Symbiosen - Das Überlebensgeheimnis eines Riffs

Das Geheimnis, warum ein Riff wie das Great Barrier Reef an Orten überlebt, wo es unabhängige, weniger leistungsfähige Organismen nicht vermögen, liegt in der Symbiose.

Da das Überleben im Meer ohne Stickstoff oder Phosphat für Algen nicht möglich ist, leben sie in Symbiose mit den Korallenpolypen, die ihrerseits wieder auf energiereiche Nahrung angewiesen sind. Die Algen (Zooxanthellae) befinden sich in den Zellen der innersten Schicht des Polypen. Die Algenzelle hat die Funktion einer Solarzelle. Sie wandelt die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie um. Dies geschieht durch die Photosynthese, und die Pflanze kann so Nährstoffe wie Zucker und Fette sowie Sauerstoff, der von den Korallentieren zur Atmung gebraucht wird, produzieren. Das dazu ebenfalls notwendige Kohlendioxid kommt gelöst im Meerwasser vor oder wird den tierischen Zellen der Polypen entnommen.

Um die Photosynthese betreiben zu können, benötigen die Algen Stickstoff und Phosphat. Beides erhalten sie aus entsprechenden Stoffwechselvorgängen der Polypen. Stickstoff zum Beispiel liefern die tierischen Zellen in Form von Ammonium, das aus ihrem Eiweißstoffwechsel stammt. Die Alge verwendet das Ammonium, um mit diesem wiederum Aminosäuren, die Bausteine der Proteine, herzustellen. Die einfachste Aminosäure, die die Alge zusammensetzt, ist Alanin. Der Korallenpolyp kann Alanin für die Herstellung weiterer Proteine verwenden oder als Energielieferant, um die tierischen Muskeln und das Stoffwechselsystem zu betreiben. Neben Aminosäuren stellt die Algen den tierischen Polypenzellen auch noch Glycerol, eine zuckerartige Verbindung, zur Verfügung. Diese wird als als Energiequelle für Stoffwechsel und Wachstum benötigen. Somit haben auch die Korallen eine tägliche Zufuhr an Energie für ihre pulsierenden Polypen, die nach mehr Stickstoff und Phosphorverbindungen von kleinem Tierplankton streben.

Ohne die Algen würde das Übermaß an Ammonium den Wirt ersticken und ohne den Wirt würde die Alge zugrunde gehen. Es besteht aber außer dem Ammonium- und Glycerolaustausch zwischen Wirt und einzelligen Algen auch der Austausch von Acetat, der neutralisierten Form von Essigsäure. Acetat wird als Stoffwechselendprodukt von Korallenpolypen und Muscheln produziert, und die Algen absorbieren es. Sie benutzen es als Energie, um es zu langen, energiereichen Ketten aus Fettsäuren zusammenzubauen. Die Fettsäuren werden zu der äußersten Membran der Algen transportiert, wo die tierischen Enzyme diese in ihre eigenen Zellen übernehmen und in ein Produkt, das Cetylpalmitat (eine Ölart), umwandeln.
Wenn eine Koralle kein Kalkskelett besitzen würde, könnte sie einfach als Kerze brennen! Dieses Wachs wird hauptsächlich von den Larven der Korallen als Brennstoff für die Fortbewegung benötigt, damit sie nicht erschöpft sind, bevor sie einen geeigneten Ort für eine neue Kolonie erreicht haben. Kleine Riff-Fische nehmen ihre Nahrung oft in Form von Schleim der Korallen, in denen sie leben, zu sich. Die Korallen sondern diesen während ihrer Suche nach kleinen einzelligen Algen und Bakterien ab. Der Schleim, ein Protein, beinhaltet neben einer großen Menge an Wasser auch Fett und Wachs. Aber nicht nur die Korallen ziehen Nutzen aus den Algen, sondern auch Quallen, Muscheln und Schwämme. Die Riesenmuscheln Tridacna beherbergen dieselben Algen wie die Korallen in ihren bunten Mänteln.

Im Gegensatz zu den Korallen können die Muscheln ihre Algen ernten, da die Fäkalien der Muscheln sowohl verdaute als auch noch lebende einzellige Algen, die Zooxanthellae, enthalten.
Diese goldbraunen Algen werden so genannt, weil sie gelblich braun (xanthos) sind und in den tierischen Zellen (zoos) leben. Die Nachsilbe "ellae" ist typisch für viele Algennamen. Auch viele Schwämme des Riffs beherbergen symbiotische Algen und Bakterien.

Die Kalksynthese ist ein grundlegender Vorgang, der Riffwachstum in seinen vielfältigen Formen erst ermöglicht. Besonders wichtig sind hierbei auch die Zooxanthellen. Sie bewirken eine Beschleunigung der Calziumcarbonat-Bildung, das als Aragonit an der Basis des Polypen auskristallisiert. Korallenskelette bilden ein Gerüst, das wiederum von Krustenbildnern wie Kalkalgen, Bryozoen oder Muscheln verkettet wird. Sediment verfüllt die Hohlräume. Auf diese Weise werden feste Siedlungsflächen geschaffen.