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Zooxanthelle

Aus Korallen Wiki - Arten, Haltung, Vermehrung, Zucht, DIY, Meerwasser
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Einleitung

Zooxanthellen sind einzellige Algen, meist handelt es sich um Dinoflagellaten, aber auch Chrysomonaden, Cryptomonaden oder Diatomeen kommen vor. Fast alle Korallen haben Zooxanthellen, aber nicht jede!

Die Zooxanthellen sitzen normalerweise im Gewebe der Korallen, obwohl sie auch im freien Wasser zu finden sind. Im Aquarium gibt es Arten, die an diese Bedingungen besser angepasst sind als andere, die in anderen Teilen der Weltmeere normalerweise vorkommen. Das kann bei Korallen Neuanschaffungen dazu führen, dass die Koralle ggf. ihre ungeeigneten Zooxanthellen abstößt und die lokal etablierten Zooxanthellen aufnimmt. Doch nicht alle Korallen sind mit allen Arten kompatibel; ein langsames Sterben der Koralle ist wahrscheinlich.

Unter Autotrophie (wörtlich: „sich selbst ernährend“), wird in der Biologie die Fähigkeit von Lebewesen verstanden, ihre Baustoffe (und organischen Reservestoffe) ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen. Alle Korallen, die Zooxanthellen besitzen, sind autotroph.

Der Gegensatz zur Autotrophie ist die Heterotrophie, bei der organische Verbindungen zum Aufbau der Baustoffe verwendet werden. Das passiert, wenn Korallen Nahrung mit Ihren Tentakeln fangen.

Die meisten Korallen verfolgen beide Ernährungsstrategien. Mixotrophie (von griech.: mixis = Mischung und trophos = ernährend) ist eine Bezeichnung für die Fähigkeit einiger Organismen, sowohl Kohlendioxid zu assimilieren als sich auch von organischen Stoffen zu ernähren. Sie sind somit weder vollständig autotroph noch vollständig heterotroph; sie können also sowohl Photosynthese (bzw. Chemosynthese) betreiben als auch von anderen Organismen stammende Nahrungspartikel (oder ganze Organismen)(Phagotrophie) oder gelöste Stoffe (Osmotrophie) aufnehmen und verdauen. Es gibt aber auch wenige mit ausschließlicher Autotrophie. Tatsächlich brauchen diese Korallen kein Licht, um zu überleben. Die Farben dieser Korallen sind oft von besonderer Intensität; sie können aber auch transparent sein.

Farbe Braun

Die braunen Zooxanthellen liegen in der äußeren Schicht der Korallen und können die natürliche Färbung der Koralle verdecken. Wenn durch einen Überschuss an Nährstoffen die Zooxanthellen unkontrolliert wachsen, wird die Braunfärbung intensiviert. Je nährstoffarmer, desto weniger stark kommt die Braunfärbung der Zooxanthellen zu Geltung und die natürliche Korallenfärbung dominiert.

Auch die Lichtintensität hat einen Einfluss auf die Zellgröße der Zooxanthellen. Pauschal kann man sagen, dass durch intensiveres Licht die Farben heller werden und schwaches Licht dunkle Farben intensiviert.

Sarcophyton (Lederkorallen) haben ein größere Dichte an Zooxanthellen als andere Korallen, deshalb dominiert hier die gelblich-braune Färbung.

Lichtbedarf

Lichtspektrum für Korallen Photosynthese
Einfluss der spektralen Lichtfilterung im Wasser abhängig von der Tiefe

Das nötige Lichtspektrum von zooxanthellen Algen ist nicht mit dem der Landpflanzen identisch. Das Meerwasser filtert schon in geringer Tiefe stark UV und Infrarot Lichtstrahlung, schon nach einem Meter Wassertiefe im Meer kommt kaum noch etwas davon an. In Bereichen von 30 – 50 m Wassertiefe gibt es fast nur noch blaue und grüne Spektralanteile des Sonnenlichtes, die die daran gewöhnten Zooxanthellen für ihre Photosynthese verwenden können. Einige Arten wie Leptoseris fragilis fand man sogar noch in etwa 100 m Tiefe. Ihre Zooxanthellen können Spektralanteile von 380 - 410 nm nutzen, die noch bis in diese Tiefen durchdringen.

Bei Veränderungen der Lichtintensität können Zooxanthellen in gewissem Umfang Veränderungen kompensieren. Das wiederum führt zu Farbveränderungen der Koralle. Pauschal kann man sagen, dass durch intensiveres Licht die Farben heller werden und schwaches Licht dunkle Farben intensiviert.

Manche Korallen können bei Unterbelichtung Ihre Körpermasse ausdehnen, um die Zooxanthellen mehr Licht auszusetzen. Dieser Indikator sollte dazu führen, der Koralle an anderer Stelle besser Lichtverhältnisse zu bieten. Andersherum können manche Korallen ihr Gewebe zusammenziehen, wenn das Licht zu intensiv ist.

Korallen vertragen keine sprunghaften Veränderungen der Lichtverhältnisse. Üblicherweise vertragen sie Anpassungen an stärkeres Licht schlechter als umgekehrt. Wenn eine Koralle an einem Standort also nicht richtig platziert ist, dann wird der Standort langsam (über Wochen) geändert, um auch eine Veränderung zu beobachten.

Symbiose

Die Beziehung zwischen Korallen und ihren Zooxanthellen verläuft bidirektional. Die Koralle liefert den Zooxanthellen die Rohstoffe Stickstoff (N) - und Phosphorbestandteile (P), sowie bis zu 100% des benötigten Kohlenstoff (C) und stellt eine geschützte Umgebung zur Verfügung. Als Gegenleistung verwenden die Algen die Nährstoffe, um durch Photosynthese Zucker, Aminosäuren und Sauerstoff für ihren Wirt zu produzieren. Die Algen leisten darüber hinaus wichtige Dienste für die Korallen. Korallen, die Zooxanthellen enthalten, sind wesentlich eher in der Lage, widerstandsfähige Skelette aus Kalziumkarbonat aufzubauen, als Korallen, die ihre Symbionten verloren haben. Es gibt heute keinen Zweifel daran, dass die Beziehung zwischen den Wirtskorallen und ihren Algen signifikant zur Produktivität und zum Aufbau des Karbonatgerüstes der Korallen beiträgt.

In Korallenriffen ernähren sich Korallen hauptsächlich durch diese kontrollierte Symbiose. Da das natürliche Meerwasser sehr wenige Nährstoffe enthält, können die Korallen durch gefangenes Futter (z.B. Zooplankton) Nährstoffe aufnehmen. Die Korallen regeln die Fütterung der Zooxanthellen, die dann wiederum mit ihren Produkten der Koralle wertvolle Zusatzstoffe bietet.

Oft wird angenommen, dass der Energiebedarf der mixotrophen Korallen zu 2/3 von den Zooxanthellen gedeckt wird.

In Aquarien kommen oft erhöhte gelöste Nährstoffkonzentrationen vor. Diese durchdringen unkontrolliert die Zellwände der Korallen und düngen die Zooxanthellen. Das kann dazu führen, das der Koralle nicht alle Nährstoffe gegeben wird, die sie eigentlich benötigt.

Korallen können sich an die verschiedenen Umgebungen gewöhnen. Wie schnell die Umstellung von einem zum anderen Verhältnis geschieht ist noch nicht bekannt.

Nähstoffarm
Die Korallen nehmen Aminosäuren und Ammonium auf, um Ihren Grundbedarf zu sichern
Partikuläre Nahrung steigt zusätzlich den Energiebedarf
Nährstoffreich
Die vor allem eine hohe Nitrat-Konzentration düngt die Koralle übernatürlich kräftig, aber besonders effektiv
Sofern nicht Steinkorallen gepflegt werden können auch Phosphat-Konzentrationen von über 0,1 mg/l das Wachstum beschleunigen
Leicht verdauliche Nährstoffe wie Aminosäuren, Ammonium oder partikuläre Nahrung sind weitestgehend entbehrlich geworden.

Zooxanthellen und aktive Nahrungsaufnahme ergänzen sich

Da im natürlichen Lebensraum nicht ausreichend Stickstoff (in Form von Ammonium, Nitrat, Phosphat) als gelöster Nährstoff vorhanden ist, haben die Korallen durch ihre Polypen dadurch zusätzlich die Möglichkeit, aktiv Nahrung zu fangen und zu verwerten. Die Möglichkeit der internen und externen Nahrungsaufnahme ermöglicht den Korallen eine besondere Flexibilität der Ernährungsmöglichkeit, mixotroph genannt.

Neuere Untersuchungen ergeben, dass viele zooxanthelate Korallenarten auf lange Sicht nicht nur den von den Zooxanthellen bereitgestellten Produkten leben können. Darüber hinaus werden Carotenoide, Vitamine, Phospho-Lipide und zahlreiche andere organische Verbindungen benötigt, die sie an ihrem natürlichen Standort meist nur durch einen aktiven Planktonfang aufnehmen können. Für fortlaufendes Wachstum sind aber organische Verbindungen essentiell notwendig, da die Koralle ihr Skelett nicht allein aus Calciumcarbonat bzw. Aragonit aufbauen kann, sondern sich dafür einer Art organischen Matrix bedienen muss (Yuri Sorokin 1980).

Die optimalen Bedingungen orientieren sich an der Natur:

  • nährstoffarmes Wasser
  • große Mengen an partikulärer und nährstoffreicher Nahrung
  • ausreichende Beleuchtung, um die Effektivität der Photosynthese der Zooxanthellen weiter zu steigern

Für die Zucht von Korallen ergeben sich aus wirtschaftlichen Gründen auch ganz andere Möglichkeiten. Eine bekannte deutsche Korallenzucht [1] züchtet LPS / SPS Korallen bei etwa 0,05 mg/l Phosphat und mehr als 50 mg/l Nitrat. Die Farben werden dabei zwar weniger schön, kommen aber nach Wochen in nährstoffarmen Wasser wieder zurück. Neben der Wirtschaftlichkeit sollen solche Korallen für den Handel deutlich robuster sein.

Alle Korallen, Tiere und Bakterien brauchen Nährstoffe zum Leben. Gemäß dem Redfield-Verhältnis braucht es vor allem Phosphor, Stickstoff und Kohlenstoff in verschiedenen Megenverhältnissen. Sobald ein Nährstoff nicht mehr vorhanden (s.g. Nullwerte / nicht mehr messbare Werte) ist, stellt dieser den limitierenden Faktor dar. Generell spricht man von einer Nährstofflimitierung, wenn im Wasser kaum noch nachweisbar Phosphat (PO4) oder Nitrat (NO3) messbar sind.

Korallenbleiche

Korallenbleiche (Bleaching) ist der Verlust des Chlorophylls in der Alge (Zooxanthelle), was mit einem starken Verlust der natürlich braunen Pigmentierung definiert ist. Viele Korallen sind durch anhaltende Erhöhung der Seeoberflächentemperaturen betroffen, aber auch durch erhöhte Sonnenstrahlung, Temperaturen außerhalb von 22 - 28 °C, niedriger Salzgehalt, eine längere Dunkelperiode (> 3 Tage), Stickstoff- und Phosphat-Nullwerte und anderen Faktoren. Im gebleichten Zustand ist mit einer verringerten Verkalkung des Skeletts, einer erhöhte Anfälligkeit für Krankheiten und, über einen längeren Zeitraum, mit einer teilweisen oder vollständigen Sterblichkeit zu rechnen. Das Ausmaß der damit verbundenen Sterblichkeit von einem einzigen Bleich Ereignis kann globale Ausmaße annehmen, und diese Folgen werden voraussichtlich häufiger und schwerer werden, da die Temperaturen weltweit weiter steigen.

Die Algen können auch außerhalb der Koralle leben und sind dort eingeschränkt beweglich. Daher können sie eine Koralle, welche ausgebleicht ist, wieder besiedeln.

Abwurf von Zooxanthellen

Unter Stress können Korallen die Zooxanthellen abwerfen (drastische Änderungen von: Salinität, Licht, Temperatur, Übertemperatur ab 30 °C über 3 Tage). Da die Zooxanthellen in der äußeren Schicht angesiedelt sind, sieht man nun das ungeschützte "Innere" der Koralle. Die Färbung ändert sich dann drastisch, meist sind es sehr helle Farbtöne (helles Pink, Gelb) bis hin zu Transparenz. Auch wenn es bei gesunden Korallen solche sehr seltenen Farbtöne geben kann, sollte zuerst der Abwurf der Zooxanthellen vermutet werden. Häufig werden solche Korallen dann als seltene Exemplare beworben, obwohl es um den Gesundheitszustand kritisch steht und die natürliche Färbung eine andere ist. Ganz allgemein haben Korallen in gutem Zustand dichte, intensive Farben.

Eine bewusst herbeigeführte Stresswirkung durch Kupfer kann den Verkauf ungewöhnlich gefärbter Korallen ankurbeln. Die Koralle kann sich davon meist auch wieder erholen, doch kommen dann auch wieder die meist üblichen Farben zurück.

Einzelnachweise

  1. Korallenzucht Wendel

Weblinks

Unklarheiten

  • Wachsen Korallen bei stark erhöhten NO3/PO4 Werten genauso wie in nährstoffarmer Umgebung mit zusätzlicher Fütterung?
  • Unterschied Korallenbleiche und Abwurf