Het is vijf voor twaalf voor de koraalriffen. Overbevissing, milieuvervuiling en kustontwikkeling hebben desastreuze effecten, maar de nekslag komt van het broeikaseffect. Door opwarming van het zeewater sterven koraaldiertjes massaal af. Er is nu een klein sprankje hoop, zegt een team van internationale onderzoekers. Zij doken in de koraalriffen en ontdekte genetische verschillen waardoor de ene koraalpopulatie beter is opgewassen tegen temperatuurverschillen dan de andere. Het onderzoeksteam doet daar deze week verslag over in PLoS One.

Koraalverbleking
De reden dat koralen massaal afsterven door klimaatverandering heeft te maken met het samenspel tussen koraalpoliepen en de duizenden piepkleine algen die ze in zich dragen. De algen leven op de afvalstoffen van de koraalpoliepen, de diertjes die op de koraalskeletten leven. Door fotosynthese zetten de algen de afvalstoffen om in suikers, waar de koraaldiertjes zich weer mee voeden. Een win-win-situatie voor beide partijen.

Deze interactie gaat mis wanneer het zeewater te warm wordt. De algen gaan dan gif produceren, waarop de koraalpoliepen de algen afstoten. Hiermee verdwijnen ook de prachtige kleuren die de algen aan het koraal geven. Dit effect wordt ook wel koraalverbleking genoemd. Blijft het langere tijd warm dan verhongeren de koraaldiertjes massaal. Wat overblijft is een massa dode witte kalkskeletten.

De onderzoekers wilden weten of verschillende koraalsoorten en populaties onderling beter of slechter bestand zijn tegen warmteveranderingen in zee. Daarvoor gingen ze naar de bron van het leven: de koraallarven, die ze vanaf de eerste bevruchting wilden kunnen bestuderen. Maar hoe kom je aan een flink aantal koraalzaad- en eicellen?

Kuitschieting
De onderzoekers richtten hun pijlen op een van de meest veelvoorkomende sterkoralen in de Caribische Zee, Montastraea faveolata. Tijdens massale kuitschietingen, die een paar dagen na volle maan in augustus plaatsvinden, laten deze koralen hun zaad- en eicellen los in het water. De bevruchting vind kort daarop plaats aan de wateroppervlakte. Daarna drijven de larven nog een week of twee los in het water rond tot ze zich als poliepen op bestaande koraalriffen of rotsen nestelen.

Het onderzoeksteam wist met succes zaad- en eicellen te verzamelen van twee locaties; een in Key Largo voor de kust van Florida en een in Puerto Morales bij Mexico. Op het moment dat de koralen op springen stonden, spanden de onderzoekers er fijnmazige netten overheen en vingen de zaad- en eicellen op. Daarna haastten ze zich naar het laboratorium om een gecontroleerde bevruchting te laten plaatsvinden. Van beide vangsten werd de helft grootgebracht onder normale omstandigheden en de andere helft in zeewater dat een à twee graden warmer was dan de gemiddelde zomertemperatuur op het thuisfront.

Misvormingen
Het onderzoeksteam nam met tijdsintervallen RNA af van ongeveer 1500 larven, om te zien hoe ze zich ontwikkelden. Naarmate de tijd verstreek kreeg de watertemperatuur een steeds grotere invloed op het patroon van gen-expressie. Na achtenveertig uur was de temperatuur meer bepalend dan herkomst. De larven begonnen zelfs samen te clusteren afhankelijk van de temperatuur waarin ze waren grootgebracht in plaats van of ze uit de populaties in Florida of Mexico kwamen. Maar de ene populatie was beter bestand tegen de wamte dan de andere.

Na ongeveer achtenveertig uur waren de koraallarven in het normale zeewater allemaal uitgegroeid tot een mooie ronde vorm. Maar de helft van de larven uit Florida die in warmer zeewater waren grootgebracht, bleek sterk misvormd te zijn. Opvallend was dat de Mexicaanse larven veel minder afwijkingen vertoonden. Zij waren genetisch beter opgewassen tegen een warmere oceaan.

Zuurbak
De onderzoekers zijn enthousiast over het bewijs van aanpassing van populaties aan specifieke lokale omstandigheden. Ze hebben ook al eerder experimenten gedaan met het kruisen van koraalsoorten, door larven in gevangenschap te laten uitgroeien tot poliepen en die later uit te zetten om koraalriffen te versterken.

Het onderzoek wil niet zeggen dat alle zorgen van de baan zijn. Een openstaande vraag is nog hoe de genetisch sterkere koraalpoliepen reageren op de giftige stoffen die algen in te warm water uitscheiden. Al verschilt het per algensoort hoe goed ze tegen hogere temperaturen kunnen. Ook kampen de koralen nog met het probleem dat naarmate zeewater meer CO2 opneemt, de oceanen zuurder worden en kalk er makkelijker in oplost. Bestaande of aangeplante koralen groeien dan minder snel aan. En in het ergste geval lossen ze zelfs op in het zeewater. Dan kun je bijplanten wat je wil, maar het is koraal naar een zuurbak dragen.

Paul Schilperoord

Nicholas R. Polato, ‘Location-specific responses to thermal stress in larvae of the reef-building coral Montastraea faveolata’, in PLoS One, 23 juni 2010.

Bekijk hier een uitgebreide video over het koralenonderzoek van een van de onderzoeksleiders, Iliana Baums van de Penn State University: