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Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 11589 (2023) Diesen Artikel zitieren 861 Zugriff auf 12 altmetrische Metrikdetails Mit Klimaprojektionen, die das zukünftige Überleben von Steinkorallen in Frage stellen

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Da Klimaprognosen das zukünftige Überleben von Steinkorallen und ihre Dominanz als Erbauer tropischer Riffe in Frage stellen, ist es von entscheidender Bedeutung, die Anpassungsfähigkeit von Korallen an den anhaltenden Klimawandel zu verstehen. Die biologische Vermittlung der Karbonatchemie der Korallenkalkflüssigkeit ist eine grundlegende Komponente für die Beurteilung der Reaktion von Korallen auf globale Bedrohungen. Die Tara Pacific-Expedition (2016–2018) bot die Gelegenheit, Verkalkungsmuster in vorhandenen Korallen im gesamten Pazifischen Ozean zu untersuchen. Kerne aus Kolonien der massiven Gattungen Porites und Diploastrea wurden in verschiedenen Umgebungen gesammelt, um die Verkalkungsparameter langlebiger Riffkorallen zu bewerten. Auf der Beckenebene des Pazifischen Ozeans zeigen wir, dass beide Gattungen den pH-Wert ihrer Kalkflüssigkeit und ihren gelösten anorganischen Kohlenstoff systematisch hochregulieren, um eine effiziente Skelettausfällung zu erreichen. Während Porites-Korallen jedoch bei höheren Temperaturen den Aragonit-Sättigungszustand der kalzifizierenden Flüssigkeit (Ωcf) erhöhen, um ihre Verkalkungskapazität zu erhöhen, weisen Diploastrea-Korallen über den pazifischen Temperaturgradienten hinweg einen konstanten homöostatischen Ωcf auf. Daher ist das Ausmaß, in dem Diploastrea auf die Erwärmung und/oder Versauerung der Ozeane reagiert, unklar, und es verdient weitere Aufmerksamkeit, ob dies für das zukünftige Überleben dieser Korallengattung vorteilhaft oder schädlich ist.

Die Erwärmung und Versauerung der Ozeane gefährden die Gesundheit und das Überleben tropischer Korallenriffe1,2,3. Prognosen, die auf möglichen zukünftigen Klimaszenarien basieren, reichen von einem deutlichen Rückgang bis zum vollständigen Verschwinden der Korallenriffe bis zum Jahr 2100 (IPCC-Sonderbericht, 2018 – „Globale Erwärmung um 1,5 °C; IPCC-Sonderbericht, 2019 – Ozean und Kryosphäre in einem sich verändernden Klima“) ). Seit mehr als einem Jahrhundert führen zunehmende Emissionen von anthropogenem CO24 und anderen Treibhausgasen dazu, dass die Temperatur des flachen Ozeans um 0,3–0,6 °C ansteigt und der pH-Wert um etwa 0,1 Einheiten sinkt (d. h. Ozeanversauerung, OA)5. Gleichzeitig sind die Carbonationenkonzentration (CO32−) und der Aragonit-Sättigungszustand (Ω) im Oberflächenozean um ~ 16 % gesunken6,7. Abhängig vom konkreten CO2-Emissionsszenario8 prognostizieren Modelle einen Temperaturanstieg um mehrere Grad und einen weiteren Rückgang des Meerwasser-pH-Werts (pHsw) um 0,14–0,43 bis 21006,9. All dies könnte schwerwiegende Auswirkungen auf die Bildung von Aragonit in Steinkorallen haben, einschließlich eines Rückgangs der Verkalkungsrate und der Skelettdichte9,10,11,12. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Skleraktin-Korallen (Aragonit-Korallen) über eine Anpassungsfähigkeit verfügen, um die Verkalkung unter ungünstigen Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten13,14,15. Sie präzipitieren ihr Calciumcarbonat auf biologisch kontrollierte Weise in einem halbisolierten Raum, der sogenannten extrazellulären kalzifizierenden Flüssigkeit (cf), die sich zwischen dem Skelett und dem Calicoblasten-Epithel befindet16. Korallen haben biologische Mechanismen entwickelt, um gelösten anorganischen Kohlenstoff (DIC) aktiv im CF zu konzentrieren und Protonen zu entfernen (dh den pHCF im Vergleich zum umgebenden Meerwasser zu erhöhen). Dadurch verschiebt sich das DIC-Gleichgewicht zugunsten von [CO32−], wodurch die Koralle höhere Ωcf-Werte erreichen kann. Insbesondere durch die Hochregulierung ihrer CF-Karbonatchemie erreichen Korallen einen Aragonit-Sättigungszustand, der vier- bis sechsmal höher ist als der von Meerwasser15,17,18, was die Ausfällung von CaCO3 fördert. Darüber hinaus deuten aktuelle Intra-Kolonie-Studien der Gattung Porites darauf hin, dass die Karbonatchemie von CF saisonal variiert, wobei solche Schwankungen durch eine Kombination von Umweltfaktoren (z. B. Licht, Temperatur, Nährstoffe) und Stoffwechselprozessen (z. B. metabolischer Kohlenstoff aus der symbiotischen Photosynthese) reguliert werden )19,20,21,22,23.

Wir untersuchten die Karbonatchemie der Kalkflüssigkeit zweier massiver und langlebiger Korallengattungen (Porites und Diploastrea), um Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Taxa unter identischen klimatischen und hydrologischen Bedingungen zu identifizieren. Diese Korallengattungen, die vorherrschenden Riffbildner des Pazifischen Ozeans24, wurden aufgrund ihrer weiten Breitenverbreitung, ihrer Langlebigkeit (in der Größenordnung von Jahrhunderten) und ihres großen Potenzials als paläozeanographische Archive ins Visier genommen. Während Porites bekanntermaßen zu den widerstandsfähigsten Korallen gehört25,26,27, ist über die Gattung Diploastrea hinsichtlich ihrer Stresstoleranz weniger bekannt. In dieser Studie haben wir die Verkalkung und die Hochregulierung der Karbonatchemie von Diploastrea heliopora- und Porites-Korallen aus verschiedenen Umgebungen verglichen. Zu diesem Zweck analysierten wir die Skelettgeochemie und Wachstumsparameter von 39 Kolonien von Porites (n = 33) und Diploastrea (n = 6), die während der Tara Pacific-Expedition (2016–2018) im tropischen Pazifik gesammelt wurden. Die gesammelten Korallen stellen eine Reihe von Kernen dar, die verschiedenen hydrologischen Bedingungen ausgesetzt sind: Meerwassertemperatur (SST: 22,4–29,8 °C), Salzgehalt (SSS: 31,5–36,1) und Karbonatchemie (pHsw-Gesamtskala: 8,01–8,09) (Abb. 1, Tabelle S1, S2). Die durchschnittliche chemische Zusammensetzung der kalzifizierenden Flüssigkeit (pHcf, [CO32−]cf, DICcf, Ωcf) wurde aus gepaarten Borisotopen- (δ11B) und B/Ca-Analysen von Kernoberseitenproben abgeleitet, die den letzten 6 Wachstumsjahren entsprechen (2010). –2016; Methoden). Basierend auf diesen Daten haben wir den Einfluss der Eigenschaften des umgebenden Meerwassers (SST, Salzgehalt, Karbonatchemie) auf die CF-Zusammensetzung dieser langsam wachsenden Riffbildenden Gattungen auf der Ebene des pazifischen Beckens bewertet.

Karte des Pazifischen Ozeans mit den Probenahmestellen der 39 Korallenkolonien Porites (n = 33) und Diploastrea (n = 6), die während der Tara Pacific-Expedition (2016–2018) zur Untersuchung der chemischen Eigenschaften der Verkalkungsflüssigkeit entnommen wurden . Die 27 weißen Punkte entsprechen Standorten, an denen nur Porites gesammelt wurden, und die 6 schwarzen Punkte entsprechen Standorten, an denen sowohl Porites als auch Diploastrea gesammelt wurden. Nummerierung, geografische Standorte und Korallenkerne sind in Tabelle S1 aufgeführt. (A) Mittlere Meeresoberflächentemperatur (SST) entlang des Pazifischen Ozeans für den Zeitraum 2010–2016. Globale jährliche SSTs wurden vom MODIS-Aqua-Satelliten extrahiert und global kartierte Klimatologien für den Zeitraum von 2002 bis 2018 erstellt (NASA Goddard Space Flight Center). (B) Mittlerer Meerwasser-pH-Wert für den Zeitraum 2010–2016. Wir verwendeten monatlich global rekonstruierte Oberflächen-Ozean-pCO2, Luft-Meer-Flüsse von CO2 und pH-Wert, um den Meerwasser-pH-Wert und die damit verbundenen Unsicherheiten auf einem regelmäßigen 1° × 1°-Gitter zu berechnen28. Diese Karten wurden aus einem Ensemble-basierten Forward-Feed-Neural-Network-Ansatz erhalten, der In-situ-Daten für die Flüchtigkeit der Ozeane an der Oberfläche (SOCAT-Datenbank29, https://www.socat.info/) sowie den Salzgehalt, die Temperatur, die Meeresoberflächenhöhe und das Chlorophyll der Meeresoberfläche kartiert a, Mischschichttiefe und atmosphärischer CO2-Molenbruch.

Korallenproben wurden an 33 Standorten im Pazifischen Ozean gesammelt, die durch unterschiedliche Umweltbedingungen gekennzeichnet sind. Die mittleren SST-Werte (integriert über den Zeitraum 2010–2016) schwankten zwischen 22,44 °C auf der Osterinsel und 29,76 °C in Papua-Neuguinea (> 7 °C Differenz). Der mittlere pH-Wert wies einen relativ geringen Unterschied zwischen 8,01 in Kiribati und 8,09 auf Heron Island auf (ΔpH = 0,08). Somit variierten die berechneten Meerwassersättigungszustände (ΩSW) von 3,21 in Coiba bis 3,95 in Moorea („integrierte Meerwassereigenschaften“ in Tabelle S2, Abb. S1). Von Bor abgeleitete Werte der CF-Carbonatchemie zeigten signifikante Unterschiede in [CO32−]cf und Ωcf (P < 0,05) zwischen Porites und Diploastrea, wobei letztere niedrigere Werte aufwiesen (Tabelle S1). Kerne der beiden Gattungen zeigten auch signifikant unterschiedliche lineare Ausdehnungs- und Verkalkungsraten (P < 0,05). Der Vergleich zwischen Umweltdaten, Wachstumsparametern und von Bor abgeleiteten CF-Schätzungen für Porite (Abb. 2, S2) zeigt, dass der durchschnittliche pHcf nicht durch räumliche Unterschiede im Meerwasser-pH-Wert oder Aragonit-Sättigungszustand (P > 0,05) gesteuert wurde. Stattdessen deuten unsere Daten darauf hin, dass der räumlich durchschnittliche pHcf mit SST (R = − 0,63, P < 0,001) und DICsw (R = 0,41, P = 0,017) zusammenhängt. Während DICsw eine signifikante Korrelation mit dem Salzgehalt zeigte (R = 0,98, P < 0,001), hing pHcf ebenfalls mit dem Salzgehalt zusammen, jedoch in geringerem Maße (R = 0,35, P = 0,046). In ähnlicher Weise hing DICcf mit SST zusammen (R = 0,71, P < 0,001). Somit besteht auf räumlichen Skalen eine starke negative Korrelation zwischen pHcf und DICcf (R = − 0,81, P < 0,001), was mit anderen Studien auf saisonaler Skala übereinstimmt20,30,31. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Meerwassertemperatur den größten Teil der Varianz von pHcf und DICcf in Porites-Kolonien im Beckenmaßstab erklärt (Abb. 2). Ähnliche Gesamtbeobachtungen gelten für Diploastrea-Proben, da B/Ca, δ11B, DICcf und pHcf signifikant mit der Meerwassertemperatur korrelierten (Abb. 3A–D). Dies steht jedoch im Gegensatz zu anderen Studien, die gezeigt haben, dass der pH-Wert des Meerwassers auf jährlichen und längeren Zeitskalen der Haupttreiber des pHcf ist, während die Temperatur nur eine untergeordnete Rolle spielt32,33. Dies legt nahe, dass das Ausmaß der SST-Variationen (saisonal vs. jährlich und zeitlich vs. räumlich) die Beziehung zwischen Temperatur und CF-Carbonatchemie effektiv steuert. Im Großen und Ganzen korrelierte die Verkalkung von Porites, wie erwartet und zuvor in verschiedenen indopazifischen Regionen20,30,31,32,33,34 beobachtet, positiv mit SST (R = 0,37, P = 0,034) und zeigte eine positive Korrelation mit DICcf (R = 0,35, P = 0,044).

Akkorddiagramm, das die relevanten Beziehungen zwischen Meerwasser, Chemie der Kalkflüssigkeit (cf) und Korallenwachstumsparametern für Porites im Pazifischen Ozean zeigt. Jede Variable wird als Knoten angezeigt, wobei die Größe des Bogens der Stärke der Korrelation entspricht (Korrelationskoeffizienten werden auch in der Nähe jedes Knotens und in Abb. S2 angegeben). Verbindungen zwischen zwei Knoten, die einen Korrelationskoeffizienten < 0,5 (für positive Korrelation) und <|− 0,5| aufweisen (für negative Korrelation) werden nicht angezeigt, um das Diagramm lesbar und nicht überfordernd zu halten. SST, Meeresoberflächentemperatur; SSS, Salzgehalt der Meeresoberfläche; pHsw, Meerwasser-pH (Gesamtskala); [CO32−]sw, Karbonationenkonzentration im Meerwasser; DICsw, in Meerwasser gelöster anorganischer Kohlenstoff; Ωsw, Aragonit-Sättigungszustand im Meerwasser; pHcf, pH-Wert der kalzifizierenden Flüssigkeit (Gesamtskala); [CO32−]cf, Carbonationenkonzentration der kalzifizierenden Flüssigkeit; DICcf, kalzifizierende Flüssigkeit, gelöster anorganischer Kohlenstoff; Ωcf, Aragonit-Sättigungszustand in der kalzifizierenden Flüssigkeit.

Isotopenzusammensetzung des Korallenskeletts. (A) B/Ca- und (B) δ11B-Werte von Porites- (n = 33, blau) und Diploastrea-Korallen (n = 6, rot) im Pazifischen Ozean, aufgetragen gegen SST. (C–F) Carbonatchemische Variablen der kalzifizierenden Flüssigkeit, berechnet für jede hier untersuchte Kolonie (DICcf, pHcf, [CO32−]cf, Ωcf), aufgetragen gegen SST. Die ausgefüllten blauen und roten Punkte stellen die sechs Standorte dar, an denen sowohl Porites als auch Diploastrea beprobt wurden. Dementsprechend entsprechen die durchgezogenen blauen und roten Linien den Regressionslinien für diese sechs Standorte, während die gestrichelten blauen Linien den Regressionslinien für alle Standorte entsprechen, an denen Porites beprobt wurden (n = 33). Die SST-Werte wurden aus dem AVHRR-OISSTv2-Datensatz (0,25 × 0,25°) ermittelt und entsprechen den für den Zeitraum 2010–2016 berechneten Mittelwerten. X- und Y-Fehler entsprechen 2σ-Standardabweichungen des mittleren SST bzw. 2σ-Standardfehlern von Messungen oder Berechnungen. Statistische Parameter sind in Tabelle S4 aufgeführt.

In Übereinstimmung mit neueren Studien, die sich auf Porites im saisonalen Maßstab konzentrierten (Abb. S3; 20, 22), zeigen unsere über 6 Jahre integrierten Gesamtergebnisse eine stark negative Beziehung zwischen pHcf und SST sowie eine positive Korrelation zwischen DICcf und SST für beide Korallengattungen (Abb. 3). Diese gegensätzlichen Beziehungen legen nahe, dass Korallen ihren inneren pH-Wert als Reaktion auf temperaturbedingte Veränderungen des metabolischen DIC hochregulieren, wie bereits in früheren Studien postuliert (z. B. durch eine höhere metabolische DIC-Verfügbarkeit durch Algen-Symbionten-Photosynthese bei wärmeren Temperaturen und/oder Licht). )23,32.

In dieser Studie haben wir für Porites einen DICcf-Anstieg von 128 ± 23 μmol kg−1 pro °C ermittelt, während der pHcf um 0,015 ± 0,004 pro °C abnahm (Abb. 3, Tabelle S4), was zu einem Anstieg von [CO32] führte. cf von 29 ± 5 μmol kg−1 pro °C und höhere Ωcf-Werte (~ 21 vs. ~ 16, Abb. 3). Der auf räumlicher Skala beobachtete Abfall des pHcf mit der Temperatur ist etwa dreimal geringer als frühere Schätzungen auf saisonaler Skala32 und daher stabiler (homöostatisch). Neben der Annahme, dass die Temperatur die pHcf-Hochregulierung beeinflusst, zeigt unsere Studie die pHcf-Hochregulierungskapazität von Porites in stabilen und warmen Regionen sowie in Regionen mit einer großen saisonalen Temperaturamplitude und niedrigen mittleren Jahrestemperaturen (oder mittlerem Jahreslicht) ( d. h. subäquatoriale vs. äquatoriale Regionen). Somit überwindet die Hochregulierung des pHcf den Rückgang des DICcf aufgrund kälterer SSTs (Abb. 3) in subäquatorialen Gebieten, um eine Korallenverkalkung zu ermöglichen. Saisonal aufgelöste Porites-Aufzeichnungen von δ11B und B/Ca haben gezeigt, dass DICcf in den Wintermonaten (dh bei kälteren Temperaturen) aufgrund der geringeren metabolischen Versorgung mit DIC in der kalzifizierenden Flüssigkeit niedriger ist20. Die Zufuhr dieses metabolisch gewonnenen Kohlenstoffs wird durch Licht und Temperatur durch die Atmung der Algen-Symbionten-Photosynthese gesteuert35, da kältere Temperaturen die Aktivität der Zooxanthellen verringern und die Konzentration des metabolischen DIC in der kalzifizierenden Flüssigkeit verringern. Allerdings kann eine höhere Nährstoffverfügbarkeit in höheren Breiten dazu beitragen, die schädlichen Auswirkungen, die durch die geringere metabolische Versorgung mit DICcf verursacht werden, teilweise auszugleichen. Die negative Korrelation zwischen pHcf und DICcf auf räumlicher Ebene in unserer Studie steht im Einklang mit intrakolonialen saisonalen Schwankungen, die in früheren Studien berichtet wurden20,33.

Die Hochregulierung des pHcf ist eine Möglichkeit für Korallen, den verringerten metabolischen Kohlenstoffeintrag des Algensymbionten zu kompensieren und übersättigte Bedingungen in einem biologisch kontrollierten Kompartiment in Bezug auf Aragonit aufrechtzuerhalten (Ωcf ~ 5 × ΩSW)20. Dies erklärt, warum Porites-Korallen, die in äquatorialen und subäquatorialen Regionen leben, ähnliche Ωcf-Werte aufweisen, trotz ihres unterschiedlichen internen pHcf, der durch die temperaturabhängige DICcf-Regulierung bedingt ist. Da die photosynthetische Aktivität des mit Korallen assoziierten Algensymbionten vermutlich in höheren Breiten (~ 27° N/S in dieser Studie) aufgrund der geringeren Lichtverfügbarkeit im Vergleich zu äquatorialen Breiten36 verringert ist, können Korallen ihre Energie insbesondere zur Regulierung ihrer CF-Chemie nutzen ihren pHcf, um aktives Wachstum und Skelettaufbau aufrechtzuerhalten.

Die Ergebnisse unserer Studie, die auf einer mehrjährigen Probenahmestrategie von Korallenkernspitzen im gesamten Pazifischen Ozean basiert, stimmen mit dem von Ross et al.30,31 (Abb. S4) vorgeschlagenen Verkalkungsmodell überein, das auf einer saisonalen Zeitskala basiert . Der primäre Mechanismus für die Hochregulierung des pHcf beinhaltet die Ca2+-ATPase-Pumpe, die über die Zellmembran hinweg ein Calciumion gegen zwei Protonen austauscht37,38,39,40. Die Entfernung von H+ aus dem CF erhöht die Diffusion von metabolischem CO238, das entweder durch Carboanhydrase (CA) zu Bicarbonat (HCO3−) protoniert und/oder in Form von HCO3− durch Bicarbonat-Anionentransporter (BATs, d. h. durch) transportiert wird aktiver Transport)41. Eine Hochregulierung des pHcf verschiebt das DIC-Gleichgewicht zugunsten von CO32−, wodurch der interne Aragonit-Sättigungszustand erhöht wird, um die Skelettbildung zu fördern20,38,42,43.

Unsere Studie liefert Beweise dafür, dass Porites-Korallen als Reaktion auf Veränderungen der SST im gesamten Pazifischen Ozean ihren pHcf hochregulieren und ihre DICcf-Konzentration erhöhen, um ihr Wachstum aufrechtzuerhalten. Dieser physiologische Mechanismus wurde für Porites bereits auf einer saisonalen Zeitskala im Great Barrier Reef20 (Abb. S3) und auf Galapagos22 sowie während des Bleichereignisses 1998 und der damit verbundenen thermischen Belastung beobachtet19. Hier zeigen wir zum ersten Mal, dass dieser Mechanismus über einen weiten Breiten- und Längenbereich hinweg gilt. Die Fähigkeit von Korallen, die Chemie ihrer Kalkflüssigkeit zu modulieren, erklärt ihre anhaltenden Kalkbildungsraten, die hauptsächlich von der Temperatur und dem DICcf bestimmt werden. Porites-Korallen in wärmeren Umgebungen weisen einen niedrigeren pHcf, aber höhere DICcf und [CO32−]cf auf (Abb. 3), was zu einem deutlich höheren Ωcf im Vergleich zum umgebenden Meerwasser (Abb. 3) und einer erhöhten Verkalkungsrate führt. Im Gegensatz zu Porites weisen verzweigte Korallen31,32 höhere Verkalkungsraten bei niedrigeren Temperaturen und höheren pHcf- und [CO32−]cf-Werten auf. Mittlerweile ist bekannt, dass die interne Modulation der Kalkflüssigkeit von Korallen gattungsspezifisch (wenn nicht sogar artspezifisch) ist21,31,44. Unsere Studie zeigt, dass Porites-Kolonien, die in einer Vielzahl von Umgebungen im Pazifischen Ozean leben, ihre CF-Chemie als Reaktion auf die vorherrschenden regionalen Temperaturregime anpassen können, um die Verkalkungsraten aufrechtzuerhalten, wie zuvor vorgeschlagen20,22.

Im Gegensatz zu Porites wurde die Fähigkeit der langlebigen massiven Koralle Diploastrea, ihren internen pHcf zu regulieren, noch nicht untersucht. Während Diploastrea und Porites mit steigender Temperatur ähnliche Abnahmen der B/Ca-Verhältnisse zeigten, wies Diploastrea bei derselben Temperatur durchweg niedrigere δ11B-Werte (und damit pHcf) auf (Abb. 3), was auf taxaspezifische Unterschiede in Bezug auf die interne pHcf-Regulierung hinweist (Abb . 4). In beiden Korallengattungen korrelierten pHcf und DICcf positiv mit der Temperatur des Pazifischen Ozeans. Bei höheren Temperaturen zeigte Diploastrea jedoch eine verringerte pHcf-Hochregulierung aufgrund einer pHcf-Abnahme von −0,036 ± 0,006 pro °C (n = 6), was zu niedrigeren [CO32−]cf- und Ωcf-Werten führte (Tabelle S1). Dieser neu entdeckte Befund lässt auf unterschiedliche Mechanismen der Verkalkungskontrolle bei Porites und Diploastrea schließen. Unsere Interpretation ist, dass entweder die Ca2+-ATPase-Pumpe von Diploastrea bei der Entfernung von H+ aus der kalzifizierenden Zelle weniger effektiv ist als die von Porites, oder dass Diploastrea über einen Mechanismus zur Energieeinsparung verfügt, indem es stabile Werte von [CO32−]cf und Ωcf aufrechterhält (~ 16). –18), insbesondere in Regionen mit höheren Temperaturen (Abb. 3, Tabelle S1).

Korrelationen zwischen SST und der Zusammensetzung der kalzifizierenden Flüssigkeit in gleichzeitig vorkommenden Exemplaren von Porites (n = 6, blaue Punkte) und Diploastrea (n = 6, rote Punkte) im gesamten Pazifischen Ozean. Durchgezogene blaue und rote Linien in den linken Feldern zeigen signifikante Korrelationen (P < 0,05) für Porites bzw. Diploastrea an. Die gestrichelten Linien sind auf dem 95 %-Niveau nicht signifikant. (A) pHcf, (C) DICcf, (E) [CO32−]cf und (G) Ωcf. Unterschiede zwischen den beiden Gattungen werden in den rechten Feldern als Δ angegeben (dh Δ = Porites-Werte – Diploastrea-Werte). Schwarze durchgezogene Linien zeigen signifikante Korrelationen an (R2 = 0,69–0,82; P < 0,05). (B) ΔpHcf, (D) ΔDICcf, (F), Δ[CO32−]cf und (H) ΔΩcf. Die SST-Werte stammen aus AVHRR-OISSTv2 (0,25 × 0,25°) und entsprechen jährlichen integrierten 6-Jahres-Werten im Zeitraum 2010–2016. X- und Y-Fehler entsprechen 2σ-Standardabweichungen des mittleren SST bzw. 2σ-Standardfehlern von Messungen oder Berechnungen. Statistische Parameter sind in Tabelle S4 aufgeführt.

Unterschiedliche Reaktionen von Korallen auf schwankende Temperaturen (z. B. basierend auf einem regionalen Gradienten, Saisonalität, thermischem Stress) in Bezug auf ihre Verkalkungsmechanismen wurden bereits dokumentiert. Es ist erwähnenswert, dass die beobachtete pHcf-Abnahme mit SST für Diploastrea (–0,036 pro °C, Tabelle S4) mit der mittleren Abnahme (–0,03 pro °C) vergleichbar ist, die für sieben symbiotische Korallenarten (4 Gattungen) aufgezeichnet wurde, die saisonal untersucht wurden Skala in Westaustralien über einen weiten Breitengradbereich (~ 11°)31. Obwohl das Ausmaß der Veränderung gleich ist, sind die zugrunde liegenden Mechanismen unterschiedlich. Da insbesondere die DICcf-Hochregulierung in den australischen Korallen geringer war, waren die resultierenden Ωcf-Werte niedriger (~ 10–12) und die Ωcf-Änderung mit der Temperatur variierte zwischen den Arten. Ein bemerkenswerter Unterschied wurde auch zwischen in Aquarien gezüchteten Kolonien von Pocillopora damicornis und Stylophora pistillata beobachtet, die unter verschiedenen Temperatur- und pCO2-Bedingungen gezüchtet wurden44, was darauf hindeutet, dass nur Pocillopora damicornis seine Kompensationsfähigkeit unter thermischer Belastung (31 °C gegenüber 28 °C) mit Ωcf verliert Werte deutlich unter 10 für verschiedene pHsw-Bedingungen. Darüber hinaus regulierte die verzweigte Koralle Acropora aspera während eines lokalen thermischen Stress- und Bleichereignisses45 den pHcf bei hohen Temperaturen weiter hoch, während die DICcf-Hochregulierung deutlich beeinträchtigt war, was im Gegensatz zur Reaktion der hier untersuchten massiven Korallen steht. Eine artspezifische Reaktion der pHcf- und DICcf-Hochregulierung im Verhältnis zur Variation der Meerwasserkarbonatchemie und der Versauerung der Ozeane wurde bereits auf einer saisonalen Zeitskala beschrieben und zeigt deutliche Unterschiede in der Verkalkungskontrolle zwischen massiven Korallen wie Porites, Acropora, Psammocora und Pocillopora46. 47.

Eine Zusammenfassung der taxonspezifischen Reaktionen der CF-Carbonatchemie auf die Temperatur für die hier untersuchten massiven Korallen als Δ (dh Porites-Werte – Diploastrea-Werte) ist in Abb. 4B, D, F, H dargestellt. Es ist offensichtlich, dass ein Temperaturanstieg zu einem erheblichen Anstieg von Δ führt, insbesondere für die Schlüsselparameter [CO32−]cf und Ωcf, die direkt mit der Korallenverkalkung zusammenhängen. Trotz der Erhöhung von DICcf bei hohen Temperaturen unterscheidet sich die Fähigkeit von Diploastrea, Ωcf unter wärmeren Bedingungen zu erhöhen, deutlich von der von Porites. Basierend auf unseren Daten behalten Diploastrea jedoch ihre Fähigkeit zur Regulierung von Ωcf und zeigen eine homöostatische Kontrolle des Aragonit-Sättigungszustands unabhängig von der geografischen Lage oder der Temperatur. Dies weist darauf hin, dass der ausgeprägte Abfall der pHcf-Hochregulierung mit der Temperatur (− 0,036 ± 0,006 pro °C, n = 6) durch die Pufferkapazität und den DICcf-Anstieg (129 ± 30 pro °C, n = 6) ausreichend kompensiert wird. Daher ist die Verkalkungsfähigkeit von Diploastrea im Vergleich zu Porites weniger empfindlich gegenüber Änderungen der Meerestemperatur, wenn wir die Schlüsselparameter [CO32−]cf und Ωcf berücksichtigen. Dies könnte darauf hindeuten, dass die Verkalkungsrate bei Diploastrea möglicherweise weniger räumlich und zeitlich (saisonale Amplituden) variiert als bei Porites. Der in Diploastrea beobachtete Mechanismus scheint dem von Georgiou et al. beschriebenen zu ähneln. (2015)46, die die Fähigkeit demonstrierten, die Verkalkung unabhängig von Umweltunterschieden aufrechtzuerhalten (d. h. Homöostase), was auf einen ähnlichen Mechanismus bei Diploastrea schließen lässt. Durch die Stabilisierung seiner chemischen Zusammensetzung kann Diploastrea auch bei hohen Temperaturen eine optimale Verkalkung erreichen. Weitere Studien sind erforderlich, um eine solche Hypothese zu bewerten, aber auch um die potenziellen Auswirkungen der geringeren Ca2+-ATPase-Pumpeneffizienz und der pHcf-Hochregulierung, die für Diploastrea bei höheren Temperaturen postuliert wurden, auf die Verkalkung, insbesondere im Zusammenhang mit dem Klimawandel, besser zu verstehen. Es sollte auch beachtet werden, dass die Ωcf-Werte (~ 16–18) unter der Annahme berechnet wurden, dass die Ca2+-Konzentration in der kalzifizierenden Flüssigkeit der des Meerwassers ähnelt. Diese Annahme erfordert jedoch weitere Untersuchungen für Diploastrea und Porites, da neuere Studien erhebliche Schwankungen in der Ca2+-Konzentration der kalzifizierenden Flüssigkeit gezeigt haben15.

Unsere Studie im gesamten Pazifischen Ozean bestätigt die Fähigkeit der riesigen riffbildenden Gattung Porites, die Zusammensetzung ihrer kalkbildenden Flüssigkeit als Reaktion auf die Meerwassertemperatur und die Karbonatchemie zu modulieren, wie es bei anderen Skleraktin-Korallen an anderen Standorten oder bei unterschiedlichen Umweltbedingungen beobachtet wurde. Für Porites ist eine durch Temperaturänderungen verursachte Aufwärtsverschiebung von pHcf und DICcf (relativ zum Meerwasser) der vermutete Mechanismus für Porites, um die Auswirkungen zukünftiger thermischer Stressereignisse oder der Erwärmung der Ozeane auf die Verkalkung im Pazifischen Ozean auszugleichen. Darüber hinaus zeigt unsere Studie, dass SST und nicht pHsw oder Ωsw der Schlüsselparameter ist, der die Eigenschaften der Porites-Verkalkungsflüssigkeit durch die Aktivität der Zooxanthellen steuert. Somit ist Porites in der Lage, seinen Stoffwechsel an steigende Meerwassertemperaturen anzupassen, was das Anpassungspotenzial von Porites verdeutlicht, angesichts des Klimawandels einen hohen Aragonit-Sättigungszustand Ωcf und eine hohe Verkalkungskapazität aufrechtzuerhalten oder zu verstärken. Wichtig ist jedoch, dass unsere Ergebnisse nicht ausschließen, dass die Versauerung der Ozeane12,33,46,47,48,49,50 oder andere Umweltfaktoren, einschließlich Änderungen der Lichtverhältnisse23, in naher Zukunft die lokale Verkalkung der Korallen beeinflussen könnten. Unsere Studie zeigt auch, dass die biologische Kontrolle des Verkalkungsprozesses taxonspezifisch ist. Wir zeigen, dass Diploastrea bei hohen Temperaturen (28–30 °C) eine andere Strategie als Porites verfolgt, indem es unabhängig von der vorherrschenden Umgebung konstante Verkalkungsraten aufrechterhält. Bei der Vorhersage des künftigen Überlebens der Korallen müssen daher artspezifische Unterschiede berücksichtigt werden51. Weitere Untersuchungen der Reaktion von Diploastrea-Korallen auf jährlichen und saisonalen Zeitskalen werden Unsicherheiten verringern und den Bereich ihrer homöostatischen Fähigkeit zur Verkalkung bei steigenden Wassertemperaturen besser eingrenzen. Ein Teil dieser zukünftigen Forschungsarbeiten wird im neuen Programm COR-Resilience (2023–2028) durchgeführt, das kürzlich von der französischen Nationalen Forschungsagentur finanziert wurde.

39 Korallenkerne (40–150 cm lang) wurden während der Tara Pacific-Expedition52 zwischen 2016 und 2018 aus lebenden Porites- und Diploastrea-Kolonien mit einem hydraulischen Bohrer (Stanley®) mit einem Kernbohrer mit 7 cm Durchmesser gesammelt. Nach dem Bohren wurde ein Zementstopfen in die Öffnung eingesetzt, um die Erholung der Kolonien zu erleichtern. Einzelheiten zu Probenahmeorten, Tiefe, Datum und hydrologischen Bedingungen sind in Tabelle S1 aufgeführt. Kerne beider Gattungen wurden an sechs Standorten gesammelt (Neukaledonien, drei in Papua-Neuguinea, Palau und Taiwan; schwarze Punkte in Abb. 1), was einen Vergleich der Ergebnisse und die Bewertung der Gattungseffekte in sechs verschiedenen hydrologischen Umgebungen ermöglichte.

Die Skelettdichte (g cm-3) wurde auf der DOSEO-Plattform (CEA) in Paris-Saclay mit einem hochauflösenden Computertomographie-Röntgensystem Discovery CT750 gemessen, das bei 120 kV betrieben wurde53,54. Die räumliche x-Auflösung der Scans entlang der maximalen Wachstumsachse der Kolonien betrug 0,625 mm, während die y- (Breite) und z-Auflösung (Höhe) zwischen etwa 0,59 und 0,79 mm lagen. Für jeden Korallenkern wurde eine mittlere Dichte berechnet, indem Dichtemessungen entlang dreier paralleler Transekte gemittelt wurden, die der Wachstumsperiode 2010–2016 entsprachen (Abb. S5). Die analytische Präzision der CT-Dichtewerte wurde auf der Grundlage wiederholter Messungen (n = 10) von 3 Korallenstandards und Unsicherheiten der Kalibrierungskurve auf 4 % (2σ) geschätzt53,54. CT-Scans wurden auch verwendet, um die lineare Ausdehnungsrate (mm Jahr-1) basierend auf dem Dichtebandmuster zu quantifizieren. Die mittleren linearen Ausdehnungsraten (lineares Wachstum nach oben) wurden für jeden Korallenkern bestimmt, indem der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Bändern geringer Dichte in den letzten 6 Wachstumsjahren (2010–2016) gemessen wurde, mit Ausnahme der Gewebeschicht (Abb. S5). Die Unsicherheit der linearen Verlängerungsraten wurde aus zwei mit CT-Scans durchgeführten Messreihen (Tabelle S3) berechnet und betrug 4 % (2σ). Schließlich wurde die Korallenverkalkungsrate (g cm−2 pro Jahr) als Produkt der jährlichen linearen Ausdehnungsrate (cm pro Jahr) und der Skelettdichte (g cm−3) mit einer Gesamtunsicherheit von 6 % (2σ) berechnet ).

Kernoberseitenproben für geochemische Analysen (~ 1000 mg) wurden mit einem Dentalbohrer (Dremel®) mit einer 0,17 mm dicken diamantbesetzten Klinge entlang von Transekten (Abb. S5A) parallel zur maximalen Wachstumsachse der letzten 6 Jahre gesammelt des Wachstums (2010–2016), mit Ausnahme der Gewebeschicht, und gemäß dem auf CT-Scans beobachteten Dichtestreifenmuster (Abb. S5B). Jedes Aragonitstück aus dem Zeitraum 2010–2016 wurde fein zerkleinert und in einem Achatmörser gründlich homogenisiert. Vor der Elementar- (B/Ca) und Isotopenanalyse (δ11B) wurden 100 mg Pulver einer Teilprobe entnommen und nach einem oxidativen Reinigungsprotokoll55 von organischen Verunreinigungen gereinigt. Schließlich wurden sie für die B/Ca- und δ11B-Analyse in 3 ml 4 Gew.-% HNO3 gelöst. Wir haben uns hier für eine Sammelprobenahmestrategie entschieden (d. h. eine einzelne große Probenahme, die 6 Jahre Wachstum einschließlich aller Skelettstrukturen umfasst, 2–5 cm lang; 1–2 cm breit/dick, Abb. S5), um mögliche damit verbundene geochemische Verzerrungen zu vermeiden mit den Mesostrukturen/Mikrostrukturen der Korallen56 und starker saisonaler δ11B- und B/Ca-Variabilität57. Die Integration mehrerer Jahre in eine einzige Probenanalyse sollte ein konstantes Mischungsverhältnis von Korallen-Mikro- und Mesostrukturen (COCs, Aragonitfasern, Thekalwand und Columella) mit geringfügigen Auswirkungen auf die Bor-Geochemie gewährleisten (siehe Abschnitt δ11B unten). speziell für Diploastrea58. Unter den 39 in der vorliegenden Studie analysierten Proben wurde die Unsicherheit aufgrund der möglichen Einbeziehung von Skeletten aus anderen Jahren in die Korallenproben für die Karbonatchemie und die SST geschätzt und als vernachlässigbar angesehen59. Beispielsweise würden die Unsicherheiten bei der SST aufgrund unserer mehrjährigen Probenahmestrategie weniger als 0,2 °C betragen.

Ein 15-μl-Aliquot des gelösten Pulvers wurde in etwa 2 ml 0,5 N HNO3 verdünnt, um eine 100 ppm Ca-Lösung für die B/Ca-Analyse zu erhalten. 11B- und 43,44 Ca-Isotope wurden mit einem Thermo Scientific ICP-MS Die externe Reproduzierbarkeit des B/Ca-Verhältnisses wurde anhand mehrerer Messungen zweier Standardlösungen (JCp-1 und eines neuen selbst hergestellten Korallenstandards M1P-p) bestimmt. Die Reproduzierbarkeit war besser als 2 % (2σ RSD) und der B/Ca-Wert für JCp-1 (459 ± 9 µmol mol−1; n = 7) stimmt mit dem robusten Durchschnittswert von Hathorne et al. überein. (2013)60 für diesen Ringversuch. Der langfristige B/Ca-Wert für M1P-p betrug 494 ± 3 µmol mol−1 (n = 25).

Bor wurde mithilfe eines Batch-Protokolls gereinigt61,62,63 und seine Isotope (11B und 10B) wurden mit einem Thermo Scientific Multi-Collector ICP-MS NeptunePlus gemessen, der am LSCE gehostet wird. 100–200 ppb Borlösungen wurden über einen PFA-50 μL min-1-Zerstäuber und eine Mikrozyklonkammer in das Massenspektrometer eingeführt. Die instrumentelle Massenfraktionierung und die Langzeitdrift des 11B/10B-Verhältnisses wurden systematisch korrigiert, indem ein Standard-Proben-Standard-Klammerprotokoll und eine M1P-p-Lösung mit einem typischen gemessenen δ11B-Wert von 25,20 ± 0,25‰ (2σ, n = 50). Weitere Details in Wu et al.63. Unter dieser Bedingung beträgt der für Porites JCp-1 erhaltene mittlere δ11B-Wert 24,28 ± 0,36‰ (2σ, n = 15), was gut mit dem robusten Mittelwert von Gutjahr et al.64 (24,25 ± 0,22‰) übereinstimmt. Jede Probe wurde dreimal aus derselben Lösung gemessen und die Präzision (2σ) war im Allgemeinen besser als 0,3‰. Um mögliche Auswirkungen unserer Unterprobenstrategie für jedes Kern-Oberseiten-Pulver und seine Heterogenität zu bewerten, haben wir außerdem elf 100-mg-Unterproben eines homogenisierten Diploastrea-Pulvers aus dem Kern I28S3-D aus Taiwan analysiert (Probe I28S3D- OM) und sechs Porites aus dem Kern I23S2-P aus Papua-Neuguinea (Probe I23S2P-38). Die für δ11B-Messungen erhaltene Reproduzierbarkeit betrug ± 0,36‰ (2σ, n = 11) für Diploastrea bzw. ± 0,18‰ (2σ, n = 6) für Porites. Obwohl der Wert für Diploastrea doppelt so hoch ist wie der für Porites, möglicherweise aufgrund der Auswirkungen gattungsspezifischer Mikro- und Mesostrukturen58, bleiben die Unsicherheiten nicht von den analytischen Unsicherheiten zu unterscheiden, die für die Porites-Standards ermittelt wurden (± 0,3‰) und deutlich kleiner als die Unterschied zwischen den beiden Gattungen für jeden Standort beobachtet, der zwischen 0,4 und 2‰ liegt. Wir haben auch mögliche Auswirkungen gattungsspezifischer Mikro- und Mesostrukturen (z. B. Septen oder Columella) auf das Diploastrea-Skelett getestet, indem wir zwei Proben aus demselben Kern-Oberteil-Teil der I21S2c17-Kolonie entnommen haben (im Zeitraum 2010–2016; z. B. Abb. S5). ). Die Ergebnisse zeigen keinen größeren Einfluss auf die Zusammensetzung von δ11B und B/Ca, da die beiden Proben innerhalb der Fehlergrenzen die gleichen Werte aufwiesen (d. h. 24,00 ± 0,30 ‰ bzw. 24,49 ± 0,30 %; der Unterschied in B/Ca betrug weniger als 2 %). . Diese Ergebnisse legen nahe, dass unsere Probenahmestrategie, die mehrere Jahre in einer einzigen Probe für jeden Standort integriert, potenzielle geochemische Verzerrungen im Zusammenhang mit Korallenmikrostrukturen und unterschiedlichen Mischungsverhältnissen vermeidet.

Der pH-Wert der kalzifizierenden Flüssigkeit (pHcf) wurde aus der Borisotopenzusammensetzung des Korallenskeletts (δ11B-Koralle) gemäß der folgenden Gleichung berechnet. 65,66:

Dabei ist δ11Bsw die Bor-Isotopenzusammensetzung von Meerwasser (39,61 ‰; Foster et al.67) und αB der Isotopenfraktionierungsfaktor (1,0272)68. Die Dissoziationskonstante von Borsäure (pKB) in Meerwasser69 wurde aus der Temperatur (dh mittlerer OiSST), dem Salzgehalt (dh mittlerer EN4) und der Tiefe (Druck) für jeden Probenahmeort berechnet.

Die Carbonationenkonzentration in der kalzifizierenden Flüssigkeit wurde unter Verwendung von B/Ca gemäß der folgenden Gleichung19 berechnet:

Dabei ist [B(OH)4]cf die Konzentration von Borationen in der kalzifizierenden Flüssigkeit, abgeleitet aus δ11B-pHcf und korrigiert um SST, Salzgehalt und Tiefe. KDB/Ca ist der Verteilungskoeffizient für Bor zwischen Aragonit und Meerwasser70, der als Funktion von [H+]57 und \(\left( {{\text{B}}/{\text{Ca}}} \ angepasst wurde. rechts)_{{{\text{CaCO}}_{3} }}\) ist das im Korallenskelett gemessene Elementverhältnis von Bor zu Kalzium. Um \({\left[{\mathrm{B}\left(\mathrm{OH}\right)}_{4}^{-}\right]}_{\mathrm{cf}}\) abzuschätzen, wir Gehen Sie davon aus, dass die Konzentration des gesamten Bors in der kalzifizierenden Flüssigkeit nur vom Salzgehalt abhängt und der des umgebenden Meerwassers entspricht. Gelöster anorganischer Kohlenstoff (DICcf) und Aragonit-Sättigungszustand (Ωcf) in der kalzifizierenden Flüssigkeit wurden anhand von pHcf und [CO32−]cf unter Verwendung des CO2SYS.m-Matlab-Skripts71,72 mit der Dissoziation der Carbonatspezies von Dickson und Millero73 sowie Mehrbach et al. geschätzt. 74, Borat- und Sulfatdissoziation von Dickson69,75 und Aragonitlöslichkeit von Mucci et al.76.

Für Ωcf-Berechnungen wurde angenommen, dass die [Ca2+]-Werte in kalzifizierenden Flüssigkeiten (~ 13 mM) höher sind als die Meerwasserwerte (~ 10,5 mM), basierend auf den Ergebnissen von Sevilgen et al.77. Diese Autoren haben die Ca2+-Konzentration im CF des Wachstumsrands von Stylophora pistillata durch direkte In-vivo-Messungen (Mikrosensoren) gemessen und festgestellt, dass diese Koralle den [Ca2+]-Wert im Vergleich zu den Meerwasserwerten sowohl bei hellen als auch bei dunklen Bedingungen um etwa 2 ± 2 mM erhöhte. Sie beobachteten auch erhebliche Ca2+-Variationen im cf, was auf zeitliche und räumliche Variationen im Ωcf hinweist. Eine erhöhte Ca2+-Konzentration (+ 25 %) in CF wurde auch von DeCarlo et al78 für Pocillopora damicornis mithilfe indirekter Methoden (Raman-Spektroskopie und Borisotope) abgeleitet. Wie jedoch zuvor von Thompson et al.79 getestet, beeinflusst diese [Ca2+]-Hochregulierung im Vergleich zu Meerwasser nur die absolute Größe des Aragonit-Sättigungszustands im CF, nicht die relativen Unterschiede zwischen Kolonien, Standorten oder Zeiträumen. Daher sind wir der Ansicht, dass unsere wichtigsten Erkenntnisse und Schlussfolgerungen zum Aragonit-Sättigungszustand hier unabhängig von der Ca2+-Konzentration sind und dass weitere Studien nützlich wären, um die Kalziumkonzentration in den kalkbildenden Flüssigkeiten massiver Korallen besser zu quantifizieren. Die in Tabelle S1 angezeigten und in dieser Studie diskutierten Ωcf-Werte wurden berechnet, indem kein Unterschied in [Ca2+] zwischen kalzifizierender Flüssigkeit und Meerwasser berücksichtigt wurde. Diese Werte in massiven Korallen würden um etwa 4 Einheiten ansteigen, wenn man bedenkt, dass Ca2+ in Flüssigkeiten um etwa 25 % konzentrierter ist.

Die Unsicherheiten bei pHcf und [CO32−]cf wurden mit dem Bor-Systematikpaket von DeCarlo et al.78 ermittelt und lagen unter 0,03 pH-Einheiten bzw. 74 μmol kg−1. Die Unsicherheiten von DICcf und Ωcf, berechnet mit dem Fehler-m-Skript Matlab80, betrugen weniger als 278 μmol kg−1 bzw. 1,06.

Wichtige Umweltparameter, darunter SST, Salzgehalt, Gesamtalkalität und gelöster anorganischer Kohlenstoff, wurden während der Tara Pacific-Expedition als diskrete Messungen an Korallenstandorten (nur wenige Meter von den Korallenbohrstandorten entfernt) erfasst. Umgebungstemperatur und Salzgehalt des Meerwassers wurden mit einem CTD (± 0,1 °C bzw. ± 0,01) ermittelt, während Meerwasserproben für TA- und DIC-Messungen in 500-ml-Glasflaschen gesammelt wurden. Die ungefilterten Meerwasserproben wurden mit HgCl2 vergiftet und an Bord bei Raumtemperatur gelagert, bevor TA- und DIC-Analysen in der SNAPOCO2-Einrichtung an der Sorbonne-Universität in Paris, Frankreich81, gemäß dem SNAPOCO2-Protokoll82,83 durchgeführt wurden. Rohergebnisse wurden kürzlich in (Lombard et al., 2023)84 beschrieben und sind jetzt in der PANGAEA-Datenbank verfügbar85. Kalibriertes zertifiziertes Referenzmaterial (CRM, Dickson et al.86) wurde regelmäßig analysiert (CRM-Chargen 155, 165, 173 und 182). Die externe Reproduzierbarkeit aus wiederholten Messungen von Standardlösungen betrug für beide Parameter ~ 3 μmol kg−1 (0,15 %). Die gesamte Karbonatchemie des Meerwassers (d. h. pHsw, [CO32−]sw, DICsw und Ωsw) wurde mit dem CO2SYS.m Matlab-Skript72 berechnet. Ähnlich wie SST und Salzgehalt stellen diskrete In-situ-Messungen nur eine Momentaufnahme der Variabilität der Karbonatchemie des Korallenriffs dar, die durch Tages- und Jahreszeitenzyklen beeinflusst wird, die hauptsächlich mit der temperaturbedingten pCO2-Löslichkeit und anderen lokalen Faktoren (z. B. Verweilzeit von) zusammenhängen Gewässer im Riff, Gleichgewicht zwischen Produktion und Atmung). Um diese Einschränkung zu überwinden, verwendeten wir SST aus dem AVHRR-OISSTv2-Datensatz mit einer räumlichen Auflösung von 0,25° × 0,25°87,88, Salzgehalt aus dem EN4-Datensatz bei 1° × 1°89,90 und pHsw-Werte aus dem Operational Mercator Biogeochemisches globales Ozeananalyse- und Vorhersagesystem für Ozeane bei 0,25 × 0,25°, basierend auf In-situ-DIC- und TA-Messungen aus der GLODAPv2-Datenbank91. Die mittleren SST- und Salzgehaltswerte für jeden Standort wurden durch Mittelung der monatlichen Daten von Januar 2010 bis Dezember 2016 (dem Zeitraum, der vom für die geochemischen Analysen gesammelten Korallenanteil abgedeckt wird) berechnet.

Die jährlichen mittleren TA-Werte wurden aus dem Salzgehalt basierend auf der folgenden linearen Gleichung abgeleitet: TA (μmol kg−1) = 2299 × (Salzgehalt/35) für tropische und subtropische Regionen92. Schließlich wurden Meerwasser [CO32−] und Ω mit CO2SYS.m Matlab script72 mit den Werten SST, Salzgehalt, TA und pH berechnet.

Alle Umweltdaten sind in Tabelle S2 und Abb. S1 aufgeführt.

Pearson-Korrelationskoeffizienten wurden verwendet, um den Grad der Korrelation zwischen diskreten Tara-Meerwassermessungen und aus den verschiedenen Datensätzen abgeleiteten Werten zu bewerten. Ausreißer wurden mithilfe des ROUT-Tests identifiziert und, falls vorhanden, ausgeschlossen. Unabhängige T-Tests mit zwei Proben wurden verwendet, um signifikante Unterschiede in den Wachstumsparametern zwischen Porites- und Diploastrea-Proben festzustellen. Die nichtparametrische Rangkorrelation nach Spearman wurde durchgeführt, um die Stärke und Richtung der Assoziation zwischen zwei Rangvariablen zu bestimmen, die in den Abbildungen S1 und S2 dargestellt sind. Rangkorrelationen sortieren Beobachtungen nach Rang und berechnen den Grad der Ähnlichkeit zwischen dem Rang der Variablen. R-Koeffizienten liegen immer zwischen −1 und 1, wobei Werte nahe dem Extremwert auf starke Beziehungen hinweisen. Die Korrelationsmatrizen (Abb. S2) stellen die Paarkorrelation aller Variablen dar (dh Meerwassertemperatur, Salzgehalt und Karbonatchemie, Korallen-CF-Chemie und Wachstumsparameter). Das Signifikanzniveau statistischer Tests wird durch p-Werte (P) ausgedrückt, wobei die Signifikanzschwelle bei 0,05 (5 %) oder 0,001 (1 ‰) definiert ist. Die statistische Datenverarbeitung wurde mit der PRISM-Software durchgeführt.

Alle während dieser Studie generierten oder analysierten Daten sind in der Veröffentlichung oder in den ergänzenden Informationsdateien enthalten. Die Daten werden auch im PANGAEA-Datenrepository öffentlich verfügbar sein.

Pandolfi, JM et al. Globale Verläufe des langfristigen Niedergangs von Korallenriff-Ökosystemen. Wissenschaft 301, 955–958 (2003).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Hughes, TP et al. Globale Erwärmung und wiederkehrende Massenbleiche von Korallen. Natur 543, 373–377 (2017).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Lough, JM, Anderson, KD & Hughes, TP Zunehmender thermischer Stress für tropische Korallenriffe: 1871–2017. Wissenschaft. Rep. 8, 6079 (2018).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Friedlingstein, P. et al. Globaler Kohlenstoffhaushalt 2021. Erdsystem. Wissenschaft. Daten diskutieren. 14, 1–191 (2021).

Google Scholar

Hoegh-Guldberg, O. et al. Der Ozean. Im Klimawandel 2014: Auswirkungen, Anpassung und Verwundbarkeit. Teil B: Regionale Aspekte. Beitrag der Arbeitsgruppe II zum fünften Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (Hrsg. Barros, VR, Field, CB, Dokken, DJ, Mastrandrea, MD, Mach, KJ, Bilir, TE, Chatterjee, M., Ebi, KL, Estrada, YO, Genova, RC, Girma, B., Kissel, ES, Levy, AN, MacCracken, S., Mastrandrea, PR, & White, LL) 1655–1731 (Cambridge University Press, Cambridge, 2014).

Doney, SC, Fabry, VJ, Feely, RA & Kleypas, JA Ozeanversauerung: Das andere CO2-Problem. Annu. Rev. Mar. Sci. 1, 169–192 (2009).

Artikel ADS Google Scholar

Meissner, KJ, Lippmann, T. & Sen Gupta, A. Großräumige Stressfaktoren, die Korallenriffe beeinflussen: Meeresoberflächentemperatur im offenen Ozean und Aragonitsättigung des Oberflächenmeerwassers in den nächsten 400 Jahren. Coral Reefs 31, 309–319 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Jiang, L.-Q., Carter, BR, Feely, RA, Lauvset, SK & Olsen, A. pH-Wert und Pufferkapazität der Oberflächenmeere: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Wissenschaft. Rep. 9, 18624 (2019).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hoegh-Guldberg, O. et al. Korallenriffe unter schnellem Klimawandel und Ozeanversauerung. Science 318, 1737–1742 (2007).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Burton, EA & Walter, LM Relative Niederschlagsraten von Aragonit und Mg-Calcit aus Meerwasser: Temperatur- oder Carbonationenkontrolle?. Geology 15, 111–114 (1987).

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1130%2F0091-7613%281987%2915%3C111%3ARPROAA%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 10" data-doi="10.1130/0091-7613(1987)152.0.CO;2">Artikel ADS CAS Google Scholar

Kleypas, JA et al. Geochemische Folgen von erhöhtem atmosphärischem Kohlendioxid auf Korallenriffe. Science 284, 118–120 (1999).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Mollica, NR et al. Die Versauerung der Ozeane beeinflusst das Korallenwachstum, indem sie die Skelettdichte verringert. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. 115, 1754–1759 (2018).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Allison, N., Cohen, I., Finch, AA, Erez, J. & Tudhope, AW Korallen konzentrieren gelösten anorganischen Kohlenstoff, um die Verkalkung zu erleichtern. Nat. Komm. 5, 5741 (2014).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Cornwall, CE et al. Widerstandsfähigkeit von Korallen und Korallenalgen gegen Ozeanversauerung: Physiologische Kontrolle der Verkalkung unter natürlichen pH-Variabilitäten. Proz. Biol. Wissenschaft. 285, 20181168–20181168 (2018).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Sevilgen, DS et al. Vollständige In-vivo-Charakterisierung der Carbonatchemie an der Verkalkungsstelle in Korallen. Wissenschaft. Adv. 5, eaau7447 (2019).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tambutté, S. et al. Korallenbiomineralisierung: Vom Gen zur Umwelt. J. Exp. Mar. Biol. Ökologisch. 1–2, 58–78 (2011).

Artikel Google Scholar

McCulloch, M., Falter, J., Trotter, J. & Montagna, P. Widerstandsfähigkeit der Korallen gegenüber Ozeanversauerung und globaler Erwärmung durch pH-Hochregulierung. Nat. Aufstieg. Änderung 2, 623–627 (2012).

Artikel ADS CAS Google Scholar

DeCarlo, TM et al. Die Gemeinschaftsproduktion moduliert den pH-Wert des Korallenriffs und die Empfindlichkeit der Verkalkung des Ökosystems gegenüber der Versauerung der Ozeane. J. Geophys. Res. Oceans 122, 745–761 (2017).

Artikel ADS CAS Google Scholar

D'Olivo, JP & McCulloch, MT Reaktion der Korallenverkalkung und der Zusammensetzung der Verkalkungsflüssigkeit auf thermisch induzierten Bleichstress. Wissenschaft. Rep. 7, 2207 (2017).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

McCulloch, MT, D'Olivo, JP, Falter, J., Holcomb, M. & Trotter, JA Korallenverkalkung in einer sich verändernden Welt und die interaktive Dynamik der pH- und DIC-Hochregulierung. Nat. Komm. 8, 15686 (2017).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ross, CL, Falter, JL & McCulloch, MT Aktive Modulation der Karbonatchemie der kalzifizierenden Flüssigkeit (δ11B, B/Ca) und saisonal invariante Korallenverkalkung an subtropischen Grenzen. Wissenschaft. Rep. 7, 13830 (2017).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Thompson, D. et al. Randriffe unter Stress: Physiologische Grenzen machen Galapagos-Korallen anfällig für Ozeanversauerung und thermischen Stress. AGU Adv. 3, e2021AV000509 (2022).

Artikel ADS Google Scholar

Ross, CL et al. Korallenverkalkungsmechanismen in einem sich erwärmenden Ozean und die interaktiven Auswirkungen von Temperatur und Licht. Komm. Erdumgebung. 3, 72 (2022).

Artikel ADS Google Scholar

Veron, JEN Corals of Australia and the Indo-Pacific 656 (Univ of Hawaii Press, 1973).

Google Scholar

McClanahan, TR & Muthiga, NA Veränderungen in der Gemeinschaft und Hinweise auf eine variable Anpassung der Korallen an die Warmwassertemperatur im nördlichen Male-Atoll auf den Malediven. Mar. Pollut. Stier. 80, 107–113 (2014).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Vertino, A., Stolarski, J., Bosellini, FR & Taviani, M. Mittelmeerkorallen im Wandel der Zeit: Vom Miozän bis zur Gegenwart. In The Mediterranean Sea (Hrsg. Goffredo, S. & Dubinsky, Z.) (Springer, 2013).

Google Scholar

Pichon, M. Porites. In Encyclopedia of Modern Coral Reefs: Structure, Form and Process (Hrsg. Hopley, D.) 815–821 (Niederlande, 2011).

Kapitel Google Scholar

Chau, T., Gehlen, M. & Chevallier, F. Globaler Kohlenstoff an der Meeresoberfläche MULTIOBS_GLO_BIO_CARBON _SURFACE_REP_015_008 v3.0 . MOi für Copernicus Marine Service. https://doi.org/10.48670/MOI-00047 (2022).

Bakker, DCE et al. Eine jahrzehntelange Aufzeichnung hochwertiger fCO2-Daten in Version 3 des Surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT). Erdsystem. Wissenschaft. Daten 8, 383–413 (2016).

Artikel ADS Google Scholar

Ross, C., Schoepf, V., Decarlo, T. & McCulloch, MT Mechanismen und saisonale Treiber der Verkalkung in der gemäßigten Korallenregion Turbinaria reniformis an ihren Breitengradgrenzen. Proz. R. Soc. B. 285, 20180215 (2018).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Ross, CL, DeCarlo, TM & McCulloch, MT Umwelt- und physikochemische Kontrollen der Korallenverkalkung entlang eines Breitentemperaturgradienten in Westaustralien. Globus. Biol. ändern 25, 431–447 (2019).

Artikel ADS Google Scholar

Guo, W. Meerwassertemperatur und Pufferkapazität modulieren den pH-Wert der Korallenverkalkung. Wissenschaft. Rep. 9, 1189 (2019).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

D'Olivo, JP, Ellwood, G., DeCarlo, TM & McCulloch, MT Entschlüsselung der langfristigen Auswirkungen der Ozeanversauerung und -erwärmung auf die Korallenbiomineralisierung. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 526, 115785 (2019).

Artikel Google Scholar

Lough, JM & Barnes, D. Umweltkontrollen für das Wachstum der massiven Korallen. Porites. J. Exp. März. Bio. Ökologisch. 245, 225–243 (2000).

Artikel CAS Google Scholar

Furla, P., Galgani, I., Durand, I. & Allemand, D. Quellen und Mechanismen des anorganischen Kohlenstofftransports für Korallenverkalkung und Photosynthese. J. Exp. Biol. 203, 3445–3457 (2000).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Soon, W. & Legates, DR Modulation der Sonneneinstrahlung von Temperaturgradienten vom Äquator zum Pol (Arktis): Empirische Belege für Klimaschwankungen auf mehrdekadischen Zeitskalen. J. Atmos. Sol.-Terr. Physik. 93, 45–56 (2013).

Artikel ADS Google Scholar

Zoccola, D. et al. Klonierung einer Kalziumkanal-α1-Untereinheit aus der riffbildenden Koralle Stylophora pistillata. Gene 227, 157–167 (1999).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Cohen, AL & McConnaughey, TA Geochemische Perspektiven zur Korallenmineralisierung. Rev. Mineral. Geochem. 54, 151–187 (2003).

Artikel CAS Google Scholar

Allemand, D. et al. Biomineralisation in riffbildenden Korallen: Von molekularen Mechanismen zur Umweltkontrolle. CR Palevol 3, 453–467 (2004).

Artikel Google Scholar

Hohn, S. & Merico, A. Quantifizierung der relativen Bedeutung transzellulärer und parazellulärer Ionentransporte für die Verkalkung von Korallenpolypen. Vorderseite. Erdwissenschaft. 2, 37 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Zoccola, D. et al. Bikarbonattransporter in Korallen weisen auf einen Schlüsselschritt in der Entwicklung der Nesseltierverkalkung hin. Wissenschaft. Rep. 5, 9983 (2015).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sinclair, DJ Korrelierte Spurenelement-„Vitaleffekte“ in tropischen Korallen: Ein neues geochemisches Werkzeug zur Untersuchung der Biomineralisierung. Geochim. Kosmochim. Acta 69, 3265–3284 (2005).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Ries, JB Ein physikalisch-chemischer Rahmen zur Interpretation der biologischen Verkalkungsreaktion auf CO2-induzierte Ozeanversauerung. Geochim. Kosmochim. Acta 75, 4053–4064 (2011).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Guillermic, M. et al. Thermischer Stress verringert die Widerstandsfähigkeit von Pocilloporidenkorallen gegenüber der Versauerung der Ozeane, indem er die Kontrolle über die Chemie der kalzifizierenden Flüssigkeit beeinträchtigt. Wissenschaft. Adv. 7, eaba9958 (2021).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schoepf, V., D'Olivo, JP, Rigal, C., Jung, EMU & McCulloch, MT Hitzestress wirkt sich unterschiedlich auf wichtige Verkalkungsmechanismen in Riffbildenden Korallen aus. Korallenriffe 40, 459 (2021).

Artikel Google Scholar

Georgiou, L. et al. pH-Homöostase während der Korallenverkalkung in einem Experiment zur CO2-Anreicherung im freien Ozean (FOCE), flaches Riff von Heron Island, Great Barrier Reef. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. USA 112(43), 13219–13224 (2015).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Comeau, S. et al. Die Resistenz gegenüber der Ozeanversauerung in Korallenriff-Taxa wird durch Akklimatisierung nicht erreicht. Nat. Aufstieg. Änderung 9, 477–483 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Chen, X. et al. Eine Replikationsstudie zu Korallen δ11B und B/Ca und deren Variation in modernen und fossilen Poriten: Auswirkungen auf die Chemie der Korallenverkalkungsflüssigkeit und die pH-Änderungen des Meerwassers im letzten Jahrtausend. Paläozeangr. Paläoklimatol. 36, e2021PA004319 (2021).

Artikel Google Scholar

Kubota, K., Yokoyama, Y., Ishikawa, T., Suzuki, A. & Ishii, M. Rascher Abfall des pH-Werts der Korallenverkalkungsflüssigkeit aufgrund des Einbaus von anthropogenem CO2. Wissenschaft. Rep. 7, 7694 (2017).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wall, M. et al. Die interne pH-Regulierung erleichtert die langfristige Akklimatisierung riesiger Korallen vor Ort an die Kohlendioxidbedingungen vom Ende des Jahrhunderts. Wissenschaft. Rep. 6, 30688 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Buitrago-López, C. et al. Unterschiedliche Populationen und Holobiontenstrukturen von Pocilloporidenkorallen entlang des Gradienten des Roten Meeres zeigen artspezifische Evolutionsverläufe. Mol. Ökologisch. 32(9), 2151–2173 (2023).

Artikel PubMed Google Scholar

Planes, S. et al. Die Tara Pacific-Expedition – Ein ökosystemübergreifender Ansatz zur „-omics“-Komplexität von Korallenriff-Holobionten im Pazifischen Ozean. PLoS Biol. 17, e3000483 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Alaguarda, D. et al. 50 Jahre Geschichte der Mikrobohrgemeinschaft, erforscht durch maschinelles Lernen in einer riesigen Koralle aus Mayotte (Indischer Ozean). Vorderseite. Mar. Sci. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.899398 (2022).

Artikel Google Scholar

Canesi, M. et al. Wachstumsparameter beeinflussen geochemische Proxys in massiven Korallen: Auswirkungen auf Klimarekonstruktionen. Goldschm. Abstr. https://doi.org/10.7185/gold2021.6856 (2021).

Artikel Google Scholar

Cuny-Guirriec, K. et al. Korallen-Li/Mg-Thermometrie: Vorbehalte und Einschränkungen. Chem. Geol. 523, 162–178 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Chalk, TB et al. Kartierung von Korallenverkalkungsstrategien anhand von In-situ-Borisotopen- und Spurenelementmessungen der tropischen Koralle Siderastrea siderea. Wissenschaft. Rep. 11, 472 (2021).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Watanabe, T. et al. Sauerstoffisotopensystematik in Diploastrea heliopora: neues Korallenarchiv des tropischen Paläoklimas. Geochim. Kosmochim. Acta 67(7), 1349–1358 (2003).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Canesi, M. Auswirkungen des globalen Wandels auf massive Porites- und Diploastrea-Korallen im Pazifischen Ozean 212 (Universität Paris-Saclay, 2022).

Google Scholar

Hathorne, EC et al. Ringversuch für Korallen-Sr/Ca- und andere Element/Ca-Verhältnismessungen. Geochem. Geophys. Geosystems 14, 3730–3750 (2013).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Douville, E. et al. Abrupte pH-Änderung der Meeresoberfläche am Ende der jüngeren Dryas im zentralen subäquatorialen Pazifik, abgeleitet aus der Borisotopenhäufigkeit in Korallen (Poriten). Biogeowissenschaften 7, 2445–2459 (2010).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lazareth, CE et al. Intraskelettaler Calcit in einer lebend gesammelten Porites sp.: Auswirkungen auf Umweltproxies und potenziellen Entstehungsprozess. Geochim. Kosmochim. Acta 176, 279–294 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Wu, HC et al. Schwankungen des pH-Werts an der Oberfläche der Ozeane seit 1689 n. Chr. und die jüngste Versauerung der Ozeane im tropischen Südpazifik. Nat. Komm. 9, 2543 (2018).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gutjahr, M. et al. Laborübergreifende Konsistenz im Subpermilbereich für lösungsbasierte Borisotopenanalysen an marinen Karbonaten. Geostand. Geoanal. Res. 45, 59–75 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Hemming, NG & Hanson, GN Borisotopenzusammensetzung und -konzentration in modernen Meereskarbonaten. Geochim. Kosmochim. Acta 56, 537–543 (1992).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Zeebe, RE & Wolf-Gladrow, D. CO2 in Meerwasser: Gleichgewicht, Kinetik, Isotope (Gulf Professional Publishing, 2001).

Google Scholar

Foster, GL, Pogge von Strandmann, PAE & Rae, JWB Bor- und Magnesiumisotopenzusammensetzung von Meerwasser. Geochem. Geophys. Geosystems 11, Q08015 (2010).

Artikel ADS Google Scholar

Klochko, K., Kaufman, AJ, Yao, W., Byrne, RH & Tossell, JA Experimentelle Messung der Borisotopenfraktionierung in Meerwasser. Planet Erde. Wissenschaft. Lette. 248, 276–285 (2006).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Dickson, AG Thermodynamik der Dissoziation von Borsäure in synthetischem Meerwasser von 273,15 bis 318,15 K. Deep Sea Res. Teil Ozeanogr. Res. Brei. 37, 755–766 (1990).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Holcomb, M., DeCarlo, TM, Gaetani, GA & McCulloch, M. Faktoren, die das B/Ca-Verhältnis in synthetischem Aragonit beeinflussen. Chem. Geol. 437, 67–76 (2016).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Lewis, ER & Wallace, DWR Programm für CO2-Systemberechnungen entwickelt. https://www.osti.gov/dataexplorer/biblio/dataset/1464255 (1998).

van Heuven, S., Pierrot, D., Rae, JWB, Lewis, E. & Wallace, DWR MATLAB-Programm für CO2-Systemberechnungen entwickelt. ORNL/CDIAC-105b. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, US-Energieministerium, Oak Ridge, Tennessee (2011).

Dickson, AG & Millero, FJ Ein Vergleich der Gleichgewichtskonstanten für die Dissoziation von Kohlensäure in Meerwassermedien. Tiefseeres. Teil Ozeanogr. Res. Brei. 34, 1733–1743 (1987).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Mehrbach, C., Culberson, CH, Hawley, JE & Pytkowicx, RM Messung der scheinbaren Dissoziationskonstanten von Kohlensäure in Meerwasser bei Atmosphärendruck. Limnol. Ozeanogr. 18, 897–907 (1973).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Dickson, AG Standardpotential der Reaktion: AgCl(s) + ½H2(g) = Ag(s) + HCl(aq) und die Standardsäurekonstante des Ions HSO4– in synthetischem Meerwasser von 273,15 bis 318,15 KJ Chem. Thermodyn. 22, 113–127 (1990).

Artikel CAS Google Scholar

Mucci, A. Die Löslichkeit von Calcit und Aragonit in Meerwasser bei verschiedenen Salzgehalten, Temperaturen und einem Gesamtdruck von einer Atmosphäre. Bin. J. Sci. 283, 780–799 (1983).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Sevilgen, DS et al. Vollständige In-vivo-Charakterisierung der Carbonatchemie an der Verkalkungsstelle in Korallen. Wissenschaft. Adv. 5, eaau7447 (2019).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

DeCarlo, TM, Holcomb, M. & McCulloch, MT Rezensionen und Synthesen: Überprüfung der Borsystematik von Aragonit und ihrer Anwendung auf die Korallenverkalkung. Biogeowissenschaften 15, 2819–2834 (2018).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Thompson, D. et al. Randriffe unter Stress: Physiologische Grenzen machen Galapagos-Korallen anfällig für Ozeanversauerung und thermischen Stress. AGU Adv. 3, e2021AV000509 (2022).

Artikel ADS Google Scholar

Orr, JC, Epitalon, J.-M., Dickson, AG & Gattuso, J.-P. Routinemäßige Unsicherheitsausbreitung für das marine Kohlendioxidsystem. Mar. Chem. 207, 84–107 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Gorsky, G. et al. Erweiterung der Tara Oceans-Protokolle für laufende, ökosystemare Probenahmen an der Ozean-Atmosphäre-Grenzfläche während der Tara Pacific-Expedition (2016–2018). Vorderseite. Mar. Sci. 6, 750 (2019).

Artikel Google Scholar

Edmond, JM Hochpräzise Bestimmung der Titrationsalkalität und des Gesamtkohlendioxidgehalts von Meerwasser durch potentiometrische Titration. Tiefseeres. Ozeanogr. Abstr. 17, 737–750 (1970).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Dickson, AG & Goyet, C. Handbuch der Methoden zur Analyse der verschiedenen Parameter des Kohlendioxidsystems im Meerwasser. Version 2. https://www.osti.gov/biblio/10107773 (1994).

Lombard, F. et al. Offene wissenschaftliche Ressourcen der Tara Pacific-Expedition durch Korallenriffe und Ökosysteme der Oberflächenozeane. Wissenschaft. Daten 10, 324. https://doi.org/10.1038/s41597-022-01757-w (2023).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Douville, E. et al. Datensatz zur Meerwasserkarbonatchemie, gesammelt während der Tara Pacific Expedition 2016–2018. PANGAEA, https://doi.org/10.1594/PANGAEA.944420.

Dickson, AG Sabine, CL & Christian, JR (Hrsg.) Guide to Best Practices for Ocean CO2 Measurements Vol. 3, 191 (North Pacific Marine Science Organization, PICES Special Publication, 2007).

Reynolds, RW et al. Tägliche hochauflösende gemischte Analysen der Meeresoberflächentemperatur. J. Clim. 20, 5473–5496 (2007).

Artikel ADS Google Scholar

Banzon, V., Smith, TM, Chin, TM, Liu, C. & Hankins, W. Eine Langzeitaufzeichnung der gemischten Satelliten- und In-situ-Meeresoberflächentemperatur für Klimaüberwachung, Modellierung und Umweltstudien. Erdsystem. Wissenschaft. Daten 8, 165–176, (2016).

Artikel ADS Google Scholar

Good, SA, Martin, MJ & Rayner, NA EN4: Qualitätskontrollierte Ozeantemperatur- und Salzgehaltsprofile und monatliche objektive Analysen mit Unsicherheitsschätzungen. J. Geophys. Res. Oceans 118, 6704–6716 (2013).

Artikel ADS Google Scholar

Huang, B. et al. Verbesserungen der täglichen optimalen Interpolation der Meeresoberflächentemperatur (DOISST) Version 2.1. J. Clim. 34, 2923–2939 (2021).

Artikel ADS Google Scholar

Lauvset, SK et al. Eine aktualisierte Version des globalen biogeochemischen Datenprodukts für das Innere der Ozeane, GLODAPv2.2021. Erdsystem. Wissenschaft. Daten 13, 5565–5589 (2021).

Artikel ADS Google Scholar

Takatani, Y. et al. Beziehungen zwischen der Gesamtalkalität im Oberflächenwasser und der dynamischen Höhe der Meeresoberfläche im Pazifischen Ozean. J. Geophys. Res. Oceans 119, 2806–2814 (2014).

Artikel ADS Google Scholar

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Wir bedanken uns sehr für die logistische und wissenschaftliche Unterstützung der lokalen oder regionalen Mitarbeiter aus den pazifischen Inselstaaten, in denen die Korallenproben durchgeführt wurden. Besonderer Dank geht an die Tara Ocean Foundation, die Besatzung des R/V Tara und die Teilnehmer der Tara Pacific Expedition (https://doi.org/10.5281/zenodo.3777760). Wir danken den folgenden Institutionen für ihr Engagement für ihre finanzielle und wissenschaftliche Unterstützung, die diese einzigartige Tara Pacific Expedition ermöglicht hat: CNRS, PSL, CSM, EPHE, Genoscope, CEA, Inserm, Université Côte d'Azur, ANR, agnès b ., UNESCO-IOC, Veolia Foundation, Prince Albert II de Monaco Foundation, Région Bretagne, Billerudkorsnas, AmerisourceBergen Company, Lorient Agglomération, Oceans by Disney, L'Oréal, Biotherm, France Collectivités, Fonds Français pour l'Environnement Mondial ( FFEM), Etienne Bourgois und die Teams der Tara Ocean Foundation. Ohne die kontinuierliche Unterstützung der beteiligten Institute gäbe es Tara Pacific nicht. Die analytischen Messungen wurden auf der PANOPLY-Plattform (IPSL) durchgeführt. Die TA- und DIC-Daten wurden in der SNAPO-CO2-Serviceeinrichtung im LOCEAN-Labor analysiert und von CNRS-INSU und OSU Ecce-Terra unterstützt. Dieses Manuskript profitierte stark von den konstruktiven Vorschlägen und Korrekturen zweier anonymer Gutachter. Dies ist der wissenschaftliche Beitrag Nr. von Ismar-CNR Bologna. 2076 und Tara Pacific-Beitrag Nr. 32. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse der CEA-CSM-Konvention unterstützt.

Labor für Klima- und Umweltwissenschaften, LSCE/IPSL, UMR 8212 CEA-CNRS-UVSQ, Université Paris-Saclay, 91191, Gif-Sur-Yvette, Frankreich

Marine Canesi, Eric Douville, Louise Bordier, Arnaud Dapoigny und Gninwoyo Eric Hermann Coulibaly

Wissenschaftliches Zentrum Monaco, 8 Quai Antoine Ier, 98000, Monaco-Stadt, Monaco

Marine Canesi, Denis Allemand, Didier Zoccola und Stéphanie Reynaud

LIA ROPSE, International Associated Laboratory University of Côte d'Azur – Monaco Scientific Center – U FR, Monaco City, Monaco

Marine Canesi, Denis Allemand, Didier Forcioli, Paola Furla, Eric Gilson, Didier Zoccola und Stéphanie Reynaud

Institut für Polarwissenschaften (ISP), CNR, Via Gobetti 101, 40129, Bologna, Italien

Paolo Montagna

Zoologische Station Anton Dohrn, Villa Comunale, 80121, Neapel, Italien

Paolo Montagna und Marco Taviani

Institut für Meereswissenschaften (ISMAR), CNR, Via Gobetti 101, 40129, Bologna, Italien

Marco Taviani

Institut für Paläobiologie, Polnische Akademie der Wissenschaften, 00818, Warschau, Polen

Jarosław Stolarski

CEA, List, Universität Paris-Saclay, Palaiseau, Frankreich

Anne-Catherine Simon & Mathieu Agelou

LOCEAN/IPSL-Labor, Sorbonne-Universität-CNRS-IRD-MNHN, 75005, Paris, Frankreich

Jonathan Fin & Nicolas Metzl

Exzellenzlabor „CORAIL“, PSL Research University: EPHE-UPVD-CNRS, USR 3278 CRIOBE, Universität Perpignan, 66100, Perpignan, Frankreich

Guillaume Iwankow, Serge Planes, Bernard Banaigs und Emilie Boissin

Tara Ocean Foundation, Tara Base, 75012, Paris, Frankreich

Clémentine Moulin & Romain Troublé

Villefranche Sur Mer Institute of the Sea, Villefranche Oceanography Laboratory, Sorbonne University, 06230, Villefranche-sur-Mer, Frankreich

Fabien Lombard

School of Marine Sciences, University of Maine, Orono, ME, USA

William Bourdin und Emmanuel Boss

Shimoda Marine Research Center, Universität Tsukuba, Shimoda, Shizuoka, Japan

Sylvain Agostini

Institut für Biologie der Ecole Normale Supérieure (IBENS), Ecole Normale Supérieure, CNRS, INSERM, Université PSL, 75005, Paris, Frankreich

Chris Bowler

CNRS, Roscoff Biological Station, AD2M, UMR 7144, ECOMAP, Sorbonne University, 29680, Roscoff, Frankreich

Colomban de Vargas

Abteilung für Erd- und Planetenwissenschaften, Weizmann Institute of Science, 76100, Rehovot, Israel

Michel Flores

Institut für Krebs- und Altersforschung (IRCAN), Nizza, Frankreich

Didier Forcioli, Paola Furla und Eric Gilson

Abteilung für medizinische Genetik, CHU, Nizza, Frankreich

Eric Gilson

CNRS, Labor für Ökogeochemie benthischer Umgebungen (LECOB), Ozeanologisches Observatorium Banyuls, Universität Sorbonne, 66650, Banyuls sur Mer, Frankreich

Pierre E. Galand

Europäisches Labor für Molekularbiologie, Europäisches Bioinformatik-Institut (EMBL-EBI), Wellcome Trust Genome Campus, Hinxton, Cambridge, CB10 1SD, Großbritannien

Stéphane Pesant

Departement Biologie, Institut für Mikrobiologie und Schweizerisches Institut für Bioinformatik, Vladimir-Prelog-Weg 4, 8093, Zürich, Schweiz

Shinichi Sunagawa

School of Biological and Chemical Sciences, Ryan Institute, University of Galway, University Road, H91 TK33, Galway, Irland

Olivier P. Thomas

Abteilung für Mikrobiologie, Oregon State University, 220 Nash Hall, Corvallis, OR, 97331, USA

Rebecca Vega Thurber

Fachbereich Biologie, Universität Konstanz, 78457, Konstanz, Deutschland

Christian R. Voolstra

Metabolische Genomik, Genoskop, François-Jacob-Institut, CEA, CNRS, Universität Evry, Université Paris-Saclay, 91057, Evry, Frankreich

Patrick Wincker

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Alle Autoren beteiligten sich an der Diskussion und Überarbeitung des Manuskripts.

Korrespondenz mit Marine Canesi.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Canesi, M., Douville, E., Montagna, P. et al. Unterschiede in der Hochregulierung der Karbonatchemie langlebiger Riffkorallen. Sci Rep 13, 11589 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-37598-9

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Eingegangen: 20. Oktober 2022

Angenommen: 23. Juni 2023

Veröffentlicht: 18. Juli 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-37598-9

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