Koraal krijgt tegen de stroom in een meer compact uiterlijk

De organismen die verantwoordelijk zijn voor de pracht van koraalriffen, zijn voor zowel hun voedingsstoffen als voor de grondstoffen voor hun bouwsels afhankelijk van wat er zich in zee bevindt. Een groot aantal koraalsoorten filtert de benodigde voedseldeeltjes uit het zeewater, waarin deze òf door de stroom worden meegevoerd òf zelf een Brownse beweging uitvoeren.

Deze willekeurige beweging (ook wel dronkemans wandeling genoemd) wordt uitgevoerd door alle atomen en moleculen, maar ook door grotere deeltjes zoals virussen en cellen. Nu was al lang bekend dat de vorm van koralen sterk afhankelijk is van de manier waarop voedingsstoffen worden aangevoerd. Zo ziet het vogelnestjeskoraal (Pocillopora damicornis) er op een open plek gedrongen en compact uit, terwijl het in de luwte, afgeschermd van zeestromingen, juist prachtige dunne vertakkingen vertoont. Een groep Nederlandse onderzoekers heeft met behulp van computersimulaties proberen te achterhalen wat de invloed is van verschillende aanvoermechanismen op die uiteindelijke vorm (Physical Review Letters, 9 september, pag. 2328).

Zij voerden hun berekeningen uit op de PowerXplorer, een parallelle computer van de Universiteit van Amsterdam. Hiermee werd een aquarium gesimuleerd, bestaande uit 144x144x144 cellen. Op de bodem daarvan was een klein 'kristalletje' aangebracht, dat als kern moest gaan fungeren voor het groeiende koraal. Door het aquarium werd een vloeistofstroom gevoerd, waarvan de sterkte kon worden gevarieerd. Van bovenaf werden hierin speciale deeltjes losgelaten (de 'bouwstoffen'), die afhankelijk van de omstandigheden werden meegevoerd door de stroom, of zich bijna uitsluitend verplaatsten onder invloed van Brownse beweging. Alle deeltjes die binnen het aquarium de kern of de bodem raakten, bleven daar plakken.

Bij geringe stroming werd zo inderdaad een grillig vertakte structuur gevormd, die geheel bepaald wordt door Brownse beweging. Rond het groeiende koraal bestond er een homogene verdeling van bouwstoffen, waardoor de aangroei van nieuw materiaal naar alle kanten even sterk verloopt. Als de stroming echter sterker wordt, ontstaat er in de luwte van het koraal een tekort. Dat leidt ertoe dat het koraal in feite tegen de stroom in begint te groeien. De stroming zorgt er bovendien voor dat concentratieverschillen in de vloeistof worden vereffend, waardoor de aangroei op meer plaatsen tegelijk plaatsvindt. Dat leidt direct tot een meer compact uiterlijk van zo'n koraal in een stroom. Hoewel er in werkelijkheid natuurlijk ook andere effecten een rol spelen - zo is er de getijdenwerking en vindt er erosie plaats - was het computermodel verrassend goed in staat de in de natuur gevonden verschillen kwalitatief te verklaren.