HomeOnderwerpenKoralen algemeenHoe koralen zich voeden, deel 1

Hoe koralen zich voeden, deel 1

Door Tim Wijgerde, M.Sc., Dr. Fanny Houlbrèque en Dr. Christine Ferrier- Pagès.
Verschenen in Cerianthus, oktober 2011

Koralen hebben verschillende manieren ontwikkeld om zich te kunnen voeden. Zij ontvangen energie en bouwstoffen via fotosynthese in hun symbiotische algen, en door deeltjes en opgeloste stoffen uit het water op te nemen. Een goed begrip hiervan draagt bij aan het succesvol houden van deze dieren. Lees nu meer over de belangrijkste voedingsbronnen van koralen!

Koralen zijn fascinerende dieren; hoewel ze een simpel uiterlijk hebben, zijn deze oeroude organismen zeer complex. Dit geldt ook voor de manieren waarop ze zich voeden; de laatste jaren zijn wetenschappers veel te weten gekomen over deze processen. Hoewel veel koraalsoorten symbiotische algen huisvesten die hen van energie voorzien, zijn extra bouwstoffen nodig om te kunnen groeien. Een gezegde onder wetenschappers luidt; "a fed coral is a happy coral" (een gevoed koraal is een gelukkig koraal). Volgens de laatste inzichten blijkt deze opmerking een schot in de roos te zijn. Lees nu meer over de belangrijkste voedselbronnen van koralen, en het cruciale belang hiervan voor het leven van deze mariene ongewervelden.


Autotrofie en heterotrofie

Het leven op aarde wordt door biologen altijd in systematische groepen onderverdeeld; dit gebeurt op basis van uiterlijke kenmerken (bv. vogels en zoogdieren), levenswijzen (dagactief of nachtactief) of de aard van levende cellen (plantaardige of dierlijke cellen). Een vierde voorbeeld is indeling op basis van stofwisseling; deze kan autotroof of heterotroof zijn. Deze termen worden vaak gebruikt in de aquariumwereld, met name wanneer wordt gesproken over bacteriën.

Autotrofie betekent dat een organisme organische stoffen (zoals koolhydraten) vanuit anorganische stoffen (zoals CO2 en bicarbonaat) opbouwt. Voorbeelden zijn planten, die CO2 omzetten in koolhydraten door gebruik te maken van zonne-energie, of zwavelbacteriën, die de chemische energie uit zwavel gebruiken om CO2 om te zetten in organische stoffen. Men spreekt in deze gevallen bij planten van fotoautotrofie (foto: licht, auto: zelf en trofie: voedend) en bij bacteriën van chemoautotrofie (chemo: chemische reactie). Een ander woord voor fotoautotrofie is fotosynthese, een ander woord voor chemoautotrofie is chemosynthese. Autotrofe organismen worden ook wel primaire producenten genoemd, omdat zij de eerste schakel zijn in de voedselketen die leidt tot de productie van biomassa uit anorganische stoffen.
Heterotrofie betekent dat organismen direct gebruikmaken van organische stoffen, die of in het milieu aanwezig zijn, of door autotrofe organismen zijn geproduceerd. Het consumeren van planten door dieren zoals slakken of koeien is een vorm van heterotrofe voeding. Uit CO2 zijn eerst koolhydraten geproduceerd via zonlicht, die de planten hebben omgezet in organische biomassa; deze wordt vervolgens weer opgegeten en omgezet in dierlijke biomassa.

Koralen; zowel heterotroof als autotroof?

Koralen zijn wat dit betreft complexer; de dieren zelf zijn heterotroof en eten onder andere plankton, wat een organische voedingsbron is. Hiernaast ontvangen veel soorten koolhydraten van hun symbiotische algen. Ook dit is ten opzichte van de koralen een heterotrofe voedingsbron. De symbiotische algen uit het genus Symbiodinium, die vaak zoöxanthellen worden genoemd, produceren deze koolhydraten via fotosynthese. Hoewel koralen zelf dus net als alle andere dieren heterotroof zijn, vinden zowel hetero- als autotrofe processen in hun weefsels plaats. Een nieuw voorgestelde term door wetenschappers is daarom ook polytroof (poly: veel, meerdere), en geeft goed de diverse aard weer van de manier waarop koralen zich voeden.

Energie en bouwstoffen

De koolhydraten die zoöxanthellen aan koralen leveren kunnen tot 95% in de dagelijkse energiebehoefte voorzien. Deze energie wordt grotendeels gebruikt om continu calcium- en bicarbonaationen uit te scheiden, waardoor een skelet wordt opgebouwd (zie het koraalwetenschap.nl archief voor meer informatie). Deze dient vooral als schuilplaats voor roofdieren zoals vissen. Helaas zijn koolhydraten niet voldoende om dierlijk weefsel op te bouwen; hiervoor zijn andere belangrijke elementen nodig, zoals stikstof (N), fosfor (P) en zwavel (S). Deze elementen krijgen koralen binnen door plankton en detritus uit het water te vangen, en door opgeloste stoffen uit het water op te nemen. Dit levert tevens 5-35% op van de dagelijkse energiebehoefte van koralen. Verder is heterotrofie essentieel voor koralen die gebleekt zijn tijdens warme zomers, en voor soorten die weinig licht ontvangen op grotere diepte of in troebel water. Ook is heterotrofie de enige vorm van voeding voor koralen zonder zoöxanthellen, zoals veel zachte koralen (zoals Dendronephthya sp.) en een aantal steenkoralen (zoals Tubastrea sp.). Recente onderzoeken tonen aan dat de wisselwerking tussen autotrofie en heterotrofie, dus licht en voeding, zorgt voor het succes van goede koraalgroei.

Een grote diversiteit aan voedingsbronnen

De manieren waarop koralen zich voeden zijn zeer divers; koralen ontvangen koolhydraten van zoöxanthellen, nemen talloze stoffen zoals stikstof, fosfor en calcium op uit het water en vangen plankton en detritus. Hieronder worden de verschillende bronnen uitgebreider toegelicht.

- fotosynthese
Het overgrote deel van het energiebudget van de meeste steenkoralen is afkomstig uit fotosynthese. De omzet van anorganisch CO2 naar organische koolhydraten is een complex biochemisch proces, en kan worden opgedeeld in twee fasen. In figuur 3 zijn schematisch de hoofdcomponenten weergegeven, welke men photosystem I en II heeft genoemd. Ze verlopen in omgekeerde volgorde, omdat ze ook op die manier ontdekt zijn. De essentie is dat een pigment in de zoöxanthellen (net als in wieren en hogere planten), chlorofyl genaamd, zonlicht absorbeert en hierbij een elektronenstroom opwekt die leidt tot energieproductie. De energie van de stroomkring zorgt weer voor de aanmaak van koolhydraten.
Chlorofyl is een eiwit wat opgeslagen ligt in de chloroplasten van zoöxanthellen; dit zijn de celorgaantjes waar fotosynthese plaatsvindt. De chloroplasten bevatten op hun beurt weer kleinere structuren, thylakoϊden. Deze compartimenten vormen het uiteindelijke centrum waar water wordt opgesplitst in zure deeltjes en zuurstof. Dit wordt weergegeven in onderstaande reactie:
2H2O --> 4H+ + O2 + 4e-
Aangezien hiervoor licht benodigd is, noemt men dit de lichtreactie. Bij de splitsing van water komen ook elektronen vrij; deze elektronenstroom leidt uiteindelijk tot de productie van ATP (adenosinetrifosfaat) en NADPH (nicotinamide-adenine-dinucleotide fosfaat). Deze stoffen zijn nodig voor de omzetting van koolstofdioxide naar koolhydraten, die uiteindelijk de voedselvoorziening voor zowel de algen als de koralen vormen. Deze laatste serie van reacties noemt men de donkerreacties (of Calvincyclus), omdat hiervoor geen licht benodigd is. Ze vinden ook overdag plaats.

Wanneer alle fotosyntheseprocessen worden samengevat wordt de vereenvoudigde reactie als volgt weergegeven:
6CO2 + 6H2O --> C6H12O6 + 6O2
Deze reactie levert dus koolhydraten en zuurstof op, die vervolgens door de zoöxanthellen deels worden doorgegeven aan het koraalweefsel. Zowel algen als koralen verbranden deze suikers weer, die de nodige energie opleveren. Wanneer dat gebeurt, verloopt bovenstaande reactie andersom. Voor steenkoralen levert dit 30-95% van de dagelijkse benodigde energie, waarvan een groot gedeelte wordt gebruikt om het skelet op te bouwen (zie verder in dit artikel).
Het verbranden van koolhydraten veroorzaakt het uitademen van koolstofdioxide en water, en zorgt ervoor dat de pH in het aquarium 's nachts behoorlijk daalt van bv. 8.2 naar 7.8. Ook algen, wieren en hogere planten ademen 's nachts CO2 uit. Dit veroorzaakt soms sterfte in aquaria of natuurlijke wateren, vooral tijdens de zomer; warmer water bevat namelijk minder zuurstof. Een goede beluchting van het aquarium is dus noodzakelijk.


wijgerde-koralenvoeding--fig3Soms wordt teveel zuurstof geproduceerd; dit is schadelijk voor alle levende cellen, omdat een gedeelte van deze moleculen wordt omgezet in radicalen. Dit zijn zuurstofmoleculen die teveel elektronen bezitten, en daarom reageren ze graag met andere stoffen. Dit leidt tot schade aan het DNA en andere delen van de levende cel. Koralen hebben hiertegen een mooie strategie ontwikkeld, door schadelijke zoöxanthellen uit te stoten die deze radicalen produceren. Er zijn twee hoofdoorzaken waardoor dit kan ontstaan; soms stoten koralen hun symbiotische algen uit als reactie op een hoge mate van fotosynthese. Dit gebeurt soms in het aquarium,als we bijvoorbeeld te snel overschakelen van T5-naar HQI-verlichting. Het is dus belangrijk om koralen langzaam te laten wennen aan nieuwe en sterkere verlichting.

Als tweede bleken veel koraalsoorten bij watertemperaturen van 30°C en hoger;dit komt omdat bij deze temperaturen de zoöxanthellen beschadigd raken. De thylakoïdmembranen in de chloroplasten vallen hierdoor uiteen, waardoor veel zuurstofradicalen het koraalweefsel invloeien. Ook dit leidt tot het uitstoten van zoöxanthellen. Bepaalde zoöxanthellen zijn bestand tegen temperaturen tot 32°C, en dit verklaart waarom sommige koralen niet bleken tijdens een warme zomer (zie archief).
Na bleking, of 'bleaching', moeten koralen binnen korte tijd hun algenpopulaties herstellen. In de natuur verloopt dit herstel gelukkig vaak met succes. In het aquarium gebeurt dit soms ook; dit komt mogelijk doordat vrij levende zoöxanthellen opnieuw worden opgenomen via de maagholte. Veel koraallarven doen dit ook voordat ze veranderen in primaire poliepen(zie archief).
Koralen die in diepere wateren leven, of koralen die überhaupt geen zoöxanthellen hebben, zullen veel meer energie moeten halen uit plankton, detritus en opgeloste stoffen. Dit is ook precies wat men gevonden heeft voor deze soorten.

Tot zover dit eerste deel van het artikel van Tim Wijgerde. Volgende maand deel 2…

Ga naar boven