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Online-Nachschlagewerk zur Meeresforschung
Herausgeber: Dr. D. Völker

Riffe

Autor: Dr. David Voelker

Der Begriff Riff kommt ursprünglich aus der Seefahrt und wird dort für jedwede Form von Untiefe benutzt, ob biogen oder nich (so z.B. das Scharhörn-"Riff", eine Sandbank in der Nordsee). Hier soll es ausschließlich um Karbonat-Gesteinskörper gehen, die durch die Interaktion verschiedener Organismen als Einheiten gebildet wurden, die deutlich vom umliegenden Sedimentgestein abgesetzt sind und ein gewisses topographisches Relief besitzen. Wichtig ist, daß es sich um ein "organic framework" handelt, also das Grundgerüst durch Organismen erschaffen wird.

Derartige Riffe werden überwiegend in tropischen Flachmeeren gebildet, einem Bereich der auch als "carbonate factory" bezeichnet wird, es gibt jedoch auch Tief- und Kaltwasser-Riffe. Riffe, die eine deutliche vertikale Ausdehnung haben und aufragen, weil sie als lokal begrenzte Struktur nach oben gewachsen sind werden als Bioherme bezeichnet ("carbonate buildups"). Biostrome sind dagegen flache Riffkörper, z.B Schwamm-"Rasenbänken" im Jura. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal bezieht sich darauf, ob Riffe durch das Wachstum gerüstbildender Organismen, etwa Korallen gebildet wurde, also ein internes festes Gerüst besitzen (skeletal reefs oder frame built reefs) oder nicht. Riffe, die als Anhäufungen von nicht primär miteinander verbundenem bioklastischem Material entstanden sind, werden dagegen als reef mounds bezeichnet.

Im allgemeinen denkt man bei Riffen sofort an Korallenriffe, jedoch sind erstens auch bei Korallenriffen andere Organismen wesentlich an der Lieferung des Materials und der Zementierung zu einem Riffkörper beteiligt und zweitens sind auch andere Organismen in der Lage, große und kleine Riffkörper zu bilden (siehe Kapitel riffbildende Organismen). Das gilt besonders in der Erdvergangenheit.

Aufgrund ihrer Ausdehnung und der durch den Gerüstbau bedingeten primären Porosität sind Riffkörper als Speichergestein für Erdöl und Erdgas höchst interessant - ein Grund dafür, daß sie relativ gut erforscht sind.

Ein anderer interessanter Aspekt besteht darin, daß solche Riffe, die in unmittelbarer Nähe der Meeresoberfläche wachsen aus diesem Grund von Schwankungen des Meeresspiegels besonders betroffen sind und diese Variationen durch ihre Wachstumsgeschichte rekonstruierbar machen. Große Korallenstöcke speichern darüber hinaus Informationen über die Umweltbedingungen (etwa die Temperatur) in einer ähnlichen Weise wie Bäume und ihre Wachstumsringe. Dies ist besonders nützlich für das monitoring von schleichenden Veränderungen des rezenten Klimas wie der Häufigkeit und Intensität von el nino - Ereignissen

Das Wachstum von Riffkörpern wird durch die gleichzeitig ablaufenden vier Prozesse Aufbau, Abbau, Sedimentation und Zementation bestimmt:

Die Rate der Subsidenz (Absenkung) und die Rate des Meeresspiegelanstiegs bestimmen zusammen die Abnahme oder Zunahme des Raums, der Sedimente aunehmen kann ("accomodation space"). Wenn die Sedimentzufuhr die Zunahme des accomodation space übersteigt, wird der Karbonatrand, also die Kante des Riffs oder der Karbonatplattform seewärts wachsen.

Rezente Korallenriffe

Korallenriffe gelten zusammen mit dem tropischen Regenwald als das Biosystem mit der höchsten Diversität von Organismen - manche stellen sie in dieser Beziehung auch an die erste Stelle. Ein Beispiel: das Barriereriff vor Queensland, Australien beherbergt über 300 Arten von Korallen, 1500 Fischarten und mehr als 4000 Molluskenarten. Das Riff nimmt etwa 0.1 % der Gesamtfläche der Ozeane ein, beherbergt aber 8% der Fisch-spezies der Weltmeere. Einen Überblick bieten verschiedene Seiten, vor allem von xx

Korallenriffe sind die größten biologischen Strukturen auf der Erde und können sogar aus dem All betrachtet werden (siehe unten). Ökologisch gesehen sind Korallenriffe deshalb sehr interessant, weil sie wie Oasen in der Wüste wirken: Im allgemeinen sind die lnadfernen Bereiche der tropische Meere Nährstoff-verarmt und haben daher eine geringe Bioproduktion - deshalb das schöne klare und blaue Wasser. Korallenriffe sind hier eine Ausnahme. In diesem Falle schaffen sich Organismen ihren eigenen Lebensraum inmitten einer ansonsten relativ lebensfeindlichen Umwelt.

Ausschnitt des Great Barrier Reef, Queensland, Australien. Das Great Barrier Reef ist ein Komplex von hunderten individueller Korallenriffe die sich entlang der Küste von Quensland über etwa 2000 km Länge erstrecken. Im unteren Bild sind die deutlich unterschiedenen Zonen des äußeren Riffs (Bogen von regelmäßig unterbrochenen Riffen) und die eher fleckenhaft verteilten Korallenkolonien auf dem flachen Schelf zu erkennen. Die Bilder zeigen jeweils eine Kantenlänge von etwa 100 km. Die Bilder stammen von der Photo-Gallerie der NASA.



Die Korallenriffe, die rezent der verbreitetste Rifftyp sind, werden in ihrem Grundgerüst von hermatypen scleractinen Korallen gebildet, welche in Symbiose mit Zooxanthellen leben. Da die Zooxanthellen Photosynthese betreiben, sind die Korallen an die photische Zone, also an den Flachwassserbereich <100 m, meist sogar <20 m gebunden. Außerdem hängt die Verbreitung von Korallenriffen eng mit der Wassertemperatur zusammen: der Temperaturbereich liegt zwischen 16° C und 36° C, bevorzugt jedoch im engen Bereich zwischen 25° C und 26° C. Werden Korallen längere Zeit höheren Wassertemperaturen ausgesetzt, dann werden die Zooxanthellen ausgestoßen, das Riff bleicht aus und stirbt ab. Insofern sind die in den letzten Jahren beobachteten Korallenbleichen unter Umständen ein Anzeiger global erhöhter Temperaturen. In der Verbreitung von Korallenriffen bildet sich die Asymmetrie der Oberflächentemperaturen der Ozeane ab: An den östlichen Rändern der Ozeane wird kaltes Wasser von Strömungen wie dem Benguelastrom und Kanarenstrom im Atlantik und dem Californienstrom und Humboldstrom im Pazifik weit in Äquatornähe gebracht, die Isothermen biegen in Richtung Äquator um. An den westlichen Rändern der Ozeane wird warmes Oberflächenwasser von Strömungen wie dem Golfstrom im Atlantik und dem Kuroshio im Pazifik in hohe Breiten transportiert Dementsprechend gibt es ind den westlichen Bereichen der Ozeane Korallen bis in mittlere Breiten, in den östlichen Bereichen der Ozeane nur in Äquatornähe, vor der Westküste von Afrika fehlen große Korallenriffe sogar. Die Verbreitung fällt ziemlich gut mit der 20° C-Isochryme zusammen. Das nördlichste und südlichste Auftreten von Korallenriffen ist bei Bermuda und Rio de Janeiro bzw. Okinawa und Brisbane.

sea surface temperature

Mittlere Wassertemperatur der Ozeanoberfläche (Sea Surface Temperature, SST). Man beachte den Unterschied zwischen den westlichen und östlichen Rändern der großen Ozeane: An den östlichen Rändern wird kaltes Wasser in Strömungen weit in Äquatornähe gebracht, die Isothermen biegen in Richtung Äquator. An den westlichen Rändern der Ozeane wird warmes Oberflächenwasser in Richtung hohe Breiten transportiert.

coral distribution

Verbreitung von Korallenriffen in den Weltozeanen. Die Verbreitung zeichnet die durch Oberflächenströmungen erzeugte Asymmetrie der mittleren SST (sea surface temperature) in den Ozeanbecken nach. Abbildung übernommen mit Erlaubnis von Bill Prothero.

Als weitere Lebensbedingungen brauchen Korallen eine gute Durchströmung, sowie relativ klares Wasser. Enthält das Wasser zu viel Sediment, werden die Polypen verstopft und sterben ab. Aus diesem Grund gibt es vor Flußmündungen (z.B. Golf von Bengalen, siehe Karte der Verbreitung oben) keine Korallenriffee. Das Korallenwachstum muß mit der Sedimentation Schritt halten können. Der bevorzugte Salinitätsbereich liegt bei 27-40 Promille mit einem Optimum bei 36 Promille.

Riffe wachsen bevorzugt auf topographischen Hochgebieten, da Flachwasserformen schneller als Tiefwasserformen wachsen können. Das Vorhandensein von schon existierenden Hochgebieten ist also für das Riffwachstum eine günstige Bedingung. Das können entweder ältere Riffe sein, die während der pleistozänen Meerestiefstände trocken fielen (Bermudas, Florida, Australien) oder untermeerische Vulkane (wie die meisten Atolle).

Da Riffe dicht unter der Meeresoberfläche wachsen, sind sie extrem anfällig für Meeresspiegelschwankungen (siehe online-Artikel von R. Leinfelder). Aufgegebene Riffe (abandoned reefs) enstehen, wenn der relative Meeresspiegelanstieg das Riffwachstum deutlich übersteigt. Bei langsamen Anstieg kann das Riff ausweichen, in einem Riffkomplex könnte man dann eine vertikale Stapelung der verschiedenen Riff-Phasen beobachten. Wenn der Meeresspiegelanstig geringer als das Riffwachstum ist, kann sich dieses ausbreiten und in das vorgelegene Becken progradieren. Durch einen relativen Meeresspiegelabfall werden Riffe der atmosphärischen Karstverwitterung ausgesetzt.

Rifftypen

Form und Struktur und Verteilung der Riffe sind geprägt von:

Wir unterscheiden Schelfriffe, die auf dem Kontientalschelf entstanden sind und ozeanische Riffe, die sich im tiefem Wasser gebildet haben. Moderne Riffe werden im Allgemeinen nach Morphologie und der Beziehung zum Untergrund bzw. der nahegelegenen Küstensockel auf dem sie aufsitzen bezeichnet: Saumriff, Barriereriff, Fleckenriff, Plattformriff und Atoll. Von diesen Hauptformen können Unterformen abgeleitet werden

Atolle der Malediven-Inselgruppe im Indischen Ozean. Die Atolle der Malediven sitzen auf dem unterseeischen xx-Rücken auf. Die Bilder stammen von der Photo-Gallerie der NASA.

Riffe in der Erdgeschichte

Die Bildung von Riffkörpern läßt sich über die ganze Erdgeschichte seit dem xx verfolgen. Es gab jedoch nur relativ wenige Phasen der Bildung großer Riffkomplexe. Die faunistische Zusammensetzung wechselt natürlich mit dem Entstehen neuer Arten und so gib es einzelne Phasen, in denen neu entstandene, offenbar effektivere Organismen ältere Gruppen aus deren ökologischer Nische verdrängen. Die Radiation neuer Arten ist natürlich besonders nach den Massenausterben von Arten zu beobachten. Bemerkenswert ist, daß es in bestimmten Zeitabschnitten Rifftypen gab, die so heute nicht mehr existieren, z,B. riesige Schwammriffe im oberen Jura. Die Gründe liegen in den Umweltbedingungen und der Evolution der Arten



Zeit-Tafel der Erdgeschichte. Durch anklicken der einzelnen Felder erhalten Sie nähere Informationen zur Verbreitung von Riffen in den einzelnen Abschnitten der Zeitgeschichte und zu den damals verbreiteten Riffbildnern und Produzenten von biogenen Kalkgesteinen.