Das Gorgonien-Lexikon ist eine deutschsprachige Datenbank über mein Interessensgebiet den Gorgonien, einem Teilgebiet der Meerwasseraquaristik. Dieses Lexikon wurde geschaffen, um zusätzliche Haltungshinweise - auch multimedial - den vielen Gorgonien zuzuordnen. Schon jetzt erhebt dieses Lexikon den Anspruch bei ausgesuchten Gorgonien Arten das umfassendste deutsche zentrale Nachschlagewerk zu sein. Das Lexikon ist aber auch ein Portal für alle Meerwasseraquarianer im Allgemeinen.

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Magische Unterwasserwelt mit HiTec Fluoreszenz Teil 1 © Text und Bildmaterial Prof. Dr. Horst Grunz

Korallenriffe
Welterbe der Menschheit
Horst Grunz 2011
Eintauchen in eine Zauberwelt mit Hilfe
von HiTec Fluoreszenz bei
Nachttauchgängen - Technik zur
Erkundung eines gefährdeten
Ökosystems
.

Prolog

Korallenriffe sind weltweit bedroht durch natürliche und menschen-verursachte (anthropogene) Faktoren. Es besteht ein ständiger Konflikt zwischen Ökologie und Ökonomie. Da Korallenriffe eine zentrale Rolle für die biologische Vielfalt (Biodiversität) des Meeres-Ökosystems und für den Küstenschutz darstellen, müssen wir uns alle (vor allem aber die Tauchergemeinde) für ihren Schutz verantwortungsbewusst und nachhaltig einsetzen. Strenge Regeln und Gesetze, deren Befolgung auch strikt überwacht werden, müssen Überfischung und Umweltsünden (Umweltverschmutzung, illegale und zerstörerische („legale“) Errichtung von Hotel- und Industriebauten) verhindern. Ähnlich wie die tropischen Regenwälder sind Korallenriffe durch kommerzielle Interessen der Industrie und unkontrollierten Tourismus ernsthaft gefährdet. Treibhausgase (Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Stickoxid und Ozon) sind verantwortlich für fundamentale chemische und physikalische Veränderungen der Ozeane. Die Durchschnittstemperatur des Oberflächenwassers der Ozeane hat sich im Laufe des letzten Jahrhunderts um 0,6 Grad Celsius erhöht und der pH-Wert um 0.4 Einheiten verringert (Verstärkung des Säuregrades, Versauerung der Ozeane). Solche Veränderungen sind besonders kritisch für sensible Biotope wie Mangrovenwälder, Seegraswiesen und Korallenbänke. Besonders für die riffbildenden Korallen ist das Gefährdungspotential besonders hoch, weil die Meeresversauerung die Geschwindigkeit des Kalkskelettaufbaus deutlich herabsetzen kann, welches für den Aufbau und Erhalt des Riffes lebensnotwendig ist. Die Korallen sind als Schlüsselorganismen des Ozeans ebenso wie die tropischen Regenwälder entscheidende Faktoren im Gleichgewicht sämtlicher Ökosysteme des gesamten Planeten. Die Zerstörung des Gleichgewichts durch Erderwärmung und Umweltschäden führt zur Ausbreitung der Wüsten auf Land und im Ozean und und somit zur Gefährdung der menschlichen Existenz. Daher sollte der Wille zur Nachhaltigkeit nicht auf Diskussionspodien beschränkt bleiben.

Zusammenfassung

Mit speziellen HiTec Fluoreszenzleuchten taucht der Sporttaucher bei Nachttauchgängen in eine bisher nicht gekannte magische Welt. Das Fluoreszenzlicht läßt die Korallen in zauberhaften Farben aufleuchten, so wie man es bei Tauchgängen mit normalem weißen Licht oder am Tage nicht erleben kann.
Das Leuchten der Korallen in Regenbogenfarben (unterschiedlich je nach Art) geht auf Pigmente zurück, die eng mit dem Grün Fluoreszierenden Protein [Eiweiß] (GFP) verwandt sind. Für seine Entdeckung und Analyse in der Qualle Aequorea victoria erhielten 2008 3 Wissenschaftler den Nobelpreis für Chemie. GFP ist mittlerweile ein schlagkräftiges Werkzeug in der Molekularbiologie und Molekulargenetik, um in lebenden Embryos und Zellkulturen komplizierte Vorgänge zu studieren, die bei normalen aber auch bei pathologischen Prozessen einschließlich Krebs ablaufen. Der professionelle Taucher (Meeresbiologen und professionelle Fotografen) können die Fluoreszenztechnik in großem Maßstab für Riffuntersuchungen (Reef-Check) einsetzen und die Farbenpracht von Korallen, Fischen und „niederen“ Tieren (Nicht-Wirbeltiere) dokumentieren. Mit dieser Methode ist es möglich, winzige Korallen-Neusiedler (1 mm groß) aus größerer Entfernung (3-4 Meter) zu entdecken, wesentlich einfacher und besser als mit Normallicht oder bei Tauchgängen am Tage.
Gerade diese Analyse ist besonders wertvoll für den Nachweis, ob sich ein Riff nach natürlichen (z.B. Tsunami oder ElNino) oder menschlichen Eingriffen in einer Phase der Regeneration befindet.

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Einführung

Korallenriffe sind wie die tropischen Regenwälder die artenreichsten Ökosysteme auf unserem Planeten. Aufgrund einer Vielzahl von Tier- und Pflanzenarten spricht man von einer besonders ausgeprägten Biodiversität. Beide Ökosysteme sind besonderen Stressfaktoren sowohl natürlichen als auch menschenverursachten (anthropogene) ausgesetzt. Daher ist jeder von uns gefordert, sich für den Schutz dieser einmaligen Ökosysteme einzusetzen.
Fluorszenzanwendung während Nachttauchgängen ist eine wertvolle Methode, um den Zustand von Korallenriffen zu überprüfen, weil man sehr leicht lebende von toten Korallen unterscheiden kann. Lebende Korallen weisen artspezifisch Farben des Regenbogens auf, während tote Korallen ein grau/weißes Aussehen haben wie Zement oder Kalk. Die Farbenpracht ist ein magisches Erlebnis sowohl für den Hobbytaucher als auch für professionelle Taucher wie Meeresbiologen und engagierte Unterwasser-Fotografen. Nicht umsonst hat man die Korallen wegen ihrer Form und Farbe auch Blumentiere genannt. In diesem Artikel wird über Ergebnisse berichtet, die während der Untersuchungen im Januar 2009 und 2011 in der El Quadim-Bucht, El Quseir, Ägypten durchgeführt wurden. Ausführlich wird die Theorie und Anwendung der Fluoreszenz, sowie der Bau der HiTec-Leuchten geschildert. Weiterhin wird die Morphologie und der Lebenszyklus der Korallen dargestellt. Weiterhin verweise ich auf die Bedeutung der Korallenriffe im Hinblick auf die Erhaltung der Biodiversität im Meer (Lebensraum und Kinderstube vieler Organismen) und als Küstenschutz vor allem niedriger Archipele bei Sturm und Tsunamis. Die Gesamtproblematik sollte von generellem Interesse für eine breite Öffentlichkeit sein und eine wichtige Rolle bei Diskussionen über die Erderwärmung und Versauerung der Ozean spielen, die letzendlich zur irreversiblen Vernichtung der Korallenriffe führen, allgemein als Korallenbleiche (coral bleeching) bekannt.

Biologie der Korallen

Abb. 1 Phylogenetischer Stammbaum des Tierreichs

Das Diagramm zeigt in vereinfachter Form die Position der Korallen (Anthozoa) in der Hierarchie des Tierreichs (roter Rahmen). Cnidarier (Nesseltiere) bestehen aus zwei Keimschichten, die durch eine Membran (Mesogloea) getrennt sind. Ähnlich wie Schwämme (Porifera) sind sie die ersten Organismen (im Gegensatz zu den Protozoa), die während der Evolution eine multizelluläre Organisation entwickelt haben.

Korallen gehören wie die Quallen zu den Nesseltieren. Die Steinkorallen (Anthozoa) spielen eine wesentliche Rolle bei der Riffbildung. Das Korallenriff ist eine essentielle Voraussetzung für den Aufbau und Erhalt einer ausgeprägten Biodiversität. Die Zerstörung dieser Biotope vor allem durch Menschenhand (Klimaerwärmung, Umweltverschmutzung, Überfischung, Fischen mit Dynamit und Zyanid, unkontrollierter Tourismus) hat weitreichende Folgen für die gesamte Menschheit.

Biologie der Korallen (Morphologie und Embryogene)

Abb. 2 Schematische Darstellung eines einzelnen Polypen

Die Vergrößerung zeigt die zwei Keimschichten eines Tentakels. Die äußere Schicht (Epidermis grün) enthält die Nesselzellen (Nematocysten), welche diesem Tierstamm auch den Namen geben (Nesseltiere = Cnidaria). In dieser Schicht befinden sich auch die Chromatophoren (Farbträger, Chromoproteine), die für die verschiedenen Farben der einzelnen Arten verantwortlich sind. Die innere Schicht (rot) ist von der äußeren durch eine membranartige Struktur (Mesogloea blau) getrennt. Sie enthält die algenartigen Symbionten (hier als Ellipsen dargestellt). Unter dem Polypen sieht man einen Teil des Kalkskeletts(rosa). - verändert nach Jen Veron: Corals of the World (2000)

Abb. 3 Frühentwicklung (Embryogenese) der Korallen

a) die Embryogenese beginnt mit der Besamung reifer Oozyten im Freiwasser

b) das befruchtete Ei (Zygote) beginnt sofort mit der Teilung zu 2-, 4-, 8-Zellstadien

c) 32-64-Zellstadium

d) junge Planula-Larve mit Cilien

e) frei schwimmende Planula-Larve mit rotierender Fortbewegung

f) junger Polyp kurz vor dem Absetzen auf das Substrat (Fels, etc.)

g) gerade angesiedelter Polyp mit der Fußseite zum Substrat und Mundseite zum offenen Wasser

h) junger Korallenstock mit vegetativer (ungeschlechtlicher) Vermehrung

i) einzelner Polyp mit Gonaden (Oozyten oder Spermien)

k) Gonaden (hier Oozyten)

l) Ablaichen (auch Korallenblüte genannt). Viele Korallenstöcke stoßen zur gleichen Zeit (also synchron) Oozyten und Spermien ab ins freie Wasser und zwar zu einer ganz bestimmten Jahreszeit.

Abb. 4 Schematische Darstellung der Calciumskelett-Bildung von Steinkorallen (Anthozoa)

Linkes Bild: Polyp mit den beiden Keimschichten Gastrodermis (grün) und Epidermis (blau); vergleiche mit Abbildung b)

Rechtes Bild: in der Gastrodermis (grün) sind die Zooxanthellen (symbiontische Algen) lokalisiert. Sie versorgen die Korallenpolypen mit Sauerstoff, Kohlenhydraten und Fetten (Lipide). Weiterhin verwenden sie das von den Korallen produzierte Kohlendioxide für ihre Photosynthese. Carboanhdrase, ein wichtiges Enzym bei diesen Prozessen, beschleunigt diese Stoffwechselprozese um ein Vielfaches und sorgt für eine effektive
Kalkskelettbildung (braun). Es gibt gewichtige Hinweise dafür, dass durch die Hemmung der Carboanhydrase durch erniedrigten pH-Wert (zunehmende Versauerung des Meerwassers) die Geschwindigkeit der Kalkskelettbildung herabgesetzt wird und somit die Bildung und Erhaltung von Korallenriffen gefährdet ist.

 

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