Coral rekrutiert Goby-Leibwächter gegen Algen-Attentäter

Unter der Meeresoberfläche wird Krieg geführt. Korallenriffe werden ständig von Algen angegriffen, die versuchen, die Kontrolle zu übernehmen, und sich so den besten sonnenbeschienenen Standort der Koralle stehlen. Viele dieser Pflanzeninvasoren sind mit tödlichen chemischen Waffen ausgestattet, die den Stoffwechsel der Korallen niederschlagen, was als unfairer Kampf gegen einen scheinbar unbewaffneten Feind wirken kann. Aber Korallen sind nicht wehrlos; als neues Papier in Wissenschaft Wie zu sehen ist, haben Korallen Fisch-Leibwächter bereit, um eine Verteidigung zu errichten.

Korallenriffe sind eines der produktivsten Ökosysteme der Erde. Sie sind auch einer der am meisten bedrohten. Während Manager und Wissenschaftler Schwierigkeiten haben, Wege zu finden, um diese wertvollen Lebensräume zu schützen, hat die Korallenbedeckung entlang des Great Barrier Reef um 50% und in der Karibik um 80% abgenommen.Die Verluste bewegen sich in der Nahrungskette und führen zu einem Rückgang der Fischerei- und Ökosystemdienstleistungen. Aber nicht alle Organismen trauern um Korallen - wenn Korallen kämpfen, profitieren Algen davon.

Korallen und Algen kämpfen ständig um Dominanz. An gesunden Riffen werden Algen von pflanzenfressenden Fischen und Wirbellosen unter Kontrolle gehalten, die die Algen daran hindern, ihre Korallenhäuser zu überholen. Wenn diese Pflanzenfresser verloren gehen, wie in den 80er Jahren, als Seeigel in der Karibik massiv absterben, laufen die Algen überhand, was die Komplexität des Lebensraums verringert und viele Fische obdachlos macht. Bis vor kurzem schien es, dass Korallen in dieser andauernden Schlacht relativ passiv sind. Nun haben Wissenschaftler von Georgia Tech herausgefunden, dass Korallen aktiv Verteidiger rekrutieren, um Algeninvasionen zu bekämpfen.

"Wir hatten Korallen-Algen-Wechselwirkungen untersucht, um festzustellen, welche Algen für welche Korallen und die beteiligten Mechanismen am schädlichsten waren", erklärt Mark Hay, Co-Autor und Professor der School of Biology der Georgia Tech. Er und seine Postdoc Danielle Dixson entdeckten, dass der Seetang Chlorodesmi fastigiata ist besonders chemisch toxisch für Korallen und stößt Lipidgifte aus, die die Korallen schädigen, mit denen sie in Kontakt kommen. In Fiji, wo das Experiment durchgeführt wurde, schienen sich Korallen jedoch zu behaupten. Angesichts der wichtigen Rolle von Pflanzenfressern beschloss das Team zu prüfen, ob die in den Korallen lebenden Fische möglicherweise für ihre Häuser zurückschlagen. Also haben sie genommen Acropora nasuta Kolonien (eine wichtige Korallenriff-Koralle), die residierende Gobies hatten und die Fische von einigen von ihnen entfernten. Dann legten sie Algen oder eine Algenmimik aus Nylonleinen auf die Korallen und beobachteten die Korallen einige Tage, um zu sehen, was passiert war.

Während die gefälschten Algen (die die Korallen zwar physisch bedeckten, ihnen aber die chemischen Waffen der Algen selbst fehlten) keine Wirkung zeigten, wurden die Korallen, bei denen Algen umgepflanzt wurden, durch die Einführung der Konkurrenzpflanze beschädigt. Die Wissenschaftler stellten fest, dass es den Korallen, die ihre Fischbewohner hielten, viel besser ging. Nach drei Tagen war die Menge an Algen, die auf den Korallen zurückblieb, um 30% reduziert, und die Korallen selbst erlitten nur 20% bis 30% des Schadens der Korallen ohne ihre Fischkolonien.

Angesichts der wichtigen Rolle der Fische, die in den Korallen leben, untersuchte das Team das Zusammenspiel von Fischen, Korallen und Algen. Das Team stellte sich vor Chlorodesmi fastigiata wieder Korallen, aber diesmal beobachteten sie, wie die Fische reagierten. Innerhalb weniger Minuten tauchten kleine, nur wenige Zentimeter große Kobolde aus ihren Verstecken auf, um die Algen zu pflücken und zu essen. "Diese kleinen Fische würden herauskommen und den Seetang abmähen, damit sie die Korallen nicht berührten", sagte Hay.

Um wirklich zu verstehen, was los ist, haben die Wissenschaftler neben unbeschädigten Korallen Wasserproben genommen, durch Algen geschädigte Korallen, während die Algen noch vorhanden waren, durch Algen geschädigte Korallen, nachdem die Algen entfernt wurden, und die Algen allein von den Korallen entfernt waren. Sie setzten den Wasserproben Gobies aus und beobachteten, wie sie darauf reagierten. In weniger als 15 Minuten wurden Gobies von beschädigten Korallen zum Wasser gezogen, reagierten jedoch nicht selbst auf die chemische Signatur von Algen. "Wir fanden heraus, dass die Gobies in das von den Algen geschädigte Gebiet" gerufen wurden "und dass der" Ruf "von der beschädigten Koralle kam, nicht von den Algen."

"Diese Korallenart rekrutiert zentimeterlange Bodyguards", erklärte Hay. "Dies geschieht sehr schnell, was bedeutet, dass sowohl die Koralle als auch der Fisch sehr wichtig sein müssen. Die Korallen setzen eine Chemikalie frei und der Fisch reagiert sofort." Die Wissenschaftler testeten die Gobies sogar, indem sie Wasser aus Algenschäden einer anderen, aber nahe verwandten Korallenart verwendeten, aber die Fische reagierten nicht. "Die Gobies kamen zur Rettung von ihr Wirtskorallen reagierten jedoch nicht auf die chemischen Hinweise einer verwandten Koralle ", sagte Hay.

Die Gobies sind nicht ganz selbstlos. Gobies essen nicht nur Algen, sondern auch Schleim aus der Koralle. "Die Fische erhalten an einem sicheren Ort Schutz und Nahrung vor der Koralle", erklärt Hay. "Die Koralle bekommt einen Leibwächter gegen eine kleine Menge Nahrung. Es ist eine Art Steuern, die gegen Polizeischutz bezahlt werden."

Neben der Verteidigung ihrer Häuser stellte das Team fest, dass eine der kleinen Fischarten durch den Verzehr der eindringenden Algen einen zusätzlichen Verteidigungsschub erhält. "Einer der Gobies war dafür bekannt, dass er ein toxisches Hautsekret erzeugt", erklärte Hay. "Dieser Goby verzehrte die giftigen Algen und wurde giftiger", was ihn vor potenziellen Raubtieren schützt. Die anderen Hauptgoby-Arten, die in der Koralle gefunden werden, haben diese Verteidigung nicht, aber sie haben den Angreifer trotzdem bekämpft. "Es hat den Seetang von seiner Wirtskoralle zurückgeschnitten, den Seetang aber nicht verzehrt - er hat ihn anscheinend nur getrimmt und ausgespuckt."

Die Wissenschaftler konnten sogar eingrenzen, was in den Algen den Hilferuf der Korallen hervorruft. Das Team nahm verschiedene Fraktionen von Algenchemikalien und wendete sie auf gefälschte Nylon-Mimics an. Nur der Extrakt, der die bekannte Lipidchemiewaffe enthielt, löste das Fischabwehrsystem aus.

"Ich bin Ökologe und studiere chemisch vermittelte Wechselwirkungen, aber der wunderbar subtile, nuancierte und spezifische chemische Tanz, der hier abgehalten wird, ist für mich immer noch schockierend", sagte Hay. Er stellte fest, dass diese Ergebnisse die Bedeutung von gegenseitigen Interaktionen an Korallenriffen unterstreichen. "Der Wettbewerb zwischen einigen Algen und Korallen war wichtig genug, um die Entwicklung dieses wunderbar gut abgestimmten Signals zwischen einer Koralle und ihren mutualistischen Fischen voranzutreiben." Während ähnliche terrestrische Verteidigungssysteme bei terrestrischen Arten gut beschrieben werden, ist dies das erste Mal, dass eine solche Interaktion in einer Meeresumgebung gezeigt wird.

Hay betonte auch, dass die Größe, zumindest was Ökosysteme angeht, wirklich keine Rolle spielt. "Organismen müssen nicht groß oder reichlich sein, um ökologisch wichtig zu sein", sagte Hay. "Diese winzigen, unauffälligen Fische sind wichtig, um den Schaden, den Algen an Korallen anrichten, zu verlangsamen oder zu verhindern. Sie sind jedoch wichtig, werden jedoch nicht geschätzt, wenn sie Riffkorallen stabilisieren und den Verlust von Korallen und den Rückgang des Riffs verhindern."

Zitierung: Dixson D.L. & Hay M. E. (2012). Korallen rufen chemisch mutualistische Fische hervor, um konkurrierende Algen zu entfernen, Science, 338 (6108) 804-807. DOI: 10.1126 / science.1225748

Fotos: Korallen und Algen © Paul Asman und Jill Lenoble, unter der Creative Commons-Lizenz von Gaia Guide; Goby verteidigt Korallen von Danielle Dixon c / o Georgia Tech; Jugendlicher Kobold von Joao Paulo Krajewski von Georgia Tech

Die geäußerten Ansichten sind die des Autors und sind nicht notwendigerweise die.

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