Im Maritim Hotel Bellevue in Kiel saßen vom 28. bis 30. September rund 35 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Deutschland und internationale Gäste zusammen. Der Anlass: die zweite Förderphase des DFG-Schwerpunktprogramms „Tropical Climate Variability & Coral Reefs“ (SPP 2299). Drei Tage lang ging es um Korallen, Klimadaten und die ziemlich unbequeme Frage, wie lange tropische Riffe die Erwärmung noch aushalten.

Mit dem Start der neuen Phase übernimmt die marine Paläoklimaforscherin Professorin Dr. Miriam Pfeiffer von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel die Koordination. Sie folgt auf Dr. Thomas Felis vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen, der das Programm seit seinem Start 2022 geleitet hatte. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Programm bis 2028.

Korallen als Klimaarchive

Das Forschungsprogramm untersucht, wie tropische Korallenriffe auf den Klimawandel reagieren, wie sich Korallenarchive zur Rekonstruktion vergangener Klimabedingungen nutzen lassen und wie zukünftige Veränderungen der tropischen Klimavariabilität besser verstanden werden können. Dafür greifen die beteiligten Fachrichtungen tief in die Archive der Riffe hinein: Hochauflösende geochemische Analysen von Korallen liefern Hinweise auf frühere Umwelt- und Klimabedingungen. Statistische Methoden, Erdsystemmodelle und Beobachtungen von Ökosystemreaktionen ergänzen diese Arbeit.

In der zweiten Förderphase richtet sich der Blick auch auf die langfristigen Folgen des vierten globalen Korallenbleicheereignisses, das den tropischen Atlantik besonders stark betraf. Nach den im Ausgangsbericht genannten NOAA-Prognosen lag die Wahrscheinlichkeit eines sehr starken El-Niño-Ereignisses bei über 90 Prozent – möglicherweise wäre es das stärkste seit 1950. Für Teile der Karibik und des Indopazifiks wurden deshalb die Warnstufen für Korallenbleiche erhöht.

Die Arbeitsgruppen stellten in Kiel ihre Vorhaben für die zweite Phase vor und berieten über gemeinsame Strategien. Ein Schwerpunkt lag auf der Vernetzung der Fachrichtungen und auf der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. In der ersten Förderphase waren dafür bereits Grundlagen geschaffen worden: gemeinsame Datenstrukturen und neue Formen der Zusammenarbeit. Gleichzeitig wurden die klimatischen Bedingungen für Korallenriffe weltweit schwieriger.

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Wenn Korallen ihre Algen verlieren

Für 2023 wurde eine vierte und möglicherweise bisher schwerste globale Korallenbleiche befürchtet. Ungewöhnlich hohe Meerestemperaturen trafen dabei auf El Niño, das die Erwärmung im Jahresverlauf verstärken kann. Besonders gefährdet waren Riffe im Golf von Mexiko, in der Karibik und allgemein im tropischen Atlantik.

Korallen bleichen, wenn sie bei großer Hitze ihre symbiotischen, einzelligen Algen ausstoßen oder abbauen. Diese Algen liefern ihnen einen wesentlichen Teil der Nahrung. Fehlen sie länger, sterben die Korallen. Als mögliche Ursache für den Algenverlust gilt, dass deren Fotosynthese bei hohen Temperaturen aggressive reaktive Sauerstoffverbindungen erzeugt. Eine andere Erklärung: Die Algen teilen bei Hitze keine Nährstoffe mehr mit den Korallen und werden dadurch zu Parasiten.

Im Golf von Mexiko und in der Karibik lagen die Wassertemperaturen stellenweise bereits bei über 30 °C – etwa 2 bis 3 °C über dem Normalwert. Mit El Niño könnten dort 35 bis 36 °C erreicht werden. Anzeichen deuteten außerdem darauf hin, dass die Bleiche 2023 in einigen Regionen ungewöhnlich früh begonnen hatte. Das sprach für eine länger anhaltende Wärmeperiode.

Christian Wild von der Universität Bremen erwartete deshalb eine ausgeprägte Massenbleiche mit anschließender hoher Sterblichkeit und eine stärkere Entwicklung als im bisherigen Rekordjahr 2005. Damals waren in der Region etwa 80 Prozent der Korallen gebleicht; die Hälfte davon starb später ab. Eine ähnliche globale Bleiche von 2015 bis 2017 führte laut dem Forscher Sebastian Ferse zum Verlust von etwa einem Drittel der Korallenbedeckung am Great Barrier Reef.

Erholung braucht kühleres Wasser

Korallen können sich grundsätzlich erholen und wieder Algen aufnehmen, wenn das Wasser abkühlt. Dafür müssen die Temperaturen allerdings rechtzeitig unter eine kritische Grenze sinken. Je wärmer das Wasser ist, desto länger dauert die Abkühlung – und desto höher ist die Sterblichkeit. Schon vor der Bleiche 2023 waren viele Riffe vorgeschädigt: durch frühere Bleichen, Nährstoffe, Sedimente, Schadstoffe, Abwasser und weitere menschliche Einflüsse.

Rund ein Viertel der Biomasse in den Weltmeeren hängt von Korallenriffen ab. Entsprechend groß ist der Druck, den Riffen Zeit zu verschaffen. Weniger zusätzliche Stressfaktoren könnten helfen, weil die Korallen dann mehr Energie für die Bewältigung der Hitze aufbringen. Schutzmaßnahmen sowie Zucht- und Wiederansiedlungsprogramme mit hitzetoleranten Arten könnten den Riffen laut Wild jedoch lediglich einige Jahrzehnte zusätzliche Zeit verschaffen.

Als weitere Belastung neben Klimawandel und El Niño wird möglicherweise eine zusätzliche Erwärmung durch den Vulkanausbruch Hunga Tonga-Hunga Ha’apai diskutiert. Eine Ausbreitung der Riffe in kühlere Regionen gilt zugleich als schwierig: Dort ist der Kalziumkarbonatgehalt des Wassers zu niedrig, außerdem verändert sich das Klima schneller, als Korallen neue Gebiete besiedeln können. Aufforstungsähnliche Maßnahmen mit Korallensetzlingen und die Zucht hitzetoleranter Arten hätten ohne konsequenten Schutz der bestehenden Riffe nur begrenzte Aussichten.

Die Kieler Forschungsgruppe will in den kommenden drei Jahren die Reaktionen tropischer Korallenriffe auf den Klimawandel genauer verstehen und Vorhersagen künftiger Veränderungen im tropischen Klimasystem verbessern. Beteiligt sind Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, des GEOMAR, der Universitäten Bremen, Gießen und Heidelberg, des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz, des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung, des Alfred-Wegener-Instituts in Potsdam und Bremerhaven sowie des Helmholtz-Zentrums Hereon.

Die Daten sollen dabei nicht nur erklären, was bereits passiert ist. Sie sollen auch zeigen, welche Veränderungen im tropischen Klimasystem bevorstehen. Langfristig führt an einer wirksamen und schnellen Begrenzung des Klimawandels kein Weg vorbei – Schutzprogramme und Korallenzucht können den Riffen Zeit kaufen, aber kein kühleres Meer herbeizaubern.