Steigende Meerestemperaturen lassen Korallenriffe auf der ganzen Welt ausbleichen. Ein Forschungsteam an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München (TUM) hat erstmals die biologischen Prozesse hinter der Korallenbleiche direkt in lebenden Korallen untersucht. Mithilfe von Neutronen gelang es ihnen, strukturelle Veränderungen während des Bleichprozesses sichtbar zu machen.
Korallenriffe sind wichtige marine Ökosysteme, die unzähligen Arten Lebensraum, Nahrung und Schutz bieten. Viele Korallenarten leben in enger Symbiose mit Algen, die Photosynthese betreiben. Die Algen liefern Nährstoffe, die Korallen bieten im Gegenzug Schutz und Kohlenstoffdioxid. Diese Symbiose ist jedoch äußerst empfindlich gegenüber steigenden Meerestemperaturen.
Die Photosynthese findet in speziellen Membranen der Algen statt, den sogenannten Thylakoidmembranen. Steigen die Meerestemperaturen, gerät dieses System aus dem Gleichgewicht, da die überschüssige Energie nicht mehr ausreichend verarbeitet werden kann. In der Folge stoßen die Korallen die Algen ab – sie verlieren damit sowohl ihre Farbe als auch ihre wichtigste Energiequelle: Die Korallen bleichen aus. Kurzfristige Bleichereignisse können sie überstehen, doch bei einem anhaltenden Verlust der Algen sterben die Korallen.
Mit Neutronen in lebende Korallen blicken
Bisherige Untersuchungsmethoden erfordern oft eine aufwendige Probenvorbereitung, welche die Zellen beschädigen oder töten kann. Die Forschenden setzten deshalb auf die Kleinwinkelneutronenstreuung, die die Algen zerstörungsfrei und deren Struktur erstmalig im lebendigen Wirt untersuchen kann. „Neutronen ermöglichen es uns, die Membranen direkt während der aktiven Photosynthese zu beobachten“, erklärt Dr. Christopher Garvey, ein Autor der Studie und Instrumentenwissenschaftler am FRM II.
Die Untersuchungen an der Kleinwinkelstreuanlage KWS-2 des Forschungszentrum Jülich am FRM II in Garching ergaben, dass die Veränderungen im Abstand der Algenmembranen wichtige Hinweise für ihren physiologischen Stress liefern. „Dies unterstreicht zum einen die Güte der Neutronenstreuung für Untersuchungen an lebenden Zellen und kann zum anderen einen wichtigen Beitrag zum Schutz der Korallenriffe in einem wandelnden Klima bieten“, sagt Dr. Christopher Garvey.
Publikation
Robert W. Corkery, Christopher J. Garvey and Judith E. Houston: In hospite and ex hospite architecture of photosynthetic thylakoid membranes in Symbiodinium spp. using small-angle neutron scattering. Journal of Applied Crystallography, Volume 58, Part 5, 1516 (2025). DOI: 10.1107/S1600576725007332
Weitere Informationen und Links
Neben Wissenschaftlern der TUM und des FRM II haben auch Forschende des Jülich Centre for Neutron Science, der Australian National University, der European Spallation Source und der Newcastle University zu diesem Projekt beigetragen.
Die Untersuchungen am FRM II wurden bereits vor einiger Zeit gemacht. Die Ergebnisse erschienen aber erst jetzt in einer wissenschaftlichen Studie.
Kontakt zum Artikel
Dr. Christopher Garvey
Technische Universität München
Instrumentwissenschaftler am FRM II
christopher.garvey@frm2.tum.de
Technische Universität München
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Laura Richter und Ulrich Meyer
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Teamwebsite
Originalartikel: https://www.tum.de/aktuelles/alle-meldungen/pressemitteilungen/details/warum-korallen-bleichen