Fische schwimmen am Freitag, den 1. Oktober 2021 in der Nähe eines Korallenkopfes in der Kaneohe Bay, Hawaii. Wissenschaftler versuchen, die Evolutionsuhr der Korallen zu beschleunigen, um Riffe zu bauen, die den Auswirkungen der globalen Erwärmung besser standhalten können. (AP Photo/Caleb Jones)
In einer mondlosen Sommernacht auf Hawaii wirbeln Krill, Fische und Krabben durch einen Lichtstrahl, während zwei Forscher über einem leuchtenden Riff ins Wasser blicken.
Minuten später sehen sie wie ein Uhrwerk Eier und Spermien von laichenden Korallen an ihrem Boot vorbeitreiben. Sie schöpfen die fischig riechenden Klumpen und geben sie in Reagenzgläser.
In diesem Darwinschen Experiment versuchen die Wissenschaftler, die Evolutionsuhr der Korallen zu beschleunigen, um „Superkorallen“ zu züchten, die den Auswirkungen von . besser standhalten können globale Erwärmung.
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In einem Labor am Institut für Meeresbiologie der Universität von Hawaii in Kaneohe, Hawaii, werden am Samstag, den 7. August 2021, Reagenzgläser zum Sammeln laichender Koralleneier aufgestellt. (AP Photo/Caleb Jones)
For In den letzten fünf Jahren haben die Forscher Experimente durchgeführt, um zu beweisen, dass ihre Theorien funktionieren. Jetzt bereiten sie sich darauf vor, im Labor gezüchtete Korallen in den Ozean zu pflanzen, um zu sehen, wie sie in der Natur überleben.
„Die assistierte Evolution begann als eine verrückte Idee, dass man tatsächlich helfen könnte, etwas zu ändern und es besser überleben zu lassen, weil es sich verändert“, sagte Kira Hughes, Forscherin an der University of Hawaii und Projektmanagerin.
BESCHLEUNIGUNG DER NATUR
Forscher testeten drei Methoden, um Korallen widerstandsfähiger zu machen:
— Selektive Zucht, die wünschenswerte Eigenschaften von den Eltern fortführt.
— Akklimatisierung, die Korallen dazu konditioniert, Hitze zu tolerieren, indem sie steigenden Temperaturen ausgesetzt werden.
— Und die Algen verändern, die Korallen wichtige Nährstoffe liefern.
Hughes sagte, dass sich alle Methoden im Labor als erfolgreich erwiesen haben.
Und während einige andere Wissenschaftler befürchteten, dass dies in die Natur einmischt, sagte Hughes, dass der sich schnell erwärmende Planet keine anderen Optionen lasse. „Wir müssen eingreifen, damit die Korallenriffe in Zukunft überleben können“, sagte sie.
Kira Hughes, eine Korallenforscherin am Institut für Meeresbiologie der Universität von Hawaii, verwendet eine Satellitenkarte auf ihrem Handy, während sie ihr Boot am Samstag, den 7. August 2021 zu einem Riff in der Kaneohe Bay, Hawaii steuert. ( AP Photo/Caleb Jones)
Wenn die Meerestemperaturen steigen, setzen Korallen ihre symbiotischen Algen frei, die Nährstoffe liefern und ihre leuchtenden Farben verleihen. Die Korallen werden weiß – ein Vorgang, der als Bleichen bezeichnet wird – und können schnell krank werden und sterben.
Seit mehr als einem Jahrzehnt beobachten Wissenschaftler Korallen, die das Bleichen überlebt haben, selbst wenn andere am selben Riff gestorben sind.
Die Forscher konzentrieren sich daher auf diese robusten Überlebenden, in der Hoffnung, ihre Hitzetoleranz zu verbessern. Und sie fanden heraus, dass die selektive Zucht für Hawaiis Riffe am vielversprechendsten war.
„Korallen sind weltweit von vielen Stressfaktoren bedroht, aber steigende Temperaturen sind wahrscheinlich die gravierendsten“, sagte Crawford Drury, leitender Wissenschaftler am Coral Resilience Lab auf Hawaii. „Und darauf liegt unser Fokus, mit Eltern zu arbeiten, die wirklich wärmetolerant sind.“
EINE NEUE IDEE
2015, Ruth Gates, die das Resilienz-Labor ins Leben riefen, und Madeleine van Oppen vom Australian Institute of Marine Science veröffentlichte einen Artikel über die unterstützte Evolution während eines der schlimmsten Bleichereignisse der Welt.
Die Wissenschaftler schlugen vor, Korallen in ein Labor zu bringen, um ihnen zu helfen, sich zu hitzetoleranteren Tieren zu entwickeln. Und die Idee zog Microsoft-Mitbegründer Paul Allen an, der die erste Phase der Forschung finanzierte und dessen Stiftung das Programm immer noch unterstützt.
„Wir haben (Korallen-)Erfahrungen gegeben, von denen wir glauben, dass sie ihre Überlebensfähigkeit“, sagte Gates in einem Interview mit The Associated Press aus dem Jahr 2015.
Gates, die 2018 an Hirntumor starb, sagte auch, sie wollte, dass die Menschen wissen, wie „die Gesundheit der Riffe eng mit der menschlichen Gesundheit verknüpft ist. ”
Kira Hughes, Korallenforscherin am Institut für Meeresbiologie der Universität von Hawaii, sieht in einem Reagenzglas mit Eiern und Sperma von laichenden Korallen in Kaneohe Bay, Hawaii am Samstag, den 7. August 2021. (AP Photo/Caleb Jones)
Korallenriffe, oft Regenwälder des Meeres genannt, bieten Nahrung für Menschen und Meerestiere, Küstenschutz für Küstengemeinden, Arbeitsplätze für die Tourismuswirtschaft und sogar Medizin zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs, Arthritis und Alzheimer.
Ein kürzlich veröffentlichter Bericht der National Oceanic and Atmospheric Administration und anderer Forschungsorganisationen kam zu dem Schluss, dass Bleichereignisse die größte Bedrohung für die Korallenriffe der Welt sind. Wissenschaftler fanden heraus, dass die Welt zwischen 2009 und 2018 etwa 14 % ihrer Korallen verloren hat.
Die unterstützte Evolution wurde bei ihrer ersten Annahme nicht allgemein akzeptiert.
Van Oppen sagte, es gebe Bedenken, die genetische Vielfalt zu verlieren, und Kritiker sagten, die Wissenschaftler würden „Götter spielen“, indem sie das Riff manipulierten.
„Nun, wissen Sie, (Menschen) haben bereits am Riff interveniert für sehr lange Zeiträume“, sagte van Oppen. „Wir versuchen nur, den Schaden zu reparieren.“
Anstatt Gene zu bearbeiten oder etwas Unnatürliches zu erschaffen, stoßen die Forscher nur an, was im Ozean bereits passieren könnte, sagte sie. „Wir konzentrieren uns wirklich zuerst auf einen möglichst lokalen Maßstab, um zu versuchen, das, was bereits vorhanden ist, zu erhalten und zu verbessern.“
MILLIONEN VON JAHREN IN DER HERSTELLUNG
Dennoch bleiben Fragen offen.
“Wir haben viele Gründe entdeckt, warum Korallen nicht bleichen”, sagt Steve Palumbi, Meeresbiologe und Professor an der Stanford University. „Nur weil Sie eine Koralle im Freiland oder im Labor finden, die nicht ausbleicht, heißt das nicht, dass sie dauerhaft hitzetolerant ist.“
Korallen gibt es seit etwa 250 Millionen Jahren auf der Erde und ihr genetischer Code ist nicht vollständig verstanden.
Korallenforscher strahlen ein Flutlicht in die Kaneohe Bay, als Lichter von Kaneohe, Hawaii, in der Ferne zu sehen sind, Samstag, 7. August 2021. (AP Photo/Caleb Jones)
„Dies ist nicht das erste Mal, dass Korallen auf dem gesamten Planeten Hitze ausgesetzt sind“, sagte Palumbi. „Die Tatsache, dass nicht alle Korallen hitzebeständig sind, sagt Ihnen … dass es einige Nachteile hat. Und wenn es keinen Nachteil gäbe, wären sie alle hitzebeständig.“
Aber Palumbi glaubt, dass die unterstützte Evolutionsarbeit einen wertvollen Platz in den Korallenmanagementplänen hat, weil „Riffe auf der ganzen Welt verzweifelt sind“. , verzweifelte, verzweifelte Probleme.“
Das Projekt hat breite Unterstützung gefunden und Forschung auf der ganzen Welt angespornt. Wissenschaftler im Vereinigten Königreich, in Saudi-Arabien, Deutschland und anderswo arbeiten an ihrer eigenen Arbeit zur Widerstandsfähigkeit von Korallen. Auch die US-Regierung unterstützt die Bemühungen.
Unterstützte Evolution „ist wirklich beeindruckend und stimmt sehr gut mit einer Studie überein, die wir mit den National Academies of Sciences durchgeführt haben“, sagte Jennifer Koss, die Direktorin des Coral Reef Conservation Program der NOAA.
„Wir haben sie gebeten, alle zu sammeln die neueste Spitzenwissenschaft, die sich wirklich auf innovative Eingriffe in das Korallenriffmanagement konzentrierte“, sagte Koss. „Und dieser unterstützte Genfluss passt sicherlich genau dazu.“
GROSSE HÜRDEN
Es gibt immer noch ernsthafte Herausforderungen.
Skalierbarkeit ist eins. Es wird schwierig sein, im Labor gezüchtete Korallen ins Meer zu bringen und zu überleben, zumal die Wiederansiedlung auf lokaler Ebene erfolgen muss, um zu vermeiden, dass schädliches biologisches Material von einer Region in eine andere gebracht wird.
James Guest, a Korallenökologe im Vereinigten Königreich, leitet ein Projekt, um zu zeigen, dass selektiv gezüchtete Korallen nicht nur in wärmeren Gewässern länger überleben, sondern auch erfolgreich in großem Maßstab wiederangebaut werden können.
„Es ist großartig, wenn wir all diese Dinge im Labor machen können, aber wir müssen zeigen, dass wir sehr viele davon kostengünstig auf das Riff bringen können“, sagte Guest.
Wissenschaftler testen Liefermethoden, wie den Einsatz von Schiffen, um junge Korallen in den Ozean zu pumpen, und den Einsatz kleiner Unterwasserroboter, um Korallen zu pflanzen.
Niemand schlägt vor, dass die unterstützte Evolution allein die Riffe der Welt retten wird. Die Idee ist Teil einer Reihe von Maßnahmen – mit Vorschlägen, die von der Schaffung von Schatten für Korallen bis hin zum Pumpen von kühlerem Tiefseewasser auf zu warme Riffe reichen.
Der Vorteil, stärkere Korallen zu pflanzen, besteht darin, dass nach einer Generation oder zwei, sie sollten ihre Eigenschaften auf natürliche Weise ohne viel menschliches Eingreifen verbreiten.
In den nächsten Jahren werden die Hawaii-Wissenschaftler selektiv gezüchtete Korallen zurück in die Kaneohe Bay bringen und ihr Verhalten beobachten. Van Oppen und ihre Kollegen haben bereits einige Korallen mit modifizierten symbiotischen Algen wieder auf das Great Barrier Reef gesetzt.
Da sich die Weltmeere weiter erwärmen, sagen Wissenschaftler, dass sie es mit der Zeit zu tun haben, um Riffe zu retten.
„Die ganze Arbeit, die wir hier tun werden“, sagte Drury aus Hawaii, „wird keinen Erfolg haben Unterschied, wenn wir den Klimawandel nicht auf globaler, systematischer Ebene angehen.
“Wir versuchen also wirklich, Zeit zu gewinnen.”
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