Pleistozäne und rezente Riffe des Roten Meeres im Vergleich

Korallenriffe sind komplexe Ökosysteme, die wichtige Waren und Dienstleistungen für die Gesellschaft bereitstellen. Beispielsweise haben sie eine wichtige Funktion im Küstenschutz, liefern Meeresfrüchte, sind Habitate mit außergewöhnlich hoher Biodiversität und bieten viele Freizeit- und Erholungsmöglichkeiten. Seit den 1980ern sind Stress durch steigende Wassertemperaturen und die damit verbundene Korallenbleiche häufiger geworden und führten zu einer Abnahme in der Lebendbedeckung und Diversität von Korallenriffen. Es ist daher besonders wichtig zu verstehen, wie Korallenriffe auf den zukünftigen und unausweichlichen Temperaturanstieg der Meere reagieren werden. Potenzielle Reaktionen sind die Gewöhnung und Anpassung vor Ort, die Abwanderung in kühlere Gebiete höherer Breiten bei gleichzeitiger Abnahme in den wärmeren Regionen niedriger Breiten oder letztlich sogar die globale Abnahme wegen verminderter Fähigkeit zur Bildung aragonitischer Skelette unter den steigenden Meerestemperaturen bei gleichzeitig steigender Versauerung der Ozeane. All diese potenziellen Reaktionen auf Klimaveränderungen können an pleistozänen Korallenriffen untersucht werden, deren Artenzusammensetzung sehr ähnlich ist wie die der heutigen Riffe. Martin Zuschin, Andreas Kroh und ihr Team aus internationalen Kooperationspartnern planen, Community- Veränderungen entlang eines Breitengradgradienten des letzten Interglazials (Eem-Warmzeit) zu untersuchen, als Temperaturen und Meeresspiegel höher waren als heute. Dabei können wichtige Erkenntnisse über Ökosystemstabilität und biogeographische Veränderungen von Korallenriffen gewonnen werden, die unser Verständnis über die Reaktion von Korallenriffen auf Klimaveränderungen erweitern. Wir planen, fossile Korallenriffe entlang eines Breitengradgradienten im Roten Meer zu untersuchen und dann unsere quantitativen Resultate mit Datensätzen von modernen Korallenriffen aus der Region zu vergleichen. Ältere Datensätze vom Roten Meer stammen aus Publikationen, die jüngeren werden von unseren Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt. Damit können wir testen, ob eine Homogenisierung der Rotmeerfauna durch anthropogen verursachte Degradation der Umwelt in den letzten Jahrzehnten stattgefunden hat. Wir stellen folgende Forschungsfragen: Zeigen Korallenriffe vom Roten Meer eine stabile Community-Zusammensetzung über die letzten 125.000 Jahre? Sind Riffcommunities des Roten Meeres während der Eem-Warmzeit nach Norden migriert? Hat die Diversität der Korallenriffe des zentralen Roten Meeres in der Eem-Warmzeit abgenommen? Ist die Diversität von Korallenriffen der Eem-Warmzeit am Roten Meer vor allem durch Habitatkomplexität bestimmt? Unterstützten die Riffe der Eem-Warmzeit die Vorstellung, dass es in den letzten Dekaden zu einer Homogenisierung der modernen Korallencommunities am Roten Meer gekommen ist? Die ausgewählten pleistozänen Riffterrassen werden von uns radiometrisch datiert und fossile Vergesellschaftungen mit denselben Methoden quantifiziert, wie sie an rezenten Riffen üblich sind. Wir werden publizierte und unpublizierte, rezente und fossile Datensätze von Korallenriffen vom Roten Meer verwenden und die Datenmatrix mit modernen statistischen Methoden in Bezug auf Veränderungen der Diversität und der Community-Struktur in Raum und Zeit auswerten.

Wir untersuchten Korallengemeinschaften an der Küste des Roten Meeres in Ägypten entlang eines Breitengrad-Gradienten im letzten Interglazial (MIS5e, Eemium), als die Temperaturen und der Meeresspiegel höher waren als heute. Ziel war es, Einblicke in die Stabilität des Ökosystems und die biogeografischen Veränderungen von Korallenriffen zu gewinnen und mehr über die Reaktionen von Korallenriffen auf Klimaveränderungen zu erfahren. Ökologische Standardtechniken wurden an fossilen Korallenriffen angewendet, um die Vergleichbarkeit zwischen modernen und fossilen Datensätzen zu erleichtern. Drei Geländeaufenthalte wurden in Ägypten durchgeführt, um fossile Riffe zwischen Marsa Alam und Hurghada zu beproben, und zwei im Sudan, um moderne Offshore-Riffe zu untersuchen. Moderne und fossile Riffe wurden mit der gleichen bewährten Methode untersucht, den Line-Intercept-Transekten, bei denen alles entlang eines 20 m langen Transektes im Feld aufgezeichnet wird, und an einigen Lokalitäten zusätzlich mit Foto-Transekten, die erst später am Computer detailliert untersucht wurden. Fossile Riffe wurden mit der Uran-Thorium-Methode altersdatiert. In den fossilen Riffterrassen wurden 60 Korallentaxa identifiziert (meist auf Art-, einige auf Gattungsebene). Das am häufigsten vorkommende Taxon ist Porites sp. an allen Fossilstandorten, während die Häufigkeit der darauffolgenden Korallentaxa je nach Fundort und Paläoumgebung unterschiedlich war. Die Ergebnisse bezüglich Diversität, Riffbedeckung und Gemeinschaftszusammensetzung in fossilen Riffen waren zwischen den verwendeten Geländemethoden unterschiedlich. Wir konnten durchwegs zwischen Riffkante und Riffhang unterscheiden und können in diesen beiden fossilen Rifflebensräumen einen Breitengrad-Gradienten mit leicht abnehmender Diversität von Süden nach Norden nachweisen. Die Feuerkoralle Millepora ist eine Schlüsselgattung, um in den fossilen Riffen exponierte von geschützten Riffbereichen zu unterscheiden. Feuerkorallen kommen typischerweise selten in fossilen Riffen vor, wobei die schlechte Erhaltung der von Millepora bevorzugten Lebensräume und nicht schlechtes Erhaltungspotenzial des Skeletts der plausibelste Grund für das Missverhältnis zwischen rezenten und fossilen Vorkommen ist. Quantitative, semiquantitative und qualitative Molluskenaufsammlungen aus den untersuchten Riffterrassen ergaben insgesamt 244 Arten. Einige Molluskenarten sind Indikatortaxa für MIS5e-Terrassen im Roten Meer und kommen dort heute nicht mehr vor. Die MIS5e-Lokalität Sharm El Luli in der Nähe von Marsa Alam zeichnet sich durch eine Vielzahl von Riffen und riffassoziierten Lebensräumen aus, wobei die Molluskenvielfalt in Fleckenriffen und am Rifftop am höchsten ist. Die untersuchten modernen sudanesischen Offshore-Riffe zeigten insgesamt ein geringes Ausmaß von Korallenbleiche und eine relativ hohe Korallenbedeckung (~ 30 - 40 %) und Diversität (> 100 Taxa). Hohe Abundanzen an Weichkorallen und eine hohe Bedeckung mit Schwämmen deuten jedoch darauf hin, dass alle untersuchten rezenten Riffe im Sudan Anzeichen von Störungen und Stress aufweisen.