Schwammriff

Schwammriffe sind Riffe, die von Meeresschwämmen gebildet werden . Alle modernen Schwammriffe werden von Hexactinelliden- Schwämmen gebildet, die ein Endoskelett aus Kieselsäure- Spicula besitzen und oft als „Glasschwämme“ bezeichnet werden, während historisch gesehen die nicht-spiculattragenden, mit Kalzitskelett versehenen Archaeocyathiden- und Stromatoporenschwämme die primären Riffbildner waren.

Schwammriffe prägten einst die Meereslandschaft des Paläozoikums und Mesozoikums , sind heute aber sehr selten und kommen nur noch in den Gewässern vor der Küste des pazifischen Nordwestens Nordamerikas vor , genauer gesagt vor Südalaska , British Columbia und Washington . 2018 wurden Schwammriffe in der Straße von Georgia und im Howe Sound nahe Vancouver entdeckt . ^{[ 1 ]} Obwohl riffbildende Schwämme im späten Jura noch häufig vorkamen, galten sie als während oder kurz nach der Kreidezeit ausgestorben , bis 1987/88 die heutigen Riffe im Queen Charlotte Sound entdeckt wurden ^{[ 2 ]} – daher werden sie mitunter als lebende Fossilien bezeichnet .

Ähnlich wie Korallenriffe erfüllen Schwammriffe eine wichtige ökologische Funktion als Nahrungs-, Laich- und Aufzuchtgebiete für bodenlebende Fische und Wirbellose, sind aber derzeit durch die kommerzielle Fischerei sowie die Offshore-Öl- und Gasindustrie bedroht. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Es werden Anstrengungen unternommen, diese einzigartigen Ökosysteme durch Fischereisperrungen und möglicherweise die Einrichtung von Meeresschutzgebieten um die Schwammriffe zu schützen. ^{[ 3 ]}

Hexactinelliden, auch „Glasschwämme“ genannt, zeichnen sich durch ein starres Gerüst aus Kieselsäure-Spicula aus . Im Gegensatz zu anderen Poriferen besitzen Hexactinelliden nicht die Fähigkeit zur Kontraktion. Ein weiteres besonderes Merkmal der Glasschwämme ist, dass ihr Gewebe fast vollständig aus Synzytien besteht. ^{[ 3 ]} In einem Synzytium befinden sich viele Zellkerne in einem zusammenhängenden Zytoplasma; die Zellkerne sind nicht in einzelnen Zellen angeordnet.

Infolgedessen verfügt der Schwamm über ein besonderes elektrisches Leitungssystem in seinem gesamten Körper. Dies ermöglicht es ihm, schnell auf Störungen wie Stöße oder übermäßige Sedimentablagerungen im Wasser zu reagieren. Die Reaktion des Schwamms besteht darin, die Nahrungsaufnahme einzustellen. Er versucht nach 20–30 Minuten, die Nahrungsaufnahme wieder aufzunehmen, stellt sie aber erneut ein, wenn die Reizung weiterhin besteht. ^{[ 3 ]}

Hexactinelliden sind ausschließlich marine Schwämme und kommen weltweit in tiefen Ozeanen (>1000 m) vor. ^{[ 5 ]} Einzelne Schwämme wachsen mit einer Geschwindigkeit von 0–7 cm/Jahr und können mindestens 220 Jahre alt werden. ^{[ 6 ]} Über die Fortpflanzung der Hexactinelliden ist wenig bekannt. Wie alle Poriferen ernähren sich Hexactinelliden durch Filtrieren. Sie gewinnen ihre Nährstoffe durch die direkte Absorption gelöster Substanzen und in geringerem Maße durch partikuläres Material. ^{[ 5 ]}

Gesunden Riffschwämmen sind keine natürlichen Feinde bekannt. ^{[ 6 ]} Dies liegt wahrscheinlich daran, dass die Schwämme nur sehr wenig organisches Gewebe besitzen; das Kieselskelett macht 90 % des Körpergewichts des Schwamms aus. ^{[ 5 ]}

Hexasterophora-Schwämme besitzen Spicula, sogenannte Hexactinen, die sechs rechtwinklig zueinander angeordnete Strahlen aufweisen. Die Ordnungen innerhalb der Hexasterophora werden danach klassifiziert, wie fest die Spicula ineinandergreifen, wobei die Spicula der Lyssanctinosan-Schwämme weniger fest ineinandergreifen als die der Hexactinosan-Schwämme.

Die primären Gerüst bildenden Schwämme gehören alle zur Ordnung Hexactinosa und umfassen die Arten Chonelasma/Heterochone calyx (Kelchschwamm), Aphrocallistes vastus ( Wolkenschwamm ) und Farrea occa . ^{[ 6 ]} Hexactinosa-Schwämme besitzen ein starres Gerüst aus „verschmolzenen“ Spicula, das auch nach dem Tod des Schwamms erhalten bleibt.

Weitere auf Schwammriffen häufig vorkommende Schwammarten gehören zur Ordnung Lyssactinosa (Rosseliden) und umfassen Rhabdocalyptus dawsoni (Stiefelschwamm), Acanthascus platei , Acanthascus cactus und Staurocalyptus dowlingi . ^{[ 6 ]} Rosselidenschwämme besitzen ein „gewebtes“ oder „lockeres“ Kieselskelett, das nach dem Tod des Schwamms nicht erhalten bleibt. Sie können Matten, aber keine Riffe bilden. ^{[ 3 ]}

Obwohl Hexactinellidenschwämme weltweit in der Tiefsee vorkommen, bilden sie nachweislich nur zwischen Südostalaska und vor Grays Harbor Riffe . ^{[ 2 ] [ 7 ] [ 3 ] [ 5 ]} Rosselidenschwämme, sogenannte Schwammmatten, sind weit verbreitet; sie kommen in Canyons im Nordatlantik, in der kanadischen Arktis und auf antarktischen Kontinentalschelfen vor. ^{[ 5 ]} Vor der Axel-Heiberg-Insel im Arktischen Ozean befindet sich außerdem ein Riff aus Kieselschwämmen der Gattung Demospongiae . ^{[ 8 ]}

Im Queen-Charlotte-Becken (QCB) wurden 1987–1988 vier Hexactinelliden-Riffe entdeckt. ^{[ 2 ]} Drei weitere Riffe wurden 2005 im Georgia-Becken (GB) gemeldet. ^{[ 7 ]} Die QCB-Riffe befinden sich 70–80 km vor der Küste in einer Wassertiefe von 165–240 m. ^{[ 6 ]} Diese Riffe bedecken über 700 km² Meeresboden. ^{[ 5 ]}

Schwammriffe benötigen besondere Bedingungen, was ihre weltweite Seltenheit erklären mag. Sie kommen ausschließlich in von Gletschern geformten Mulden flach einfallender Kontinentalschelfe vor . Der Meeresboden ist stabil und besteht aus Fels, grobem Kies und großen Felsblöcken. ^{[ 5 ]} Hexactinellidenschwämme benötigen einen harten Untergrund und verankern sich nicht auf schlammigen oder sandigen Meeresböden. ^{[ 6 ]}

Sie kommen nur dort vor, wo die Sedimentationsraten niedrig, der Gehalt an gelöstem Siliziumdioxid hoch (43–75 μM) und die Bodenströmungen zwischen 0,15 und 0,30 m/s liegen. ^{[ 5 ]} Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff ist niedrig (64–152 μM), und die Temperaturen an den Riffen sind mit 5,5–7,3 °C kühl. ^{[ 5 ]} Die Oberflächentemperaturen schwanken zwischen 6 °C im April und 14 °C im August. ^{[ 6 ]}

In der Hecate Strait und im Queen Charlotte Sound treten häufig Abwärtsströmungen auf , insbesondere im Winter, im Sommer kommt es jedoch gelegentlich zu Aufwärtsströmungen . ^{[ 5 ]} Diese Aufwärtsströmungen bringen nährstoffreiches Wasser zu den Schwammriffen.

Jeder einzelne lebende Schwamm auf der Oberfläche des Riffs kann über 1,5 m hoch sein. Die Riffe bestehen aus Hügeln, sogenannten „Biohermen“, die bis zu 21 m hoch sind, und Schichten, den sogenannten „Biostromen“, die 2–10 m dick und viele Kilometer breit sein können. ^{[ 5 ]}

Jeder Schwamm der Ordnung Hexactinosa besitzt ein starres Skelett, das auch nach dem Tod des Tieres erhalten bleibt. Dieses bietet Schwammlarven einen idealen Nährboden, auf dem sie sich ansiedeln können, und neue Schwämme wachsen auf dem Gerüst vergangener Generationen. Das Wachstum von Schwammriffen ähnelt somit dem von Korallenriffen . Die Tentakel junger Schwämme umschlingen die Spicula älterer, abgestorbener Schwämme. Aus diesen Tentakeln entwickelt sich später die Basalplatte des ausgewachsenen Schwamms, die ihn fest im Riff verankert.

Tiefseeströmungen transportieren feine Sedimente, die von den Stützstrukturen der Schwammriffe aufgefangen werden. Um die Basis der Schwammbioherme bildet sich eine Sedimentmatrix aus Schluff, Ton und etwas Sand. Diese Matrix ist in Oberflächennähe weich und unterhalb eines Meters Tiefe fest. ^{[ 6 ]} Abgestorbene Schwämme werden von Sediment bedeckt, behalten aber ihr stützendes Kieselskelett. ^{[ 6 ]} Die Schwammsedimente weisen einen hohen Gehalt an Kieselsäure und organischem Kohlenstoff auf. Die Riffe wachsen parallel zu den Gletschertälern, und ihre Morphologie wird durch die Tiefseeströmungen geprägt. ^{[ 7 ]}

Hexactinelliden traten erstmals im späten Proterozoikum in den Fossilienbeständen auf , die ersten Hexactinosen wurden im späten Devon gefunden . ^{[ 6 ]} Hexactinelliden-Schwammriffe wurden erstmals in der mittleren Trias (vor 245–208 Millionen Jahren) identifiziert. Ihre größte Ausdehnung erreichten die Schwämme im späten Jura (vor 201–145 Millionen Jahren), als sich ein diskontinuierliches Riffsystem von 7.000 km Länge über die nördliche Tethys und den Nordatlantik erstreckte. ^{[ 6 ]} Diese Kette von Schwammriffen ist die größte bekannte Biostruktur, die jemals auf der Erde existierte. ^{[ 6 ]}

Die Schwammriffe gingen während der Kreidezeit zurück , da Korallen- und Rudistenriffe an Bedeutung gewannen. ^{[ 6 ]} Es wird vermutet, dass die Ausbreitung von Kieselalgen den Schwämmen geschadet haben könnte, da Kieselalgen mit Hexactinellidenschwämmen um Kieselsäure konkurrieren. ^{[ 5 ]}

Anhand von Radiokohlenstoffdatierungen von Riffkernen wird geschätzt, dass die Riffe seit 8.500–9.000 Jahren auf dem Kontinentalschelf Westkanadas existieren. ^{[ 2 ]}

Schwammriffe strukturieren den ansonsten relativ strukturlosen Kontinentalschelf. Sie bieten Lebensraum für Fische und Wirbellose und dienen möglicherweise als wichtige Kinderstube für diese Tiere. Weitere Forschung ist erforderlich, um die volle ökologische Bedeutung dieser Riffe zu ermitteln. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Beobachtungen mit bemannten Tauchbooten zeigen, dass sich die Fauna von Schwammriffen von der umliegenden Fauna unterscheidet. ^{[ 2 ]} Zu den in und um Schwammriffe vorkommenden Organismen zählen Ringelwürmer, Moostierchen , Spinnenkrabben, Königskrabben, Garnelen, Krabben und Krill . Stachelhäuter , insbesondere Seeigel und Seesterne, waren in Bereichen des Riffs, in denen Schwämme abstarben oder abgestorben waren, häufig anzutreffen und können als Indikator für die Gesundheit von Schwammriffen dienen. ^{[ 6 ]} Felsenbarsche, insbesondere Arten der Gattung Sebastes , leben in Öffnungen und zwischen den Schwämmen. ^{[ 6 ]} Es wurden trächtige und juvenile Felsenbarsche beobachtet, was darauf hindeutet, dass die Riffe als Kinderstube dienen. ^{[ 5 ]} Foraminiferen sind um die Riffe herum häufig, Kieselalgen hingegen selten. Die Zusammensetzung der Organismengemeinschaft in und um Schwammriffe hat sich seit dem Jura kaum verändert. ^{[ 6 ]}

Die Riffe sind durch Fischerei, insbesondere durch Grundschleppnetzfischerei und Dredging , stark gefährdet . Bei der typischen Grundfischerei wird ein großes Netz über den Meeresboden gezogen, dessen Öffnung von zwei jeweils zwei Tonnen schweren Klappen, sogenannten Otterboards, offengehalten wird. Das Kieselskelett der Schwämme ist empfindlich, und diese Organismen werden durch die Einwirkung von Grundschleppnetzen leicht beschädigt. Die Auswirkungen der Grundschleppnetzfischerei wurden an drei Riffen im Queen-Calcian-Becken beobachtet. ^{[ 3 ]} Die Schäden durch die Schleppnetzfischerei zeigen sich als parallele, 70–100 m voneinander entfernte Spuren, die sich über mehrere Kilometer erstrecken können. Jede Schleppspur ist 10 cm tief, 20 cm breit und befindet sich in Tiefen von 210–220 m. Schwämme in der Nähe der Schleppspuren werden zersplittert oder vollständig entfernt.

Weniger schädlich, aber dennoch möglich, können Angelmethoden mit Haken und Leinen sowie der Fang von Krustentieren die Riffe schädigen. Beim Einholen der Fanggeräte an die Oberfläche schleifen die Leinen und Fallen über den Meeresboden und können Korallen und Schwämme beschädigen. Abgebrochene Schwammstümpfe sowie solche mit abgeriebenen Seiten wurden in Gebieten gefunden, in denen mit Haken und Leinen gefischt wurde. ^{[ 3 ]}

Der Bruch von Riffschwämmen kann schwerwiegende Folgen für die Ansiedlung neuer Schwämme haben, da Schwammlarven die Kieselskelette vergangener Generationen als Substrat benötigen. ^{[ 6 ]} Ohne ein festes Substrat können sich neue Schwämme nicht ansiedeln und beschädigte Riffteile nicht nachwachsen lassen. Schätzungen zufolge kann die Regeneration beschädigter Schwammriffe bis zu 200 Jahre dauern. ^{[ 3 ]}

Darüber hinaus bedroht die Offshore-Öl- und Gasexploration die Riffe. Die Regierung von British Columbia hat ein Moratorium aufgehoben, das Explorationsbohrungen und den Tankerverkehr in der Hecate Strait und im Queen Charlotte Sound untersagte, und das Gebiet wurde von der Öl- und Gasindustrie verpachtet. ^{[ 3 ]} Selbst wenn Explorationsbohrungen nicht direkt auf oder in unmittelbarer Nähe der Riffe durchgeführt werden, können sie dennoch negative Auswirkungen haben, beispielsweise durch eine erhöhte Sedimentbelastung des Meerwassers oder durch Kohlenwasserstoffverschmutzung. ^{[ 4 ]}

1999 forderte das kanadische Ministerium für Fischerei und Ozeane die Grundfischerei auf , die Schwammriffe freiwillig zu meiden. 2002, nach Berichten über neue Riffschäden seit 1999, leitete das Ministerium die behördliche Schließung der Grundfischerei und die freiwillige Schließung der Garnelenfischerei in Gebieten ein, in denen Schwammriffe vorkommen. ^{[ 3 ]}

Der Schutz der vier Schwammriffe in der Hecate Strait und im Queen Charlotte Sound wurde als „Managementthema“ in den Bewirtschaftungsplan für die Grundfischerei 2005/06 aufgenommen. ^{[ 10 ]} Der Bewirtschaftungsplan empfahl, die bestehenden Sperrzonen für die Grundfischerei um eine zusätzliche 9 km (5,6 Meilen) breite Pufferzone um die Riffe zu erweitern. ^{[ 3 ]} Die Riffe wurden auch als Standorte für zukünftige Meeresschutzgebiete (MPAs) in Betracht gezogen . ^{[ 3 ]} Obwohl MPAs für den langfristigen Schutz der Riffe vor der Grundfischerei möglicherweise effektiver sind als Fischereisperrzonen, stellt die Öl- und Gasindustrie weiterhin eine Bedrohung dar. ^{[ 10 ]}

Im Jahr 2008 wurden die Schutzmaßnahmen für sensible Unterwasserökosysteme entlang der Nordküste von British Columbia im Rahmen des Integrierten Managementgebiets der Pazifischen Nordküste zusammengeführt . Ziel war die Entwicklung eines Plans zum Schutz dieser relativ unberührten Region bei gleichzeitiger Förderung nachhaltiger Wirtschaftszweige an der Küste, wodurch Kanada eine weltweit führende Rolle im Meeresschutz einnehmen sollte. 2011 zog das Ministerium jedoch seine Unterstützung für das Vorhaben zurück, um eine stärkere Abstimmung mit der Meeresplanung an den anderen Küsten Kanadas zu erreichen.

Im Februar 2017 wurden die Schwammriffe des Hecate Sound und des Queen Charlotte Sound offiziell in das Meeresschutzgebiet „Hecate Strait and Queen Charlotte Sound Glass Sponge Reefs Marine Protected Area“ ^aufgenommen . Das Meeresschutzgebiet umfasst eine Fläche von 2.410 km² und ^verbietet jegliche Aktivitäten, die die Schwammriffe stören oder zerstören könnten. ^{[ 11 ]}

• Hexactinellidenschwämme (Glasschwämme)
• Wolkenschwamm
• Schwammriff-Projekt

• Das Sponge Reef Project – Zugriff am 25. März 2008
• Natural Resources Canada - Schwammriffe auf dem Kontinentalschelf - Abgerufen am 25. März 2008.
• Austin, WC 2003 – Schwammgärten: Ein verborgener Schatz in British Columbia – Zugriff am 25. März 2008
• Museum für Paläontologie der Universität von Kalifornien – Hexactinellida – Abgerufen am 7. April 2008