Wetenschappers hopen jaarlijkse voortplantingsspektakel van het koraalrif een handje te helpen
Een stoeipartij op leven en dood: jaarlijkse massa-orgie moet het Great Barrier Reef redden
De massa-orgie die zich jaarlijks afspeelt op het Great Barrier Reef, is een spectaculaire show. Maar nog meer dan dat is het essentieel voor het voortbestaan van het rif, dat door orkanen en klimaatverandering aan een sneltempo sterft. Wetenschappers proberen het vandaag een handje te helpen.
Wat zich onder het wateroppervlak afspeelt, lijkt op een kleurrijke “sneeuwstorm”.
© Horniman Museum and Gardens (Youtube)
De volle maan heeft allerlei vreemde effecten op de planeet, maar niets is zo vreemd wat het met het Australische Great Barrier Reef doet. Een heus massa-orgie vindt ieder jaar rond deze periode plaats. Door de toenemende druk die klimaatverandering op het koraalrif legt, is het spektakel essentiëler dan ooit.
Tot de rode maan van achter de horizon tevoorschijn komt, deint het wateroppervlak vredig in het duister. Maar dan spreidt een oranje gloed zich uit over de vlakke waterspiegel. Het is de vijfde nacht na de volle maan van oktober. De watertemperatuur zit goed, de nacht breekt aan, en daar gaan ze. Miljoenen vlokjes lichten kleurrijk op en worden onder het maanlicht in het duister gekatapulteerd.
Op enkele nachten tijd openen alle koralen van het rif de vruchtbaarheidssluizen. Eicellen en spermacellen worden tegelijkertijd het water in geschoten. Voor marinebiologen is het als kerstmis. Voor het grote publiek lijkt het op een kleurrijke “sneeuwstorm”.
Simply incredible. #Coralspawning, as captured by Bio Quest Studios in our@SeaSim_AIMS earlier this month. pic.twitter.com/nDBWWJeWwr
— Australian Institute of Marine Science (@aims_gov_au) November 30, 2017
Het is een van de meest spectaculaire gebeurtenissen op het Great Barrier Reef en vindt maar enkele dagen per jaar plaats. Het rif, wiens voortbestaan onder grote druk staat door klimaatverandering, is vorige week aan zijn jaarlijkse voortplanting begonnen. De techniek die het rif daarvoor gebruikt, de massaparing, levert onder het maanlicht een kleurrijk spektakel op. ‘Historisch gezien is dat een erg succesvolle techniek gebleken’, zegt Fiona Merida, assistent-directeur van het Reef Stewardship voor de Great Barrier Reef Marine Park Authority. ‘Kijk maar naar de 2300 kilometer dat dit koraalrif uitstrekt.’ Het rif is zo’n 344.400 vierkante kilometer groot, ongeveer even groot als Italië of Duitsland.
Plant en dier
‘Koraal kan niet bewegen, maar zit geworteld in de zeebodem’, legt Fiona Merida uit. ‘Alle eicellen en zaadcellen tegelijk in het water lozen, is daarom de meest efficiënte manier om zich voort te planten. De cellen kunnen zich dan vermengen en zodra de eicellen bevrucht zijn, kunnen ze uitgroeien tot babykoraal.’
Hoewel koraal in de oceaanbodem is geworteld, is het eigenlijk een dier. Sterker: het is een opeenstapeling van kleine oceaandiertjes die we koraalpoliepen noemen. Om zichzelf te beschermen bouwen ze een kalklaagje rond zichzelf dat hen een skeletachtig uitzicht geeft. Omdat de poliepen geen voedsel kunnen aanmaken zoals planten, vangen ze plankton met hun tentakels en leven ze in een symbiotische relatie met algen. In het doorzichtige weefsel van de poliep doen de algen aan fotosynthese. Door de fotosynthese krijgt het koraal kleur en voedingsstoffen, waardoor het kan groeien.
Deze uitgekiende micro-coöperatie op de bodem van de oceaan houdt al 25 miljoen jaar stand. Het is de reden waarom het Great Barrier Reef en andere rifstructuren zijn uitgegroeid tot de grootste biologische structuren op aarde. Sommigen zijn zelfs ouder dan oerbossen.
Het Great Barrier Reef is het resultaat van miljoenen jaren synchrone ejaculatie
Wie niet sterk is, moet slim zijn
Uit een bevruchte eicel groeit een miniscule larve. Op zichzelf maakt zo’n larve geen schijn van kans. Vissen voeden zich maar al te graag aan de poliepenlarven. Maar wie niet sterk is, moet slim zijn. Vandaar de jaarlijkse massa-orgie van het rif. ‘Zo vergroten ze de overlevingskansen’, legt Merida uit. ‘Dezelfde soorten koraalpoliepen ejaculeren op hetzelfde tijdstip. Zo laten ze al hun eicellen en zaadcellen synchroon vrij.’
Rifstructuren zoals het Australische Reef behoren tot de grootste biologische structuren op aarde. Ze zijn zelfs ouder dan oerbossen.
Zo vindt het kuitschieten op het binnenrif plaats na de volle maan van oktober. Het kuitschieten van het buitenrif gebeurt na de volle maan van november. Maar de exacte timing wordt bepaald door verschillende factoren: de lengte van de dagen, de watertemperatuur die opwarmt na de winter, de getijden en het zoutgehalte van het water. Maar er is één constante: de volle maan zet het mechanisme in gang.
Van speldenkopje tot Great Barrier Reef
Nadat ze zijn vrijgelaten, drijven de eicellen en zaadcellen naar het wateroppervlak waar ze samensmelten met een compatibele ‘partner’. De larve, zo groot als een speldenkopje zwemt een paar dagen tot weken door het rif voordat het naar de zeebodem duikt om zich te nestelen. Eens genesteld, groeit het binnen een week uit tot een poliep met eigen tentakels en eigen kalken omhulsel. Uit die ene poliep groeien andere poliepen en daaruit groeien weer nieuwe poliepen. Door zichzelf zo te ‘stekken’ groeit de poliep uit tot een heuse poliepenkolonie met een gemeenschappelijk skelet.
Zo groeit het koraal, traag maar zeker. ‘Sommige koralen groeien 8 tot 10 centimeter per jaar, wat erg indrukwekkend is,’ zegt James Unsworth, Master Reef Guide van Australisch tour operator Ocean Rafting, ‘andere massieve koralen groeien slechts 1 millimeter per jaar.’
Stress voor het rif
Toch raakt zelfs deze historisch succesvolle massa-orgie van het rif uit balans. De helft van het Great Barrier Reef is niet meer. De voornaamste doodssteken? Orkanen en tropische stormen. Verzuring en verbleking door klimaatverandering. Maar ook pesticiden en meststoffen van de vlakbij gelegen rietsuikerplantages en uitbraken van doornenkroon zetten het rif onder druk. Dat laatste is een enorme stekelige zeester (zoals zijn naam doet vermoeden) die een paar vierkante meter koraal per jaar kan eten.
Zoals bomen onder stress hun blaadjes laten vallen, stoot gestresseerd koraal de kleurige algen af. Bij de boom blijven de takken over, bij het koraal alleen de benige witte structuur. Als de stressfactoren niet te lang aanhouden en gunstige omstandigheden terugkeren, krijgen de bomen en het koraal respectievelijk nieuwe blaadjes en nieuwe algen. Duurt de periode te lang, dan sterft de boom of het koraal af. ‘Een afname van de koraalbedekking betekent ook minder eicellen en zaadcellen die zich de volgende jaren zullen ontpoppen tot babykoraal, en op termijn tot volwassen koraal’, aldus Fiona Merida.
Sperma vissen
Gelukkig zijn er projecten die het rif een handje helpen. In de Whitsundays in Queensland, de zuidelijke toegangspoort tot het Great Barrier Reef, heeft het rif erg hard afgezien. In 2017 verwoestte orkaan Debbie grote oppervlakten van het rif. Op sommige plaatsen verdween zelfs tot 95 procent van de koralen.
Een lokale touroperator, Ocean Rafting, sloeg de handen in elkaar met de Southern Cross Universiteit om het rif een handje te helpen. Ze spelen daarbij in op het jaarlijkse wederkerende evenement van de massaparing. Op de eerste nacht van de massa-orgie trok het team naar de eilanden van de Whitsundays, waar ze netten installeerden voor de kusten. Die vingen de eicellen en spermacellen op die richting kust gingen. In plaats van aan te spoelen en de wedstrijd te verliezen nog voor ze gestart was, kregen ze in de netten een tweede kans.
De netten gaan de nacht in, wanneer de massa-orgie begint.
Het werd een primeur in de Australische geschiedenis. ‘De techniek werd al getest in laboratoria in de Northern Territories in Australië,’ legt James Unsworth, Master Reef Guide van Ocean Rafting uit, ‘maar het is de eerste keer dat we het in het echt toepassen. Wat best cool is!’
Nadat de cellen hun paringsdans een week lang verderzetten in de veilige, en natuurlijk omgeving in de netten, werden ze langzaam terug in zee getrokken. De netten werden strategisch geplaatst boven gezonde en vooral ‘harde’ koraalsoorten. Daarna werden de inmiddels gefusioneerde embryo’s losgelaten boven beschadigde plekken in het Reef.
Op die manier hopen de wetenschappers en touroperators het complexe en fragiele herstelproces van het rif een duwtje in de rug geven. ‘Ons doel is tweeledig,’ legt Unsworth uit, ‘we willen voorkomen dat de zaad- en eicellen verloren gaan door aan te spoelen, en we willen ze naar sites brengen die extra hulp nodig hebben om te recupereren.’
Vandaag vindt het project plaats op kleine schaal, maar eens de wetenschap en technologie op punt staan, ziet Unsworth het rooskleurig in. ‘Hopelijk kunnen we dit proces opschalen tijdens de komende twee tot drie jaar.’
‘Het Reef kan zichzelf herstellen,’ zegt de gids hoopvol, ‘maar de biodiversiteit van het rif verandert nog steeds. De honderjarige koralen die door orkaan Debbie werden losgerukt en aanspoelden, zullen honderd jaar nodig hebben om terug dezelfde grootte te bereiken.’
La Niña en El Niño
Naast klimaatverandering wordt de groei van het koraal dit jaar ook bemoeilijkt door een ander natuurfenomeen: La Niña. Deze afwijkende zeestroom voert uitzonderlijk koud water aan in de centraal en oost-tropische delen van de Stille Oceaan. Door haar grote kracht beïnvloedt ze niet alleen de globale weersverschijnselen, maar ook het voortplantingsmechanisme van het rif. ‘Dit jaar vond het kuitschieten later plaats door La Niña’, bevestigt Fiona Merida. ‘De watertemperatuur is een beetje lager tijdens een La Niña periode, waardoor de voortplantingscellen later rijp zijn en de hele gebeurtenis opschuift.’
Omdat het rif nog steeds de de volle maan als startschot gebruikt om het kuitschieten af te trappen, was het dit jaar een maand later. De voortplantingscellen hebben immers de juiste temperatuur nodig om te rijpen. Wetenschappers hopen dat die koelere temperaturen onder invloed van La Niña nieuwe verblekingsprocessen kunnen voorkomen. Toch is er een schaduwzijde aan La Niña. Een toename in regenval, stormactiviteit en orkanen is het prijskaartje. Met orkaan Debbie nog vers in het geheugen en het rif nog volop in herstel, weten ze in Whitsundays wat dat betekent.
Koraal dat te lang onder stress staat sterft af.
Klimaatverandering
Het tegengaan van verblekingsprocessen van het koraalrif is niet alleen van belang omdat het rif kan afsterven, maar een rif dat zo’n verblekingsfase overleeft, blijkt nadien minder vruchtbaar te zijn. Dat kan ook niet-aangetast rif verstoren in het voortplantingsproces. Het synchrone kuitschieten zou uit balans kunnen raken waardoor zaadcel en eicel zich niet meer kunnen vinden.
Opdat het rif ook in dit veranderend klimaat zou overleven, worden verschillende wetenschappelijke methoden verkend die net dat geniale voortplantingssysteem van het rif proberen te optimaliseren. Zo proberen wetenschappers van het Australische Instituut voor maritieme wetenschap een nieuwe variant koraal te kweken. Door tijdens het kuitschieten cellen uit warmer gelegen delen van het rif te combineren met cellen uit koudere contreien, hopen ze een variant te kweken die meer hittebestendig zal zijn onder de verwachte opwarming van de aarde. Ook lopen er experimenten om niet het koraal, maar de algen die in symbiose met ze leven, meer hitteresistent te maken.
Zo schijnt de inmiddels krimpende maan over de zwarte zeespiegel, terwijl onder het vredige doek het schouwspel van het jaar wordt opgevoerd. Zelfs met een maand vertraging door La Niña is de jaarlijkse massa-orgie van het Great Barrier Reef in gang geschoten. De zaad- en eicellen zijn intussen aan het fusioneren tot embryo’s die binnen een week tot tien dagen de kiem zullen vormen voor nieuw koraal.