bij afwezigheid van zijn partner zal het koraal uiteindelijk sterven, en hoe erger het bleken is, hoe groter de kans dat dit gebeurt.

Experimenten in het laboratorium, evenals enkele kleine veldstudies, begon onderzoekers te suggereren dat stikstofvervuiling, zoals van kunstmest en afvalwater, bleken kan verergeren. Overtollige stikstof in het water kan de gunstige samenwerking tussen koralen en de algen kortsluiten. Echter, tot nu, het was niet bekend of nutriënteneffecten op bleken optraden in veel koralen over grote gebieden.

De wetenschappers van UC Santa Barbara besloten om de effecten van stikstof op koraalverbleking te onderzoeken - op de schaal van een heel eiland - als onderdeel van hun langetermijn ecologisch onderzoeksproject op het eiland Moorea in Frans-Polynesië.

Het team onderzocht meer dan 10, 000 koralen rond Moorea tijdens een gematigde hittegolf in 2016. Ze bestudeerden individuele koraalkolonies in verschillende habitats om de variabiliteit met een hoge resolutie over het hele eiland vast te leggen. Aangezien stikstofconcentraties van nature fluctueren in zeewater, de onderzoekers namen monsters van Turbinaria ornata, een grote alg die veel voorkomt op de riffen rond Moorea. Dit leverde een record op van de stikstof die beschikbaar was voor koralen in de maanden voorafgaand aan de hittegolf.

"Deze relaties zijn zeer complex, " zei hoofdauteur Mary Donovan, een postdoctoraal onderzoeker aan het Marine Science Institute van de universiteit. "Dus, het bestuderen ervan op ruimtelijke en temporele schalen die overeenkomen met wat er in de natuur gebeurt, is van cruciaal belang om deze echt belangrijke interacties te onthullen."

Het team ontdekte dat hoge niveaus van stikstofvervuiling de temperatuur verlaagden waarbij koraal begon te bleken. Het verhoogde ook de ernst van het bleken. "Het verdubbelt in feite hoe ernstig het bleken is, " zei Russ Schmitt, een professor in de afdeling Ecologie, Evolutie, en Mariene Biologie (EEMB). Koraal verbleekt bij extreme temperaturen, ongeacht hoeveel stikstof er in het systeem zat, maar zelfs een beetje overtollige stikstof zou de schaal kunnen doen doorslaan in de richting van ernstige bleking onder gematigde hitte.

De wetenschappers keken naar de twee meest voorkomende soorten vertakkend koraal in Moorea. Ze verwachtten dat ze anders zouden reageren op nutriëntenvervuiling, omdat de ene gevoeliger is voor temperatuurstress dan de andere. Echter, beide soorten koralen vertoonden identieke reacties. Dit suggereerde dat het sterke effect dat stikstofvervuiling heeft op koraal bij temperaturen die normaal onder het niveau liggen dat verbleking veroorzaakt, in grote lijnen van toepassing kan zijn op veel koraalsoorten.

Klimaatverandering heeft de sterkte en frequentie van mariene hittegolven vergroot, waardoor de ernst van het bleken is toegenomen, volgens de onderzoekers. Koraalriffen staan ​​op een kantelpunt, zij legden uit, dus elke beschikbare strategie om de gezondheid en veerkracht van het rif aan te moedigen, moet worden onderzocht. "Deze studie toont aan dat het mogelijk is om enkele lokale acties te ondernemen, zoals het verminderen van de vervuiling door nutriënten om riffen een kans te geven, in ieder geval op korte termijn, " zei co-auteur Sally Holbrook, ook een professor in EEMB.

De onderzoekers zijn van plan te blijven onderzoeken hoe het effect van nutriëntenvervuiling op het bleken zich vertaalt in koraalsterfte. Het team voerde in 2019 een soortgelijk onderzoek uit, een jaar waarin enkele van de hoogste watertemperaturen rond het eiland Moorea werden geregistreerd. Hun bevindingen zouden een beter beeld moeten geven van de langetermijneffecten van nutriëntenvervuiling op de ecosystemen van koraalriffen.

"Zee hittegolven en koraalverbleking zijn de bepalende uitdaging voor koraalriffen in de 21e eeuw, " zei co-auteur Deron Burkepile, een professor in EEMB. "Het beheersen van de CO2-uitstoot vereist wereldwijde actie, dus als ecologen en natuurbeschermers, we zijn ook op zoek naar hefbomen die we op lokale schaal kunnen gebruiken om ecosystemen van koraalriffen te helpen deze wereldwijde stressfactoren te weerstaan, terwijl we ook actie ondernemen om de klimaatverandering aan te pakken."