Konventionelle Weisheit ist seit langem , dass die Korallen - deren calciumcarbonathaltigen Skelette bilden die Grundlage der Korallenriffe - passiv sind Organismen, die völlig verlassen sich auf die Meeresströmungen , um gelöste Stoffe zu liefern , wie beispielsweise Sauerstoff und Nährstoffen . Aber jetzt Wissenschaftler am MIT und dem Weizmann Institute of Science (WIS ) in Israel haben festgestellt , dass sie alles andere als passiv , Engineering ihrer Umgebung , um Wasser in turbulenten Muster, die ihre Fähigkeit, Nährstoffe und gelöste Gase mit ihrer Umgebung austauschen erheblich verbessern zu fegen.
"Diese Mikroumgebungs Prozesse sind nicht nur wichtig , sondern auch unerwartet", sagt Roman Stocker, ein Associate Professor für Zivil-und Umwelttechnik am MIT und leitende Autor der ein Papier das die entsprechenden Ergebnisse in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Als das Team die Errichtung ihrer Experiment mit lebenden Korallen in Tanks im Labor , " Ich hatte erwartet , dass dies eine glatte Mikrowelt , gäbe es nicht viel Aktion mit Ausnahme der Außenströmung ", sagt Stocker . Statt dessen, was die Forscher fanden heraus , durch Zoomen auf das Korallenoberflächemit leistungsstarken Mikroskopen und High-Speed- Video-Kameras, war das Gegenteil : In den Millimeter am nächsten an der Korallenoberfläche, "es ist sehr gewalttätig ", sagt er .
Es ist lange bekannt, dass Korallen haben Zilien , kleinen fadenförmigen Fortsätzen , die Wasser entlang der Korallenoberflächeschieben kann . Allerdings waren diese Ströme bisher angenommen , um parallel zur Korallenoberfläche in einem Förderband Mode bewegen . Eine solche gleichmäßige Bewegung kann helfen, Korallen zu entfernen Sedimente , wäre aber kaum Auswirkungen auf den Austausch von gelösten Nährstoffen haben . Jetzt Stocker und seine Kollegen zeigen, dass die Härchen an der Korallenoberflächesind so konzipiert, dass dadurch starke Wirbel von Wasser, Nährstoffen auf den Korallen ziehen produzieren angeordnet , während der Fahrt entfernt potentiell toxischen Abfallprodukte , wie zum Beispiel Sauerstoffüberschuss .
Nicht nur passive
" Das allgemeine Denken war, dass Korallen sind völlig abhängig von Umgebungsfluss, von den Gezeiten und Turbulenz , um ihnen zu ermöglichen, Diffusionslimitierung zu überwinden und ermöglichen die effiziente Versorgung mit Nährstoffen und die Entsorgung von gelösten Abfallprodukte ", sagt Orr Shapiro, ein Postdoc aus WIS und Co- erste Autor auf dem Papier , der ein Jahr in Stocker Labor verbracht, diese Beobachtungen.
Unter einem solchen Szenario würde Kolonien in geschützten Teile eines Riffs oder slack tide wenig Wasserbewegung zu sehen und möglicherweise zu schweren Nährstoffmangel oder eine Anhäufung von giftigen Abfällen , bis zu dem Punkt ihr Überleben gefährden . Unter diesem passiven Szenario "Auch die Form der Korallen problematisch sein kann ", so Vicente Fernandez, ein MIT Postdoc und Co- erste Autor des Papiers . Coral Strukturen sind oft " baumartigen , mit einem tief verzweigte Struktur , blockiert ein großer Teil der Außenströmung , so dass die Höhe der neuen Wasser durchlaufen , um das Zentrum ist sehr gering. "
Ansatz der Orientierung an Korallen mit Video-Mikroskopie und Bildanalyse des Teams verändert dieses Paradigma . Sie zeigten, dass Korallen nutzen ihre Wimpern , den Austausch von gelösten Moleküle , die sie zu einer erhöhten Rate von Photosynthese und Atmung auch bei nahe Null Umgebungsflussverwalten können aktiv zu verbessern.
Die Forscher testeten sechs verschiedene Arten von Riff Korallen, die zeigen, dass alle teilen die Fähigkeit, komplexe turbulente Strömungen um sie herum zu induzieren. " Während das noch nicht unter Beweis stellen , dass alle Riffkorallen das gleiche zu tun", sagt Shapiro , " es scheint, dass die meisten, wenn nicht alle Zilien , die diese Ströme zu schaffen. Die Zurückhaltung von Zilien über 400.000.000 Jahre der Evolution darauf hin, dass Riffkorallen einen erheblichen evolutionären Vorteil " von diesen Strömungen .
Korallen müssen es schüren
Die berichteten Ergebnisse zu verwandeln, wie wir die Oberfläche Riffkorallen wahrnehmen ; die bestehende Ansicht eines stagnierenden Grenzschicht durch eine aus einer dynamischen , aktiv gerührt Umgebung ersetzt wurde. Dies wird durch einen weltweiten Anstieg der Korallenkrankheiten und Riff- Abbau in den vergangenen Jahrzehnten von Bedeutung sein , nicht nur auf Fragen der Massentransport , sondern auch auf die Wechselwirkungen der marinen Mikroorganismen mit Korallenkolonien , ein Thema, das viel Aufmerksamkeit auf sich zieht .
Außerdem beleuchtet , wie Korallenriffe Funktion, die besser helfen könnte vorhersagen, ihre Gesundheit angesichts des Klimawandels könnte diese Forschung Auswirkungen in anderen Bereichen haben , deutet darauf hin, Stocker : Cilia sind in komplexeren Organismen allgegenwärtig - wie etwa in menschlichen Atemwege, wo sie helfen, hinwegzufegen Verunreinigungen .
Aber solche Prozesse sind schwer zu studieren, weil Zilien sind intern. "Es ist selten, dass man eine Situation , in der Sie an der Außenseite eines Tieres finden Zilien haben " , sagt Stocker - so Korallen konnte ein allgemeines Modell für das Verständnis Ciliarfortsätze zu Massentransport und Krankheit in Verbindung stehen .