Hoe sponzen koraalriffen van binnenuit slopen

Koraalriffen worden van binnenuit afgebroken door bio-eroderende sponzen. Om zichzelf te beschermen tegen roofdieren, verschansen deze sponzen zich in zelfgemaakte tunnels in de harde koraalstructuren. Daarmee verzwakken ze het koraalrif. Wetenschappers van het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee hebben ontdekt hoe de sponzen het koraal uithollen en bezit nemen van hele riffen. De bevindingen werden op donderdag 25 januari gepubliceerd in Scientific Reports, en verklaren ook waarom sponzen het koraal sneller slopen, naarmate het CO2-niveau in de atmosfeer stijgt.

De driedimensionale structuren van koraalriffen vormen de bouwstenen voor het ecosysteem en dienen als trekpleister voor planten en dieren en natuurlijke kustbescherming tegen golfslag. Wereldwijd staan koraalriffen onder druk door de gevolgen van klimaatverandering, zoals oceaanverzuring. NIOZ-onderzoeker en eerste auteur Alice Webb legt uit waarom en hoe sponzen sneller bijdragen aan de instorting van koraalriffen.

Waarom en hoe hollen sponzen koraalriffen uit?

Een aangetast koraalrif ziet er aan de buitenkant misschien intact uit, maar aan de binnenkant lijkt het meer op een mijnschachtencomplex met tunnels en holtes die volledig zijn gevuld met sponsweefsel.

De reden dat bio-eroderende sponzen in het koraal doordringen is niet om zich te voeden met het calciumcarbonaat, maar om zich te verstoppen in het harde koraal en zo hun eigen weefsel te beschermen tegen roofdieren. Om de tunnels te maken, gebruiken de sponzen een combinatie van chemische en mechanische slooptechnieken. Eerst pompt de spons water verzuurd water op het koraal om brokjes calciumcarbonaat op te lossen en los te weken; vervolgens werkt de spons elk brokje naar buiten door zijn weefsel, wat lijkt op glad spierweefsel, samen te trekken. Sponzen filteren al voortdurend enorme hoeveelheden water om adem te halen en om te eten. Ze zuigen water naar binnen, filteren de voedingsdeeltjes eruit en spugen het gefilterde water weer uit. Ook de brokjes koraal die de spons heeft losgeweekt werkt hij via dezelfde route van filterkanalen en de zogenaamde osculum naar buiten.

Een gele spons die uit een koraalskelet extrudeert. Foto: Alice Webb.

Wetenschappers verzamelen bio-genererende sponzen met behulp van een pneumatische boor. Foto: Alice Webb.

Hoe helpt oceaanverzuring sponzen bij het afbreken van koraal?

Uit eerder onderzoek wisten we al wel dat bio-erosie wordt vergemakkelijkt door hogere CO2-niveaus, maar we wisten niet hoe dat komt. Bio-eroderende sponzen veranderen de chemische samenstelling van het zeewater op het raakvlak tussen spons en koraal door er protonen uit het omringende water tegenaan te pompen. Door dit te doen maken ze het oppervlak van het koraalskelet zuurder, en daarmee lossen ze het koraal op. Als er meer CO2 in het zeewater wordt opgelost, verzuurt de oceaan en stijgt dus de protonconcentratie, waardoor het de spons eenvoudig minder energie kost om de pH te verlagen tussen spons en koraal.

Anderen lezen ook: Wereldrecord!

Waarom is de slooptechniek van de spons niet eerder ontdekt?

De overgang tussen spons en koraal is extreem moeilijk te lokaliseren en te observeren omdat het omgeven is door lagen koraalskelet. Je komt er niet goed bij. Al in de jaren ’70 begon het onderzoek naar de sloopmechanismen van bio-eroderende sponzen, maar de huidige technologie om verschillen in pH vast te stellen was nog niet beschikbaar. De afgelopen tien jaar hebben onderzoekers wel geprobeerd het raakvlak tussen spons en koraal te lokaliseren met behulp van micro-elektroden (pH-sondes), maar deze aanpak mislukte. Wij hebben een aantal ’trucs’ gecombineerd om de grens tussen spons en koraal te openen. We lieten sponzen groeien op kleine blokjes calciumcarbonaat die we konden manipuleren om de spons-koraal-overgang direct waar te nemen. Met behulp van fluorescentiemicroscopie konden we visualiseren hoe de spons de pH-waarde regelt.

Wat zijn de implicaties van jullie bevindingen?

Deze sponzen zijn overvloedig aanwezig op riffen van de Caraïben, zoals op Curacao, de Saba bank en de Florida Keys, maar ook op het Grote Barrièrerif bij Australië. Met onze sponsresultaten is het mogelijk betere toekomstvoorspellingen te doen over de conditie van deze koraalriffen bij voortschrijdende oceaanverzuring.