Ein Atoll ist ein ringförmiges Korallenriff, das eine Lagune vollständig oder fast vollständig umschließt und im offenen Ozean liegt, ohne dass eine Festlandküste daran Anteil hat. Auf dem Riffring liegen häufig niedrige Sandinseln. Für Taucher ist das Atoll vor allem deshalb interessant, weil sein Ring das Wasser zwingt, durch wenige enge Kanäle zu strömen.
Definition und Größenordnung
Das Spektrum-Lexikon der Geowissenschaften beschreibt das Atoll als „ring- oder hufeisenförmigen Riffkranz mit zentralgelegener Lagune, selten tiefer als 50 m“, dessen Durchmesser „bis Zehnerkilometer erreichen“ kann. Die Bestandsaufnahme der Vereinten Nationen im World Ocean Assessment nennt Lagunentiefen „from a few meters to 70 m“ und Durchmesser „from a few kilometres to several dozen kilometres“.
Der Ring selbst ragt nur wenig aus dem Wasser. Die Smithsonian-Checkliste von 2016 hält fest: „Most atolls present a shallow and partially emergent (2–4 m) rim.“ Was man über Wasser sieht, ist also ein schmaler Saum auf einem Bauwerk, dessen weit überwiegender Teil untergetaucht ist.
Saumriff, Barriereriff, Atoll
Die drei Riffformen unterscheiden sich durch ihr Verhältnis zum Land. Das Saumriff wächst nach der Beschreibung der NOAA unmittelbar vom Ufer seewärts; entscheidend ist, dass es keine Lagune abteilt — fachlich gesprochen fehlt ihm der innere Riffhang. Das Barriereriff läuft parallel zur Küste, liegt aber vom Land durch eine Wasserfläche getrennt; Spektrum gibt für dessen Lagune 50 bis 100 Meter Tiefe an. Das Atoll schließlich ist der Fall, in dem gar kein Land mehr in der Mitte steht: „When a fringing reef continues to grow upward from a volcanic island that has sunk entirely below sea level, an atoll is formed.“
Wie ein Atoll entsteht
Die klassische Erklärung stammt von Charles Darwin. In The Structure and Distribution of Coral Reefs von 1842 schloss er aus der begrenzten Tiefe, in der riffbauende Korallen leben können, „that both in atolls and barrier-reefs, the foundation on which the coral was primarily attached, has subsided; and that during this downward movement, the reefs have grown upwards“. Daraus ergibt sich eine Entwicklungsreihe in drei Stufen: Um eine junge, erloschene Vulkaninsel bildet sich ein Saumriff; sinkt die Insel ab, entsteht zwischen ihr und dem aufwachsenden Riff eine Lagune, also ein Barriereriff; verschwindet die Insel ganz, bleibt der Ring zurück.
Bohrungen haben das auf die Probe gestellt. Auf Funafuti trieb eine Expedition der Royal Society zwischen 1896 und 1898 einen Kern bis 1114 Fuß nieder und förderte durchweg Flachwasserkalke zutage — das vulkanische Grundgebirge erreichte sie nicht. Auf Enewetak stieß eine Bohrung 1952 erst in rund 1400 Metern Tiefe auf basaltisches Unterlager. Ein Kilometer und mehr Korallenkalk über Vulkangestein: Für einen absinkenden Sockel ist das ein starkes Argument.
Gegenentwürfe gab es schon zu Darwins Lebzeiten. John Murray erklärte Atolle um 1880 ohne jedes Absinken, allein aus dem Aufwachsen untermeerischer Bänke durch abgelagertes Skelettmaterial. Reginald Daly führte 1910 die Glazialkontroll-Hypothese ein, nach der die Meeresspiegelschwankungen der Eiszeiten die entscheidende Rolle spielten.
Und die Debatte ist nicht abgeschlossen. Britannica nennt Darwins Konzept „fundamentally … still valid“, merkt aber an, viele hielten die nacheiszeitliche Überflutung für die bessere Erklärung. Eine Übersichtsarbeit von 2021 geht weiter und stellt die Theorie ausdrücklich in Frage: Für die spätquartäre Entwicklung der heutigen Atolle habe das vulkanische Grundgebirge keine Rolle mehr gespielt; die Ringform mit ihrer Lagune sei vielmehr aus der Verkarstung flachgipfeliger Bänke während eiszeitlicher Meeresspiegel-Tiefstände hervorgegangen, auf die das Riff dann wieder aufwuchs. Die saubere Lesart ist damit zweigeteilt: Darwins Absinken erklärt den kilometermächtigen Sockel, die quartären Meeresspiegelschwankungen erklären die heutige Form.
Der Bau, wie ihn ein Taucher erlebt
Von außen nach innen: Der Riffhang fällt steil ins Blauwasser ab. Eine Vermessung des Atolls Takapoto im Tuamotu-Archipel gibt für den größten Teil des Außenhangs eine Breite unter 100 Metern und Neigungen von 45 bis 70 Grad an, mit Terrassen in etwa 5, 10, 15, 20, 24, 30,5 und 38 Metern Tiefe. Darüber liegt die Riffkante, die Zone der höchsten Wellenenergie, dahinter das flache Riffdach, das bei Niedrigwasser knapp unter oder über der Oberfläche liegt. Zur Lagune hin folgt das Rückriff, und in der Lagune selbst stehen einzelne Patchriffe in bioklastischem Sediment aus Riffschutt und Kalkskeletten.
Auf dem Ring sitzen die Sandinseln, in Polynesien motu genannt. Wo der Ring durchbrochen ist, unterscheidet man flache Durchlässe über das Riffdach (hoa) von tiefen, durchgehenden Kanälen (ava, im Deutschen meist Pass). Spektrum beschreibt dazu eine Asymmetrie, die man vor Ort sieht: eine Verbreiterung des Riffwalls an der Luvseite und häufig einen Durchbruch an der Leeseite.
Warum am Pass der Fisch steht
Ein Atoll tauscht sein Lagunenwasser fast ausschließlich durch diese wenigen Öffnungen aus, und das erzwingt Geschwindigkeit. Für den Pass des Atolls Ahe — elf Meter tief, 200 Meter breit — hat eine Messreihe Geschwindigkeiten von 1,2 m/s bei Nipptide bis 2,5 m/s bei Springtide ergeben, also etwa 2,3 bis 4,9 Knoten. Das sind Werte eines einzelnen Passes und keine allgemeine Regel, aber sie geben die Größenordnung. Am Tumakohua-Pass von Fakarava, 35 Meter tief und an der engsten Stelle 120 Meter breit, wechselt die Strömung alle sechs Stunden die Richtung; dabei verlagern sich auch die Zonen, in denen das Wasser am Hang aufsteigt.
Für Raubfische ist das ein Angebot. Graue Riffhaie nutzen die Strömung, um ohne ständiges Schwimmen an Ort zu bleiben; die Stoffwechselrate sinkt dabei um schätzungsweise zehn bis fünfzehn Prozent. Eine Untersuchung an einem solchen Kanal beschreibt ihn als „super-habitat“, in dem über fünfhundert ortstreue Haie fressen, ruhen, sich paaren und Junge bekommen. Für Planktonfresser gilt Ähnliches in umgekehrter Richtung: An maledivischen Atollpässen bilden Gezeitenströmungen Rückwirbel, in denen sich Plankton anreichert.
Auch die unterschiedliche Sicht hat hier ihren Grund. Messungen in den Atollen des Chagos-Archipels zeigen im Inneren der Lagune Chlorophyllwerte über 1 mg/l, die zu den äußeren Stationen hin auf ozeanische Hintergrundwerte unter 0,3 mg/l abfallen; ausströmendes Lagunenwasser von Rangiroa war wärmer, salzärmer und schwebstoffreicher als das Ozeanwasser. Wer aus der Lagune durch den Pass nach außen taucht, wechselt damit in eine andere Wassermasse — was die Sichtweite meist spürbar verbessert.
Als Tauchlehrer würde ich zu Passtauchgängen zwei Dinge sagen. Erstens ist die Richtung keine Geschmacksfrage: Die Fachpresse von DAN beschreibt den einlaufenden Strom als die einzige sichere Wahl an einem solchen Platz, weil bei auslaufendem Strom Abwärtsströmungen über die Riffkante ziehen können. Zweitens gehört an einem Platz, an dem man mit der Strömung treibt, eine Signalboje zu jedem Tauchgang.
Wo es Atolle gibt
Die Smithsonian-Checkliste von 2016 zählt weltweit 439 Atolle; das World Ocean Assessment schlüsselt dieselbe Zahl auf in 268 Atolle mit und 171 ohne nennenswerte Inselbildung und hält fest, dass 96 Prozent davon im Indischen und im Pazifischen Ozean liegen. Die Malediven geben ihre Zahl amtlich mit 26 natürlichen Atollen und rund 1190 Inseln an; der Tuamotu-Archipel umfasst nach Britannica 75 Atolle und ist damit die größte Atollgruppe der Erde; die Marshallinseln bestehen aus 29 Atollen und fünf Einzelinseln. In der Karibik sind es nur wenige — vor Belize liegen mit Turneffe, Lighthouse Reef und Glover’s Reef drei davon.
Warum nur in den Tropen
Riffbauende Korallen leben von ihren symbiotischen Algen und damit vom Licht. Die NOAA nennt drei Bedingungen: Wassertemperaturen nicht unter 18 °C, mit einem Optimum zwischen 23 und 29 °C; Salzgehalte von 32 bis 42 Promille; und klares Wasser, weil Flachwasserriffe auf den Bereich beschränkt sind, in dem Licht rund 30 Meter tief eindringt. Daraus folgt der Gürtel zwischen etwa 35 Grad Nord und 35 Grad Süd. Spektrum ergänzt einen vierten Grund, der die Karte erklärt: Atolle liegen „außerhalb sedimentreicher Flußmündungsgebiete“.
Was ihnen zusetzt
Steigt die Wassertemperatur über die sommerliche Höchsttemperatur eines Ortes hinaus, stoßen Korallen ihre Algen ab und bleichen aus; die NOAA setzt die Schwelle bei etwa einem Grad über diesem Sommerhöchstwert an. Das World Ocean Assessment berichtet, seit 2018 hätten zahlreiche Atolle — unter anderem auf Hawaii, im Chagos-Archipel, in Französisch-Polynesien und auf den Malediven — Rückgänge der Korallenbedeckung von bis zu 76 Prozent erlitten.
Dazu kommt die Höhe. Pazifische Atolle erreichen nach Angaben des USGS Maximalhöhen von drei bis fünf Metern bei mittleren Höhen von ein bis zwei Metern, und der Meeresspiegel stieg im Westpazifik zwei- bis dreimal so schnell wie im globalen Mittel. Eine Untersuchung von 2018 kommt zu dem Schluss, dass das Zusammenspiel aus Meeresspiegelanstieg und Wellenüberspülung die meisten Atollinseln bis Mitte des Jahrhunderts unbewohnbar machen dürfte — nicht, weil sie untergehen, sondern weil ihre Süßwasserlinsen sich zwischen den Überflutungen nicht mehr erholen.
Quellen
- Spektrum, Lexikon der Geowissenschaften: Atoll, dazu die Einträge zu Saumriff und Barriereriff — deutsche Terminologie, Entwicklungsreihe, Luv-Lee-Asymmetrie, Enewetak-Bohrtiefe
- Darwin: The Structure and Distribution of Coral Reefs, London 1842 (Faksimile) — die Subsidenzthese im Wortlaut
- Droxler & Jorry: The Origin of Modern Atolls — Challenging Darwin’s Deeply Ingrained Theory, Annual Review of Marine Science 13 (2021) — der aktuelle Stand der Debatte
- Britannica: Coral reef — Origin and development of reefs und Britannica: Atoll — Einordnung Darwins, Enewetak 1952
- IUGS Geoheritage: Funafuti Atoll — die Bohrungen von 1896 bis 1898 und ihr Ergebnis
- Goldberg: Atolls of the World — Revisiting the Original Checklist, Atoll Research Bulletin 610, Smithsonian 2016 (PDF) — 439 Atolle, Riffringhöhe, Terminologie motu / hoa / ava
- UN World Ocean Assessment, Kapitel 5C: Atolls — Maße, Verteilung, Rückgang der Korallenbedeckung seit 2018
- Dumas u. a.: Tidal flushing and wind driven circulation of Ahe atoll lagoon (PDF) — die gemessenen Passströmungen
- Montaggioni u. a.: Morphology of fore-reef slopes and terraces, Takapoto Atoll, Marine Geology 417 (2019) — Hangneigungen und Terrassentiefen
- NOAA Ocean Service: In what types of water do corals live? und The three main types of coral reefs — Temperatur-, Salz- und Lichtgrenzen, Abgrenzung der Riffformen
- Frontiers in Marine Science: Deep Oceanic Flushing within Atolls, British Indian Ocean Territory (2019) — Chlorophyll- und Salzgehaltsunterschiede Lagune gegen Außenwasser
- ISRA: Tumakohua Pass und DAN, Alert Diver: A Tale of Two Passes — Strömungswechsel, Aufwärtsströmungen, Haivorkommen; der DAN-Beitrag ist erlebnisbetonte Fachpresse
- USGS: The Impact of Sea-Level Rise and Climate Change on Pacific Ocean Atolls — Höhen pazifischer Atolle, Meeresspiegelanstieg, Süßwasserlinsen
Zur Quellenlage: Die Strömungswerte stammen aus einer einzelnen Messreihe an einem einzelnen Pass und sind ausdrücklich keine Typangabe. Für den Sichtweitenunterschied zwischen Lagune und Außenriff liegt keine Messung in Metern vor; belegt sind nur die Unterschiede in Chlorophyll- und Schwebstoffgehalt, aus denen er sich erklärt. Die Frage, wie weit Darwins Subsidenztheorie die heutigen Atolle erklärt, ist in der Fachliteratur offen und wird hier nicht aufgelöst. Die Zahlenangaben zu Temperatur, Salzgehalt und Lichttiefe folgen der NOAA; das Spektrum-Lexikon nennt für Salzgehalt und Tiefengrenze abweichende Werte, die hier nicht mit den NOAA-Werten vermischt werden. Für die Bohrungen auf Bikini im Jahr 1947 liegen keine belastbaren Tiefenangaben vor, weshalb hier nur Funafuti und Enewetak beziffert sind.
