Reddingsboei voor het koraal

David Vaughan steekt zijn rechterarm tot aan de elleboog in een van de negen bakken waarin in een razende vaart duizenden piepkleine koraalkolonies in de luwte kunnen groeien. "En dit is het spannende gedeelte. Ben je klaar?", vraagt hij, terwijl hij alle moeite heeft om boven het aanhoudende gesis uit te komen van gefilterd zout water dat door een maaswerk van buisjes en darmpjes in het ondiepe, tafelgrote vat van glasvezel sputtert.

Dr. Vaughan (61), marien bioloog en directeur van het Mote Tropical Research Laboratory in de Florida Keys, raapt een stukje platte rots van de bodem op. Op het oppervlak heeft zich een bruine kolonie hersenkoraal gevormd van zo'n 20 centimeter breed. De typische vlezige, kronkelige structuren bedekken zowat de volledige steen.

Een jaar geleden begon het allemaal met vier centimeter brede koraalfragmenten die met een bandzaag uit dezelfde ouderkolonie waren gesneden. Je zou denken dat er een soort groei-elixir aan te pas is gekomen, want het 'koraalzaad' groeide zowat 25 keer sneller dan het in de natuur zou doen. En toen die minikolonies een paar centimeter van elkaar op de rots gelegd werden, begonnen ze zich al snel te verspreiden en gingen ze over in elkaar, om één organisme zo groot als een pompelmoes te vormen, dat nog altijd groeit.

Andere koraalsoorten uit koraalzaad uit het lab van Mote ontwikkelden zich zelfs tot 50 keer sneller dan normaal.

Dr. Vaughan en een bioloog van zijn team, Christopher Page, zeggen dat die techniek om snel koraal aan te maken - de zogeheten microfragmentatie - het eventueel mogelijk maakt rifvormend koraal en masse te produceren, om het vervolgens te transplanteren in dode of stervende riffen die er eeuwen over deden om zich te vormen. Op die manier zou het alarmerende verlies van koralen in de Florida Keys en elders misschien vertraagd of zelfs omgekeerd kunnen worden.

"Dit is echt", zegt dr. Vaughan. "Dit kan een oplossing zijn."

Ook andere wetenschappers zijn opgewonden. Elders in de wereld worden nog pogingen ondernomen om nieuw koraal te kweken, "maar dit is met voorsprong het meest veelbelovende restauratieproject dat ik ken", zegt Billy Causey, een koraalexpert die voor de National Oceanic and Atmospheric Administration toezicht houdt op alle federale koraalreservaten in het zuidoosten van de Verenigde Staten, de Golf van Mexico en de Caraïben. "Dave en Chris kopen tijd voor ons", zegt hij. "Dit zal de koralen behouden tot we begrijpen wat er op ruimere schaal misgaat."

Maar ook het vrolijke optimisme van dr. Vaughan heeft zijn limieten. Een kwart van alle koraalriffen in de wereld is de voorbije decennia verdwenen. De wetenschappers van Mote zeggen dat niemand kan voorspellen wat er zal gebeuren als de oceanen blijven opwarmen, de vervuiling en de verzuring toenemen, overbevissing vissoorten decimeert die gunstig zijn voor het koraal en afvloeiing van het landwater de hoeveelheid broodnodig zonlicht beperkt op de bodem.

"We weten niet of dit de ultieme oplossing is", zegt Page. "In het ergste geval kopen we er tijd mee. In het beste geval kunnen we op termijn het ecosysteem herstellen."

Levende rotsen

Dr. Vaughan en Page houden zich al drie jaar bezig met 'massieve' koralen, de soorten die het grootste deel van de structuren produceren op een levend rif. Die koralen blijken minder kwetsbaar dan andere soorten voor de effecten van de stijgende zeetemperatuur, de verontreiniging en de veranderingen in de chemische samenstelling van het water.

Maar anders dan snel groeiende koralen groeien massieve soorten zoals hersen- en sterkoraal slechts 5 centimeter per jaar in een natuurlijke omgeving - zo traag dat ze de bijnaam levende rotsen kregen.

Wetenschappers en experts inzake mariene aquacultuur kweken voor de kust met succes 'Acropora cervicornis' en andere vormen van vertakt koraal die later worden uitgezet in de natuur. Maar tot nog toe smoorde de trage groei van massieve koralen alle inspanningen om voldoende grote hoeveelheden van die soorten aan te maken om riffen daadwerkelijk te restaureren.

De 'eurekavergissing'

Het onderzoekscentrum dat dr. Vaughan leidt, ziet er meer uit als een olieraffinaderij dan als een laboratorium. Een pomp haalt eeuwenoud zeewater boven dat vastzit in de poreuze kalksteen 25 meter onder de grond. Eerst wordt dat water behandeld in twee glasvezelvaten van 4 kubieke meter om er alle ammoniak, kooldioxide en waterstofsulfide uit te halen. Daarna vloeit het door pvc-buisjes in 30 glasvezelvaten van 0,7 kubieke meter die buiten opgesteld staan. Een fijnmazige overkapping beschermt ze tegen de subtropische zon.

In negen van die vaten groeien meer dan 7.000 hersen-, ster-, boulder- en moundingkoralen in nette rijen en op verschillende ondergronden: cementplakken, speciaal gemaakte keramische plaatjes, tegels uit de plaatselijke doe-het-zelf. Allemaal groeiden ze uit een microfragment zo groot als een potloodgommetje.

Dr. Vaughan kreeg het idee voor microfragmentering acht jaar geleden. Hij verhuisde kolonies 'Acropora palmata' van het ene naar het andere aquarium in zijn lab. Hij reikte naar de bodem van het vat om een kolonie op te pikken die op een betonplak van 5 centimeter groeide.

"Een deel van de kolonie was over de achterkant gegroeid en zat vast aan de bodem van het aquarium", zegt hij. Toen hij het vastgreep "brak het af en bleven er twee of drie poliepen achter. Ik dacht dat ik ze had gedood. Ik draaide de plak om."

Een week later viel zijn blik op de achtergelaten poliepen - de individuele slangvormige, genetisch identieke organismen die samen een koraalkolonie vormen - op de bodem van het aquarium. "Ik zag dat die één tot drie poliepen nu vijf tot zeven poliepen waren", zegt hij. "Ze waren niet alleen blijven leven, ze waren gegroeid en waren verdubbeld in omvang."

Dat was, zegt hij, "mijn eurekavergissing". Hij sneed nog een paar poliepen van de originele kolonie en plaatste ze op andere plakken. "En ze groeiden als kool. Het koraal lijkt zichzelf snel te willen herstellen, het verloren terrein opnieuw te bezetten voor iets anders het kan innemen."

Maar pas toen Page in dienst kwam in 2011, ging dr. Vaughan dat inzicht toepassen op de grootschalige productie van massieve koralen.

Page (29) had als tiener koralen gekweekt. Hij wist dat hobbyisten en verkopers van levend koraal het heel gewoon vinden om kolonies op te splitsen in kleinere delen om te verkopen of te ruilen. "Het was dus mogelijk", zegt hij. "Ik had het gedaan als hobbyist. Nu kreeg ik de kans om dat op veel grotere schaal toe te passen en om iets groots te verwezenlijken."

Drie jaar later, zegt hij, kan hij in vier dagen 1.000 microfragmenten van een vierkante centimeter kweken. En met meer ruimte en budget, benadrukt hij, "is the sky the limit".

Zullen de gekweekte koralen overleven in de natuur? Eerdere tests waren bemoedigend. Meer dan een jaar nadat ze werden getransplanteerd naar testplekken voor de kust, groeien 134 van de 150 uit microfragmenten ontstane kolonies nog steeds aan, zegt Page.

Vorig jaar plantte hij acht fragmenten hersenkoraal op achttien dode koraalhoofden - kolonies van genetisch identieke poliepen. Ze waren allemaal zo'n 13 centimeter breed. "Ze stellen het goed", zegt hij. "Ze spreiden zich mooi over de hele structuur. Over een jaar of twee zullen we een aansluitende kolonie hebben die je in de natuur pas na vijftien tot dertig jaar ziet."

Dr. Vaughan stelt dat hij plannen heeft om 200 koraaltegels op een duizend jaar oud dood koraalhoofd te plaatsen - "de grootte van een Volkswagen" - in de hoop het al na een jaar te herstellen. "Klinkt als sciencefiction, niet?", zegt hij gniffelend. In juni gaf de federale overheid Mote groen licht om zijn meest ambitieuze project tot dusver te ontwikkelen - de creatie van een levend koraalbos op het kalkstenen skelet van een dood rif, een kleine kilometer voor Big Pine Key ten oosten van Key West.

Op 10 hectare testgrond zijn ze momenteel 4.000 gekweekte koralen aan het aanplanten. De uitgezette soorten komen bovenop de duizend staghornkoralen (Acropora cervicornis) die een ander lid van het team, Erich Bartels, eerder kweekte in een kwekerij van Mote voor de kust.

"Het doel", stelt dr. Vaughan, "is in heel korte tijd een rif te creëren dat we kennen uit de oude dagen."

Het project, een van de grootste koraalrestauratieprojecten ooit, is volgens Vaughan een van de weinige in de wereld om in het wild massieve koralen te herstellen.

Eind oktober had het team in totaal 720 gekweekte koralen overgebracht, bij drie aanplantingen met telkens ongeveer een maand ertussen. De eerste aanplanting, op 25 juli, was een ramp. Papegaaivissen vonden het koraal erg lekker. Sommige kolonies bleven onaangeroerd, andere "werden kaalgevreten", zegt Page.

Koraalfabriekjes

De onderzoekers pasten hun techniek aan. In plaats van de koralen rechtstreeks over te planten, brachten ze ze tijdelijk onder in kooien in de buurt van hun latere permanente verblijfplaats. "Ze doen het fantastisch", zegt Page. "Predatie (het verschijnsel dat sommige dieren andere dieren doden en verslinden, red.) neemt sterk af als ze eenmaal geacclimatiseerd zijn aan de condities ter plaatse." Misschien heeft het te maken met subtiele kleuraanpassingen van de kolonies, verandering in de interne chemische samenstelling of andere factoren. (De kleur heeft wel degelijk belang, stelden de wetenschappers vast. Predatoren laten de donkerder koralen links liggen en verkiezen de fluorescerend groene.)

De aanplantingen zullen blijven doorgaan. De onderzoekers willen de koralen identificeren die het best gedijen, en willen de ideale tijdsduur bepalen die elke soort nodig heeft om zichzelf minder aantrekkelijk te maken voor hongerige vissen.

Als ze succes boeken, dan zullen ze hun gekweekte koralen gebruiken om andere riffen in de Keys te restaureren en anderen op te leiden om hun eigen koraalfabriekjes op te zetten.

Maar, stelt Page vast, de klok tikt. "Dit zou wel eens onze laatste en grootste kans kunnen zijn."