Fossilien geben Einblick in die Klimaresistenz von Riffkorallen

Forschung
Querschnitt durch eine kugelförmige Porites Rollkoralle aus den Miozän-zeitlichen Ablagerungen des Wiener Beckens. Rollkorallen sind nicht fest am Meeresboden verankert sondern werden regelmäßig durch Wellenbewegungen oder Fische gedreht, was dazu führt, dass sie konzentrisch um einen Kern wachsen. Dieser Kern ist in der Regel ein Schalenbruchstück, auf dem sich die Korallenlarve angesiedelt hat.
© Markus Reuter
Querschnitt durch eine kugelförmige Porites Rollkoralle aus den Miozän-zeitlichen Ablagerungen des Wiener Beckens. Rollkorallen sind nicht fest am Meeresboden verankert sondern werden regelmäßig durch Wellenbewegungen oder Fische gedreht, was dazu führt, dass sie konzentrisch um einen Kern wachsen. Dieser Kern ist in der Regel ein Schalenbruchstück, auf dem sich die Korallenlarve angesiedelt hat.
Röntgenbild einer fossilen Porites Rollkoralle aus dem Wiener Becken. Die Koralle zeigt deutliche Wachstumsbänder ähnlich den Jahresringen von Bäumen. Dabei handelt es sich um Dichteunterschiede im Kalkskelett, die nur im Röntgenbild sichtbar sind. Sie geben Auskunft über das Wachstum der Koralle. Jedes Paar aus einem hellen und einem dunklen Band steht für ein Jahr Wachstum.
© Philipp Spreter
Röntgenbild einer fossilen Porites Rollkoralle aus dem Wiener Becken. Die Koralle zeigt deutliche Wachstumsbänder ähnlich den Jahresringen von Bäumen. Dabei handelt es sich um Dichteunterschiede im Kalkskelett, die nur im Röntgenbild sichtbar sind. Sie geben Auskunft über das Wachstum der Koralle. Jedes Paar aus einem hellen und einem dunklen Band steht für ein Jahr Wachstum. © Philipp Spreter
Porites Koralle mit massiver Wuchsform im Längsschnitt. Das Fossil wurde bereits vor über 100 Jahren in einem Stadtteil von Wien gefunden. Die zahlreichen Brüche im Korallenskelett machen es schwierig, dünne und gleichmäßige Scheiben für die Röntgenuntersuchungen herzustellen.
© Markus Reuter
Porites Koralle mit massiver Wuchsform im Längsschnitt. Das Fossil wurde bereits vor über 100 Jahren in einem Stadtteil von Wien gefunden. Die zahlreichen Brüche im Korallenskelett machen es schwierig, dünne und gleichmäßige Scheiben für die Röntgenuntersuchungen herzustellen. © Markus Reuter

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung eines Geologen der Universität Greifswald hat außergewöhnlich gut erhaltene Fossilien von Riffkorallen aus dem subtropischen Meer der Zentralen Paratethys untersucht, um deren Widerstandskraft gegenüber Ozeanerwärmung und Versauerung während des mittleren Miozäns vor etwa 16 bis 13 Millionen Jahren zu analysieren. Diese Zeit war geprägt von erhöhtem CO₂-Gehalt in der Atmosphäre und einem global wärmeren Klima – vergleichbar mit Szenarien, die für die Zukunft unseres Planeten prognostiziert werden.

Die Forschenden der Universitäten Greifswald, Leipzig und Mainz sowie aus Mexiko konnten in einer kürzlich bei Communications Earth & Environment erschienenen Publikation anhand saisonaler Wachstumsaufzeichnungen rekonstruieren, wie die fossilen Korallen während des mittleren Miozäns auf Umweltveränderungen reagierten. Die Korallen waren in der Lage, den pH-Wert und den Sättigungszustand ihrer inneren Kalkbildungsflüssigkeit aktiv zu regulieren. Somit verfügten sie über einen Mechanismus, der ihnen half, den damals herrschenden Umweltbedingungen standzuhalten. Dennoch reichte diese physiologische Anpassung nicht aus, um die ungünstigen Bedingungen vollständig zu kompensieren: „Die Wachstumsraten der Korallen waren extrem niedrig und ihre Skelette schwach kalzifiziert. Wir vermuten, dass dies den Aufbau von Riffstrukturen erheblich beeinträchtigte“, sagt Dr. Markus Reuter, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Paläontologie an der Universität Greifswald und Erstautor der Studie.

Die fossilen Korallen bekam Reuter aus der Sammlung des Naturhistorischen Museums Wien (Österreich) bereits im Jahr 2006. Sie wurden schon Anfang des 20. Jahrhunderts aus heute nicht mehr zugänglichen Fundstellen geborgen. Doch vor 20 Jahren fehlten noch die Möglichkeiten zu einer hochauflösenden geochemischen Beprobung. Zwischenzeitlich wurden neue Methoden entwickelt, mit denen auch bei geringer Materialverfügbarkeit eine zeitlich hochauflösende Analyse möglich ist, weswegen die Forschenden nun die Studie durchführten. 

Für die Untersuchung schneidet Reuter die Korallen zunächst auf. Anschließend röntgte er die Scheiben, denn mit Hilfe eines Röntgenbildes kann er die ursprünglichen Wachstumsmuster und Kalzifikationsraten feststellen. Danach sägt er sehr dünne Stäbchen heraus, um mit einem Laser die Elementkonzentrationen im Korallenskelett zu bestimmen. Im letzten Beprobungsschritt stellt er aus dem Stäbchen Pulver her, um eine Isotopenanalyse durchzuführen. Die so gewonnenen Daten liefern wichtige Informationen über die Umwelt und Reaktionen auf Umweltstress.

Stärkste Ozeanversäuerung der letzten 23 Millionen
Die Korallen aus dem Wiener Museum gehören der Gattung Porites an. Das macht die Studie besonders interessant, denn diese Korallengattung existiert noch heute. Sie lebt vorrangig im Indo-Pazifik und wird oft für Klimastudien verwendet. Somit ist eine Vergleichbarkeit der Millionen Jahre alten Korallen zu heutigen gegeben.  

„Mit unserer Forschung konnten wir zeigen, dass die Bildung der kalkigen Korallenskelette durch Temperaturstress und die wohl stärkste Ozeanversauerung der letzten 23 Millionen negativ beeinflusst wurde, sagte Markus Reuter. „Wir stellten fest, dass die Korallen aber über Mechanismen verfügten, mit denen sie die Auswirkungen der Ozeanversauerung abmildern und den Skelettbildungsprozess aufrechterhalten konnten. Allerdings stießen sie durch die ausgeprägten jahreszeitlichen Umweltänderungen in der Zentralen Paratethys an die Grenzen ihrer Belastbarkeit. Deshalb nehmen wir an, dass warme Meere in höheren Breitengraden vermutlich keine geeigneten Klimawandel-Refugien für tropische Riffkorallen bieten können.“ 

Weitere Informationen
Reuter, M., D’Olivo, J.P., Brachert, T.C. et al. Mid-Miocene warmth pushed fossil coral calcification to physiological limits in high-latitude reefs. Commun Earth Environ 6, 569 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02559-9.

Ansprechpartner an der Universität Greifswald 
Dr. Markus Reuter
Institut für Geographie und Geologie
Friedrich-Ludwig-Jahn-Straße 17 A, 17489 Greifswald
Telefon +49 3834 420 4586
markus.reuteruni-greifswaldde
https://www.researchgate.net/profile/Markus-Reuter-2?ev=hdr_xprf

 

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