The role of Phyllophora crispa (HUDSON) P.S. DIXON 1964 mats (Rhodophyta) as hotspots for sessile invertebrate biodiversity in the Mediterranean Sea

Abstract

Das durch seine geografisch isolierte Lage und geologische Geschichte gekennzeichnete Mittelmeer beherbergt mehr als 17.000 eukaryotische Meeresarten, von denen die meisten in Ökosystemen konzentriert sind die als Biodiversitäts-Hotspots anerkannt sind, wie z.B. Seegraswiesen und Coralligène. Die assoziierten benthischen Organismen dieser Biodiversitäts-Hotspots sind in der Regel auf Schlüsselarten angewiesen, welche Siedlungsraum bereitstellen und ökologische Nischen für eine diverse Gemeinschaft schaffen. Daher werden diese Arten auch als Ökosystemingenieure bezeichnet. Einer der wichtigsten und am besten untersuchten Ökosystemingenieure im Mittelmeer ist das Seegras Posidonia oceanica, welches mehr als 1.000.000 ha entlang des Mittelmeerschelfs bedeckt. Viele gut untersuchte und anerkannte Hotspots sind durch Klimawandel und lokale Auswirkungen bedroht, wie z.B. die oben genannten P. oceanica Wiesen, was zu einem Rückgang von 34 % dieses Lebensraums in den letzten 50 Jahren geführt hat. Kürzlich wurden in einigen Gebieten des Mittelmeeres ausdauernde, mattenbildende Rotalgen, die zuvor für das Schwarze Meer und mehrere atlantische Standorte beschrieben wurden, an verschiedenen Standorten beschrieben. Pilotstudien weisen darauf hin, dass benthische Matten, die von der kaum untersuchten fleischigen Rotalge Phyllophora crispa gebildet werden, auch eine große Vielfalt an sessilen Organismen beherbergen. Beispielsweise sind einige der wichtigsten sessilen Taxa, die kürzlich in diese Matten gefunden wurden, serpulide Polychaeten und Bryozoen, die in dichten epiphytischen Gemeinschaften auf den Rotalgen-Thalli leben. Es fehlt jedoch ein ganzheitlicher Überblick über die zugehörigen Taxa, welcher die sessile Gemeinschaft, ihre Häufigkeit, ihren Artenreichtum und ihre räumliche Variation umfasst. Darüber hinaus ist die besondere Rolle von P. crispa als Ökosystemingenieur und seine Fähigkeiten, die Umweltbedingungen für benthische Organismen zu gestalten, noch unbekannt. Um diese Lücken zu schließen und das Potenzial von P. crispa als neuartigen Biodiversitäts-Hotspot zu bewerten, führten wir im nördlichen Tyrrhenischen Meer eine in situ Studie durch, welche zum ersten Mal eine vergleichende Analyse der damit verbundenen sessilen Gemeinschaften umfasste, sowie die Umweltgradienten innerhalb von P. crispa Matten und P. oceanica Wiesen analysierte. Die bewerteten Umweltfaktoren waren O2-Konzentration, pH-Wert, Chl α, Wasserbewegung, Temperatur und Lichtintensität. Wir haben vergleichend und gleichzeitig in P. crispa Matten, in benachbarten P. oceanica Seegraswiesen, auf benachbarten unbewachsenen felsigen Substraten und in der direkt darüber liegenden Wassersäule gemessen. Wir zeigen, dass die Biodiversität festsitzender Organismen in diesen Rotalgenmatten sehr hoch ist und die der benachbarten Seegraswiesen übersteigt. Wir haben 312 verschiedene sessile Phänotypen (zugehörig zu neun höheren Taxa) sowohl für P. crispa als auch für P. oceanica aufgezeichnet; 223 traten auf P. crispa Matten und 179 auf P. oceanica Pflanzen auf. Ungefähr 25 % mehr Phänotypen wurden in P. crispa Matten gefunden als in den benachbarten P. oceanica Seegraswiesen. Die am häufigsten vorkommenden Taxa auf P. crispa waren Bryozoen, Foraminiferen und serpulide Polychaeten. Detaillierte Analysen dieser Taxa bestätigten signifikant höhere Anzahlen von Phänotypen und Individuen- bzw. Koloniedichten in P. crispa Matten als in P. oceanica Wiesen. Die Gesamtdichte der sessilen Organismen war auf P. crispa dreimal höher als auf P. oceanica. Berechnungen klassischer Diversitätsindizes deuten ferner darauf hin, dass P. crispa ein Hotspot für sessile benthische Diversität ist, vergleichbar mit traditionellen Hotspots, wie Seegraswiesen oder Coralligène im Mittelmeerraum. Wir zeigen weiter, dass P. crispa die Wasserbewegung und die Lichtverhältnisse im Vergleich zum überlagernden Wasser signifikant reduziert. Überraschenderweise erhöhte P. crispa die Wassertemperatur um 0,3 °C, während die Wassertemperatur in P. oceanica und auf nackten felsigen Substraten um 0,5 °C reduziert wurde. P. crispa Matten zeigten auch höhere O2- und Chl α-Konzentrationen, während der pH-Wert niedriger war als in P. oceanica Wiesen. Unsere Ergebnisse implizieren, dass P. crispa-Matten eine außergewöhnlich hohe Diversität assoziierter sessiler Organismen beherbergen, die der von Seegraswiesen mindestens gleichwertig ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die untersuchten Rotalgenmatten in Zeiten von Umweltveränderungen und dem Verlust klassischer Biodiversitäts-Hotspots als alternative Lebensräume und temporäre Biodiversitätsreservoirs für sesshafte Organismen fungieren können. Die überregionale Verbreitung von P. crispa, sowie die weitere Untersuchung der assoziierten mobilen Fauna müssen in zukünftigen Forschungsanstrengungen angegangen werden.