Computermodellierungsprogramm unterstützt Bemühungen zum Schutz von Korallenriffen

Ein Forscherteam der University of British Columbia Okanagan hat ein Computermodellierungsprogramm entwickelt, das Wissenschaftlern dabei hilft, die Auswirkungen von Klimaschäden und mögliche Wiederherstellungspläne auf Korallenriffe auf der ganzen Welt vorherzusagen.

Laut Dr. Bruno Carturan ist dies ein entscheidender Schritt im Kampf gegen den Klimawandel, der viele Korallenarten tötet und zum Zusammenbruch ganzer Korallenriff-Ökosysteme beiträgt. Allerdings sind Korallenriffe äußerst komplex, was es schwierig macht, die Auswirkungen ihrer Zerstörung und Regeneration zu untersuchen.

Problem mit realen Experimenten

Experimente in der realen Welt sind nicht praktikabel, da sie erfordern würden, dass Forscher große Bereiche von Riffen, Korallenkolonien und Pflanzenfresserpopulationen manipulieren und zerstören. Anschließend müssten sie über mehrere Jahre hinweg etwaige strukturelle Veränderungen und Diversität überwachen.

Dr. Carturan hat kürzlich sein Doktoratsstudium an der Irving K. Barber Faculty of Science abgeschlossen.

„Es versteht sich von selbst, dass die Durchführung von Experimenten, die natürliche Korallenriffe stören, unethisch ist und vermieden werden sollte, während die Verwendung großer Aquarien schlichtweg undurchführbar ist“, sagt Dr. Carturan. „Aus diesen Gründen wurden noch nie solche Experimente durchgeführt, was unsere Fähigkeit beeinträchtigt, die Korallenvielfalt und die damit verbundene Widerstandsfähigkeit der Riffe vorherzusagen.“

Die neuesten Forschungsergebnisse von Dr. Caturan wurden in veröffentlicht Grenzen in Ökologie und Evolution.

Korallengemeinschaften schaffen

Mithilfe von Modellen schuf er 245 Korallengemeinschaften, von denen jede eine einzigartige Gruppe von neun Arten umfasste und eine Fläche von 25 Quadratmetern einnahm. Die Modelle wurden entwickelt, um Korallenkolonien und die verschiedenen Algenarten darzustellen, die unter dem Einfluss des Klimas wachsen, konkurrieren und sich gemeinsam vermehren.

Dr. Caturan sagt, dass alle Schlüsselkomponenten der Modelle, einschließlich der Artenmerkmale, auf bereits vorhandenen, realen Daten von 800 verschiedenen Arten basieren.

Das Team simulierte verschiedene Szenarien wie starke Wellen oder starke Hitze, bevor es die Widerstandsfähigkeit jedes Modellriffs maß. Zehn Jahre nach der Störung notierten sie etwaige Schäden, Erholungszeiten und die Qualität des Lebensraums.

Diese Simulationen und Szenarien führten das Team zu der Entdeckung, dass vielfältigere Gemeinschaften am widerstandsfähigsten sind, was bedeutet, dass sie sich zehn Jahre nach den Störungen besser von Schäden erholen konnten und eine bessere Lebensraumqualität aufwiesen.

„In vielfältigeren Gemeinschaften gibt es mit größerer Wahrscheinlichkeit bestimmte Arten, die für die Widerstandsfähigkeit sehr wichtig sind“, sagte Dr. Carturan. „Diese Arten haben besondere Eigenschaften – sie sind morphologisch komplex, konkurrenzfähig und haben eine gute Erholungsfähigkeit. Wenn diese Arten in einer Gemeinschaft vorhanden waren, konnten sie nach der Störung die Qualität des Lebensraums aufrechterhalten oder sogar verbessern. Im Gegensatz dazu wurden Gemeinschaften ohne diese Arten am Ende oft von schädlichen Algen dominiert.“

Er sagt auch, dass die Korallenvielfalt die Stärke und zukünftige Gesundheit von Korallenriffen bestimmt.

„Das Einzigartige an unserer Studie ist, dass unsere Ergebnisse für die meisten Korallengemeinschaften der Welt gelten. Durch die Messung der Auswirkung der Diversität auf die Widerstandsfähigkeit in mehr als 245 verschiedenen Korallengemeinschaften überschneidet sich die Diversitätsspanne wahrscheinlich mit der tatsächlichen Korallenvielfalt, die in den meisten Riffen zu finden ist.“

Die neue Studie bietet auch einen Rahmen für die erfolgreiche Bewirtschaftung dieser Ökosysteme und unterstützt die Wiederherstellung von Korallenriffen, indem sie zeigt, wie die Widerstandsfähigkeit der Korallengemeinschaften mit etablierten Kolonien von Arten mit komplementären Merkmalen verwaltet werden kann.

„Es ist eine sehr reale und traurige Schlussfolgerung, dass wir diese wichtigen Arten eines Tages verlieren könnten“, schließt Dr. Carturan. „Mit unserem Modell könnten wir experimentieren und vielleicht feststellen, ob der Verlust dieser Arten durch andere, resistentere Arten ausgeglichen werden kann, was den eventuellen Zusammenbruch der Riffe verhindern würde.“