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11. Dezember 2015

Korallenriffe: Darwins Theorie auf dem Prüfstand

 Von Volker Mazassek
Wie entstehen Korallenriffe? Ein Blick auf das größte Korallenriff der Welt: Das Great Barrier Reef in Australien.  Foto: REUTERS

Geologen untersuchen in der Südsee die Theorie zur Entstehung von Korallenriffen - eine Theorie, die Charles Darwin 1842 aufstellte und die bis heute wissenschaftliches Allgemeingut ist.

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Bekannt wurde Charles Darwin als Begründer der Evolutionstheorie. Weniger bekannt ist, dass der britische Naturwissenschaftler auch eine Theorie über die Entstehung von Korallenriffen aufstellte. Er war fasziniert von den Bauwerken aus Kalk-Skeletten. Sie „nehmen sicherlich eine hohe Stellung unter den wunderschönen Gegenständen der Welt ein“, schrieb der Forscher, der seine Theorie buchstäblich en passant in der Südsee entwickelte.

Als die „Beagle“, sein Forschungsschiff, 1835 vor Tahiti ankerte, erklomm er einen Berg, um die Riffe zu beobachten, die die Nachbarinsel Moorea umgeben. Wenig später segelte die „Beagle“ an Bora Bora vorbei, und Darwin schaute sich währenddessen die „wunderschönen Gegenstände“ aus der Nähe an und zog seine Schlüsse. Auf die Frage, wie sich mitten im Meer, wo das Wasser 1000 und mehr Meter tief ist, knapp unter der Wasseroberfläche Riffe bilden können, gab er folgende Antwort: Die Korallen wachsen auf den Gipfeln untergehender Vulkane, die wegen ihrer enormen Masse allmählich in den Meeresgrund sinken.

Seine Absenkungstheorie, die Darwin 1842 in seiner Schrift „Über den Bau und die Verbreitung der Corallen-Riffe“ veröffentlichte, wurde wissenschaftliches Allgemeingut und findet sich bis in die jüngste Zeit in geologischen Lehrbüchern. Doch halten Darwins Vermutungen, so schlüssig sie auch sind, einer empirischen Überprüfung stand? Ein internationales Forscher-Team, zu dem auch der Geologie-Professor Eberhard Gischler von der Universität Frankfurt gehörte, machte sich im Mai 2014 mit zwei See-Containern Bohrausrüstung auf in die Südsee, um die Absenkungstheorie zu überprüfen und zugleich Daten über vergangene Klimaschwankungen zu sammeln, die hilfreich sein können für das Verständnis des gegenwärtigen Klimawandels.

Der Frankfurter Geologe erweist Darwin seine Reverenz, wenn er von einer „super-eleganten Theorie“ spricht. Mit dem Absinken der Vulkane und dem Höhenwachstum der Riffe lasse sich theoretisch erklären, wie Saumriffe in Barriereriffe und schließlich in Atolle übergehen. Die sogenannte Subsidenz konnte das Forscher-Team, dessen Projekt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziert wurde, auf Bora Bora genau ermitteln.

Bei ihren Bohrungen im gegenwärtigen Riff, das vor 10 000 Jahren zu wachsen begann, stießen die Wissenschaftler in 30 Metern Tiefe auf das 117 000 Jahre alte fossile Riff, das sich vor der jüngsten Eiszeit bildete. „Das fossile Riff ist aber nur einiger Meter abgesunken, da es in mindestens 20 Metern Wassertiefe entstand. Das zeigen die fossilen Korallen“, sagt Gischler. Auch die Absenkungsrate ließ sich feststellen. Das Ergebnis: Bora Bora liegt mindestens sechs Meter und höchstens 16 Meter tiefer als vor 117 000 Jahren. Ein Punkt für Darwin.

Weiterer Faktor: der Anstieg des Meeresspiegels

Die Forscher zogen jedoch einen weiteren Faktor ins Kalkül: den gigantischen Anstieg des Meeresspiegels durch das Abschmelzen der Eispanzer nach der jüngsten Eiszeit. Er beträgt etwa 120 Meter seit der jüngsten Eiszeit vor 20 000 Jahren. Das bedeutet, Vulkan und fossiles Riff wurden abgesenkt und gleichzeitig schlichtweg überflutet. Gischler und seine Kollegen sind sich sicher: „Die Absenkung wird überlagert von Meeresspiegelschwankungen, und der Meeresspiegelanstieg hat mehr Einfluss auf die Riffbildung und dessen Wachstum als die Absenkung.“ Ein Punkt für die Geologen, die vor einem Jahr ihre Bohrer ansetzten.

Sie verfügen natürlich über mehr Informationen und technische Möglichkeiten, als sie Darwin zur Verfügung standen. In welchem Umfang der Meeresspiegel schwankt, war Mitte des 19. Jahrhunderts nicht bekannt. Es gab jedoch Überlegungen, dass es so sein muss. Darwin blendete diesen Faktor jedoch aus.

Dass es mit dem Meer auf und ab geht, lässt sich aus den Bohrkernen ablesen, „in denen die Entwicklung der vergangenen 10 000 Jahren steckt“, so Gischler. Auch Sturmlagen lassen sich erkennen, die seit dem 20. Jahrhundert zunehmen, weil die Temperatur steigt. Das Forschungsprojekt zielte jedoch nicht nur auf eine Überprüfung von Darwins Theorie. Es ging auch darum herauszufinden, welchen Einflüssen das Klima unterworfen ist. „Da besteht eine Kooperation mit dem LOEWE-Zentrum HIC for FAIR. Mit deren Gammastrahlen-Densitometer können wir die Dichteschwankungen in Korallenskeletten in hoher Auflösung bestimmen“, sagt der Frankfurter Professor. Diese Schwankungen werden auch maßgeblich von der Wassertemperatur gesteuert.

FAIR steht für Facility of Antiproton and Ion Research. So heißt ein Teilchenbeschleuniger für die physikalische Grundlagenforschung, der in Darmstadt entsteht. Für das internationale Großforschungsprojekt wurde das Helmholtz International Center, abgekürzt HIC for FAIR, gegründet, in dem Ideen und Forschungsvorhaben für den Teilchenbeschleuniger koordiniert werden. Die Federführung liegt bei der Universität Frankfurt. Mit Hilfe der Physiker-Kollegen kann nun ein Zeitfenster von 10 000 Jahren geöffnet und nachgeschaut werden, wie sich die Temperaturen im Lauf der Zeit veränderten – ein historischer Blick auf die globale Erwärmung.

Vergangene und gegenwärtige Klimaänderungen sind jedoch nicht ohne Weiteres zu vergleichen. Treibhauseffekt, Abholzung des Regenwaldes, Ozeanversauerung, Überfischung, Korallensterben – erdgeschichtlich gesehen alles neue Phänomene, die die Analyse des Klimageschehens komplexer machen. Und nicht erfreulicher. „Denn der Mensch war zwar vor tausenden Jahren schon da“, sagt Gischler, „aber nicht mit diesem Einfluss.“

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