De voortplanting van koralen is een essentieel onderdeel van het leven op de riffen, en een seizoensgebonden gebeurtenis. Acropora’s in de Caribische Zee planten zich voort na volle maan in augustus, terwijl de koralen in de Rode Zee, de Indische Oceaan en de Grote Oceaan ieder hun eigen ritmes hebben. Uitzaaiend ‘kuitschieten’ (ook wel broadcast spawning genoemd) gaat gepaard met het loslaten van drijvende, vetrijke gameten (ei-sperma pakketjes) in het water. Dit massale kuitschieten (naast deze vorm bestaan er ook ‘broedende’ soorten, zoals Pocillopora damicornis, welke reeds ontwikkelde planula larven in de waterkolom loslaten) is vereist voor de noodzakelijke kruisbevruchting tussen kolonies (zoals stuifmeel dat doet bij planten).

Figuur 1, rechtsboven: Naast de jaargetijden en de maancycli, bepaalt het dag-nacht time het uiteindelijke tijdstip van koraalvoortplanting. Enkele uren na zonsondergang start dit bijzondere verschijnsel (foto © Hans Leijnse).

Het loslaten van gameten vormt een rijke bron van voedingsstoffen. Veel eicellen, vol met eidooier, worden niet bevrucht en worden een bron van koolstof, stikstof en fosfor door bacteriële afbraakprocessen. De nitrificatieprocessen die in de bacteriën plaatsvinden verbruiken veel zuurstof en dit kan een probleem worden in relatief kleine waterpartijen, zoals lagunes. Daarnaast veroorzaken de gameten ongewenste sedimentatie op het rif, wat het koraal kan beschadigen. Sedimentatie vermindert namelijk de waterstroming die door een koraal wordt ontvangen, en verstikt zo het koraal. Daarnaast wordt ook het belangrijke licht afgeschermd.

Figuur 2: Kuitvlekken - verzamelingen van drijvende eicellen, embryo's en larven - bij Scott Reef, West-Australië

Net zoals in het aquarium moeten opgeloste voedingsstoffen op een laag niveau  worden gehouden, omdat rifsoorten zich aan deze situatie hebben aangepast. Grote hoeveelheden voedingsstoffen zullen algenwoekering veroorzaken, wat catastrofaal kan zijn voor de riffen. Dit is zeker het geval voor riffen die aan het herstellen zijn van stressfactoren, zoals stormschade, koraalbleking, infectieziekten of overbevissing.

Gelukkig bestaan er vele natuurlijke middelen voor de riffen om met deze jaarlijkse piek in voedingsstoffen om te gaan. Bacteriële processen in de zeebodem zijn een essentieel mechanisme om de concentraties van voedingsstoffen laag te houden. Denitrificatie door bacteriën veroorzaakt omzetting van nitraat en nitriet in stikstofgas (N₂), terwijl fosfaten worden omgezet in bacteriële biomassa. Verder zorgt de enorme hoeveelheid water voor verdunning van de voedingsstoffen (in dit geval is de bekende Engelstalige slagzin “the solution to pollution is dilution” hier van toepassing).

Echter, zoals vele andere processen die op het koraalrif plaatsvinden, heeft ook deze jaarlijkse schoonmaakbeurt zijn nadelen. In 2005 veroorzaakte een massale kuitschieting bij Heron Island (Great Barrier Reef) een snelle daling van de zuurstofconcentratie (vergelijkbaar met een snelle daling van de redoxpotentiaal in het aquarium na teveel voeren) en een stijging van de hoeveelheid deeltjes organisch materiaal (detritus) met aanzienlijke sedimentatie als gevolg. Deze zuurstofdaling gecombineerd met veel sedimentatie veroorzaakt soms behoorlijke sterfte onder vissen, koralen en andere ongewervelden op het rif. Concentraties stikstofrijke deeltjes bereikten een piek na het massale kuitschieten waarna de concentratie 17 dagen hoog bleef. De hoeveelheid sedimentatie bleef ook 2 weken lang hoog. Dit laat zien dat rif ecosystemen hun voedingsstoffen recyclen en dat ook snel doen.

Kort na het massale kuitschieten bloeide de hoeveelheid fytoplankton enorm op dankzij de hoeveelheid voedingsstoffen. Dit plankton verwijderde snel alle beschikbare hoeveelheid stikstof (ammonium, nitraat), terwijl slechts een klein deel van de anorganische fosfaten werd geconsumeerd. Dit liet zien dat pelagische algen stikstof-gelimiteerd waren, en dat fosfaten in overmaat aanwezig waren. Dit geldt waarschijnlijk ook voor de benthische algen aangezien fosfaat zich efficiënt bindt aan rifsediment en rotsen.

Het probleem dat in de nabije toekomst zou kunnen ontstaan is de verstoring van het enorme denitrificatiefilter op het rif; de zandbodem. De overwoekering met benthische algen zou invloed op de bodem kunnen hebben, doordat anorganisch materiaal er niet meer in kan doordringen. Dit is al gerapporteerd op diverse riflocaties wereldwijd. Als dit gebeurt zal het rif niet meer in staat zijn om te gaan met de jaarlijkse piek van voedingsstoffen, wat zal leiden tot een nog sterkere algengroei. Dit zou een nieuw probleem voor de riffen kunnen vormen, naast opwarming en verzuring van de oceanen (zie onze sectie Klimaatverandering voor meer details over dit onderwerp). Hier is in essentie sprake van een positieve terugkoppeling; meer groei van algen leidt tot minder afbraak van voedingsstoffen,wat weer leidt tot nog meer algengroei, wat dan weer leidt tot nog minder afbraak van voedingsstoffen, enzovoort.

Figuur 3: Koraalriffen zoals deze in Egypte zijn erg gevoelig voor vervuild water. Bovendien leidt dit ook tot algengroei, wat de koraalpoliepen kan verstikken (foto © Hans Leijnse).

Het is opmerkelijk dat afzonderlijke stukjes rif van het Great Barrier Reef gedijen op verschillende afstanden van de kust die soms een bron van vervuiling zijn. Een goed voorbeeld is de landbouw, die voorkomt langs de Australische kust. Deze veroorzaakt stikstof- en fosfaatrijke afwatering. Bestudering van deze afzonderlijke riffen – waarvan sommigen veel pieken van voedingsstoffen ontvangen en andere niet – zou cruciaal inzicht kunnen bieden in hoe deze ecosystemen reageren op een grote toevoer van voedingsstoffen gecombineerd met massaal kuitschieten. Waarschijnlijk hebben riffen die al zijn vervuild meer problemen met de jaarlijkse toevloed van afvalstoffen, veroorzaakt door zich voortplantende koralen.

Referentie:

Guest J, How Reefs Respond to Mass Coral Spawning, Science, 2008, (320), pp 621-623