Die saisonale Karbonatproduktion zooxanthellater Steinkorallen im Golf von Aqaba (Rotes Meer) in Abhängigkeit von abiotischen Umweltfaktoren und dem heterotrophen Nahrungsangebot

Kuhrau, Martin Ludwig (2002). Die saisonale Karbonatproduktion zooxanthellater Steinkorallen im Golf von Aqaba (Rotes Meer) in Abhängigkeit von abiotischen Umweltfaktoren und dem heterotrophen Nahrungsangebot. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Es wurden in der vorliegenden Arbeit die Saisonalität und Tiefenabhängigkeit der Karbonatproduktion verschiedener riffbildender Steinkorallenarten im Golf von Aqaba (nördliches Rotes Meer) untersucht. Gleichzeitig galt es, Faktoren zu erfassen, die möglicherweise die saisonalen und tiefenabhängigen Änderungen der Karbonatproduktion steuern. Hierzu wurden als abiotische Umweltfaktoren die Temperatur und die Photonenflußdichte berücksichtigt. Als biotischer Faktor wurde das heterotrophe Nahrungsangebot in Form von partikulärem organischen Material (POM) im Sediment und Seston erfaßt. Um Aussagen über die Verknüpfung von Karbonatproduktion und Photosyntheseleistung der symbiontischen Gemeinschaft aus Koralle und Zooxanthellen machen zu können, wurden mit den gleichen Arten, die auch in den Untersuchungen zur Karbonatproduktion eingesetzt wurden, mittels Respirations- Produktionsmessungen die photokinetischen Parameter des Systems untersucht. Die Untersuchungen lieferten keine Hinweise darauf, daß die Änderungen der Karbonatproduktion im Jahresgang durch das Angebot an heterotropher partikulärer Nahrung gesteuert sein könnten. Im Gegensatz dazu korrelierten Temperatur und Strahlung mit den im saisonal und tiefenabhängig ändernden Wachstumsraten. Die Korrelation der Temperatur mit den sich jahreszeitlich ändernden Wachstumsraten ist dabei sehr ausgeprägt. Der Faktor Temperatur hat den wesentlich stärkeren Einfluß auf das Wachstum im Jahresgang als das Licht. Für die Erfassung (Quantifizierung) der Karbonatproduktion durch zooxanthellate Steinkorallen im Riff ist weniger die Artenzusammensetzung von Bedeutung. Entscheidend ist vielmehr der Bedeckungsgrad des Riffes mit lebenden Steinkorallen. Eine Hochrechnung der Karbonatproduktionsraten im untersuchten Transekt (1 m breit, 129 m lang, von 0 bis 40 m Tiefe) zeigt, daß dort in einem Jahr etwa 310 kg Kalziumkarbonat durch Steinkorallen produziert werden, was einer Masse von 2,4 kg/qm entspricht. Die vorliegende Arbeit zeigte, daß im Golf von Aqaba, im Bereich der nördlichen Verbreitungsgrenze tropischer Korallenriffe die Karbonatproduktion der zooxanthellaten Steinkorallen vergleichbar ist mit Karbonatproduktionsraten an weiter äquatorial gelegenen Standorten. Die Arbeit erfaßte erstmals effektive Massenzuwächse der Korallen über den gesamten Jahresverlauf mit gleichzeitiger Messung möglicher saisonaler Steuerungsfaktoren. Vergleichbare Untersuchungen in der Vergangenheit erfaßten immer nur einzelne Arten über kurze Zeiträume oder unter Laborbedingungen, ohne dabei die natürlichen Standortbedingungen mit zu erfassen. Durch den hier gewählten methodischen Ansatz wurden erstmals saisonale Schwankungen der Karbonatproduktion in einem kleinen Zeitraster erfaßt, um sie mit den parallel ermittelten Steuerungsfaktoren (Licht, Temperatur und heterotrophes Nahrungsangebot) zu korrelieren. Es zeigte sich hierbei, daß der Faktor Temperatur unter den Bedingungen von Aqaba eine stärkere Rolle spielt als bisher durch Laborversuche oder Kurzzeituntersuchungen anderer Autoren gezeigt werden konnte.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Influence of Bathymetric and Seasonal Changes on the Carbonate Deposition of Different Coral Species in the Gulf of Aqaba (Red Sea)	English

Translated abstract:

Abstract

Language

The Reefs in the Gulf of Aqaba (29°30') are located on the Northern most boundary of photic tropical / subtropical reef zone. This area was chosen to analyse the influence of abiotic and biotic factors on the carbonate deposition of hermatypic corals. Coral growth, water temperature, photon flux density and the amount of POM (Particular Organic Material) were determined. The buoyant-weight technique (JOKIEL et al., 1978) was used for measuring the net growth (carbonate deposition) of whole coral colonies. Growth rates were measured for 14 coral species, growing in depths of 3 - 5, 10, 20 and 40 m. The corals were weighted every three weeks over a period of two years. During the same time, the water temperature, the light intensity and the amount of available POM (sediment and seston) were measured. HochschuleThe results of the two-years studies indicate a wide variability in the growth rates of different coral species. The average carbonate production of the investigated reef was 2.4 kg m?2 Jahr-1. The growth rates of all species decreased with increasing depth. The growth rates of all species showed a significant seasonality. The highest rates of carbonate production were observed during the summer months (August, September, October) and the winter months (January, February, March) showed a 20-40% lower carbonate production. The correlation of seasonal growth rates and the availability of POM (sediment and seston) showed no significant influence of heterotrophic nutrition upon coral growth. Also the seasonal changes of photon flux density and the daily illumination period were not significantly correlated to the carbonate production rates of the investigated corals species. Only the seasonal changes of water temperature were significantly correlated to the seasonal changes of carbonate production. This indicates that the water temperature was the main trigger for the seasonal changes of carbonate production. The decreasing photon flux density turned out to be the main trigger for the reduction of coral growth along the bathymetric gradient. The photon flux density, the daily illumination period and the temperature seem to be the main controlling factors of scleractinian growth in the Gulf of Aqaba. Besides the carbonate production the primary production (O2-production) and respiration of five coral species in three different depths (5 m, 10 m, 20 m) was investigated. All species showed reduced photosynthesis rates with increasing depth. The reduction of the photosynthesis is not linearly correlated with the reduction of photon flux density along the bathymetric gradient. This incited, at least in higher depths, strategies of photosynthetic adaptation to the reduced photon flux densities. Most of the coral species showed the highest photosynthetic efficiency (α-Slope) at 10 m depth. Only Mycedium elephantotus had the highest efficiency at 20 m depth. The compensation light intensity (IC) and the saturation light intensity (IK) of all species decreased with increasing depth.ä

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