Schwere Wirbelstürme erhöhen den Zustrom von Röhrenschwämmen, die die Korallenriffe ernähren
Der Röhrenschwamm (Aplysina cauliformis) zeichnet sich durch seine mehr als einen Meter langen Ranken aus. Sie fungieren als natürlicher Filter, der das Wasser reinigt und die Korallenriffe mit Nährstoffen versorgt.
Der Röhrenschwamm (Aplysina cauliformis), benannt nach seinen langen, faserig aussehenden Ästen, bietet einen dreidimensionalen Lebensraum und trägt zur Stabilisierung der Basis von Korallenriffen bei. Diese sich aufrecht verzweigenden Schwämme sind jedoch bei Stürmen sehr anfällig für Brüche, wodurch die Fragmentierung zunimmt, was zur Verdoppelung und Inzucht dieser Art beiträgt.
Viele Schwämme können schwere Schäden überleben und werden häufig fragmentiert, was als ungeschlechtlicher Fortpflanzungsmechanismus angesehen wird. Während die Fragmentierung bei Röhrenschwämmen eine gängige Fortpflanzungsstrategie ist, können sie sich auch sexuell fortpflanzen, indem sie Larven produzieren.
Dies ermöglicht es der Art, sich nach extremen Wetterereignissen wieder anzusiedeln, sodass sie für die Wiederherstellung und Widerstandsfähigkeit von Korallenriff-Ökosystemen wesentlich ist.
Die Hurrikane Irma und Maria, beide im Jahr 2017, waren zwei intensive Wirbelstürme kurz hintereinander, die Forschern des Harriet L. Wilkes Honors College der Florida Atlantic University und dem Harbor Branch Oceanographic Institute der Florida Atlantic University sowie Mitarbeitern der University of the Virgin Islands, der University of Mississippi und der University of Alabama die einmalige Gelegenheit, sich mit einem vorrangigen Anliegen zu befassen: der Anpassung von Korallenriff-Schwamm-Populationen nach schweren Wirbelstürmen.
Die ersten Bewertungen des Wiederbesiedlungsprozesses von Schwämmen
Die Untersuchungen, die auf den Virgin Islands in der Karibik nach diesen beiden katastrophalen Wirbelstürmen mithilfe genetischer Analysen zu verstehen, wie viel Klonalität gegenüber sexueller Rekrutierung in Korallenriffen nach Durchzug von Wirbelstürmen auftritt.
Die Ergebnisse der Studie, die im Journal Molecular Ecology veröffentlicht wurden, zeigen, dass Populationen klonaler mariner Arten mit geringer pelagischer Verbreitung, wie z. B. Schlauchschwämme, von der zunehmenden Häufigkeit und Stärke von Hurrikanen profitieren können, um die genetische Vielfalt aufrechtzuerhalten und Inzucht zu bekämpfen, was ihre Anpassung an den Durchzug extremer Stürme verbessert.
Hurrikane - Ihre großen Verbündeten bei der Fortpflanzung
Während die Oberfläche von den intensiven Winden eines großen Hurrikans betroffen ist, vermehrt sich diese Art überraschenderweise noch schneller und deckt eine größere Fläche ab. Es besteht kein Zweifel, dass Mutter Natur weise ist.
Die Röhrenschwammpopulation war vor den Wirbelstürmen hochgradig klonal, ging aber nach den Wirbelstürmen zur Wiederbesiedlung auf verstärkte sexuelle Reproduktion über, und 85 % der sexuellen Reproduktion war hauptsächlich auf die lokale Rekrutierung von Larven zurückzuführen. Große Stürme begünstigten die Rekrutierung von Schwammlarven, erhöhten aber nicht die genetische Vielfalt.
"Es ist bekannt, dass verzweigte Korallenpopulationen, die Stürmen mit mittlerer oder geringer Häufigkeit ausgesetzt sind, überwiegend sexuelle Populationen aufweisen, während an Standorten mit höherer Sturmhäufigkeit überwiegend klonale Populationen zu finden sind", sagte Dr. Andia Chaves Fonnegra, leitende Forscherin und Assistenzprofessorin für Biologie am Harriet L. Wilkes Honors College und am Harbor Branch der FAU.
Im Gegensatz dazu zeigten die Ergebnisse, dass nach diesen extremen Ereignissen mehr Schwammlarven sexuellen Ursprungs rekrutiert wurden als Klone, die durch Fragmentierung/Regeneration entstanden waren, wodurch die genetische Vielfalt erhalten blieb.
Nach dem Hurrikan wurden an allen Probenahmestellen auf St. Thomas Larven (Genet) und Fragmente (Ramet) entdeckt, was darauf hindeutet, dass sich die Population dieser Art schnell erholen kann, ohne dass die Physiographie des Standorts eine Rolle spielt.
An allen Standorten zusammen waren 66 % der adulten Schwämme vor dem Hurrikan gynäkologisch, verglichen mit 86 % der juvenilen Schwämme nach dem Hurrikan. Dies deutet darauf hin, dass die Wiederbesiedlung von A. cauliformis nach dem Hurrikan größtenteils auf sexuelle Fortpflanzung zurückzuführen ist, wobei ein Genfluss über Entfernungen von bis zu 60 Kilometern zwischen St. Croix und Buck Island auf St. Thomas an den Untersuchungsstandorten festgestellt wurde.
Riff-Probenahme
Für die Studie sammelten Taucher 14 und 22 Monate nach den beiden Wirbelstürmen der Kategorie 5 auf St. Thomas kleine Proben von dünnen violetten Morphotypen von Schwämmen. Die Forscher extrahierten dann genomische DNA aus den Schwammproben mit einer auf einheitlicher Fragmentsequenzierung basierenden Genotypisierungsmethode namens 2b-RAD.
Diese neue Methode wird für Kartierungen, Populationsgenetik, genetische Kartierungen und Allelschätzungen verwendet. Die genetische Vielfalt wurde für Populationen vor dem Hurrikan (adulte Tiere) und nach dem Hurrikan (adulte und junge Tiere) als erwartete (He) und beobachtete (Ho) Heterozygotien mit Inzuchtkoeffizient (FIS) geschätzt und verglichen.
"Auf kurzen Zeitskalen können intermittierende Störungen wie Wirbelstürme die Struktur und Funktion der benthischen Korallenriff-Gemeinschaft verändern und die Erholungszeit beeinflussen", sagte Chaves Fonnegra. "Wie wir in unserer Studie gezeigt haben, wirken sich Stürme jedoch nicht auf alle Riffarten gleichermaßen aus und können die Vielfalt fördern, indem sie ein offenes Substrat für die Anheftung und Rekrutierung von Larven schaffen."