科學(xué)家發(fā)現(xiàn)珊瑚有一個(gè)可能有助于珊瑚礁保護(hù)的秘密
正如個(gè)體人類(lèi)處理壓力的方式不同一樣,珊瑚也是如此。即使是并排生長(zhǎng)的同一物種的珊瑚群落,對(duì)熱浪等壓力的耐受性也各不相同。
在今天發(fā)表的研究,我們發(fā)現(xiàn)了珊瑚耐熱性可變的令人驚訝的新證據(jù)。隨著世界海洋變暖,這些差異很重要。
今年早些時(shí)候,全球第四次全球大規(guī)模白化事件被宣布。大堡礁遭受重創(chuàng)五次大規(guī)模漂白自 2016 年以來(lái) – 最近一次是在剛剛過(guò)去的夏天。這些宣言遵循了世界有記錄以來(lái)最熱的一年.
為了保持世界珊瑚礁的健康和功能,全球碳排放量必須大幅遏制以降低海洋變暖的速度。隨著人類(lèi)努力實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),干預(yù)措施可能會(huì)為珊瑚在變暖的環(huán)境中生存贏得時(shí)間。
我們做了什么
珊瑚的耐熱性可以通過(guò)分析它們對(duì)水溫升高的反應(yīng)來(lái)衡量。我們的研究涉及測(cè)量 500 多個(gè)板狀珊瑚群落的白化閾值,Acropora hyacinthus.
Acropora hyacinthus是一種常見(jiàn)的珊瑚,形成小枝條的“桌子”。這個(gè)物種是雙具有重要的生態(tài)意義且極易受到熱浪的影響,使其成為保護(hù)的主要候選物種。
珊瑚的特征顏色是由生活在其組織內(nèi)的藻類(lèi)提供的。藻類(lèi)還提供珊瑚的大部分營(yíng)養(yǎng)。當(dāng)水溫過(guò)高且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),珊瑚會(huì)排出藻類(lèi),導(dǎo)致其白化和饑餓。
在海上,我們參觀了 17 個(gè)珊瑚礁進(jìn)行水肺潛水和尋找Acropora hyacinthus.然后,我們將這些珊瑚的樣本帶到一艘研究船上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
我們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的便攜式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包含 12 個(gè)設(shè)置為四種不同溫度的罐。將珊瑚碎片放置在每個(gè)水箱中,并在不同溫度下進(jìn)行短期熱應(yīng)激。
之后,我們測(cè)量了珊瑚碎片中殘留的色素量,這與珊瑚細(xì)胞中殘留的藻類(lèi)量直接一致。
然后,我們確定了每只珊瑚的白化閾值——換句話(huà)說(shuō),珊瑚色素沉著下降到其健康水平的 50% 的溫度。這使我們能夠了解存在多少變異以及最耐熱的菌落生活在哪里。
那么我們發(fā)現(xiàn)了什么呢?在我們的實(shí)驗(yàn)中,高溫下保留的色素量從 3% 到 95% 不等。這意味著在高溫下,一些珊瑚群落完全白化,而另一些珊瑚群落似乎幾乎沒(méi)有受到影響。
在我們研究的 17 個(gè)珊瑚礁中,有 12 個(gè)包含白化閾值排名前 25% 的珊瑚礁。這意味著在我們采樣的大多數(shù)珊瑚礁中都可以找到耐熱珊瑚。
自然與后天
珊瑚處理壓力的方式不同,原因有兩個(gè):自然和后天。
每個(gè)珊瑚都有獨(dú)特的“性質(zhì)”或基因組成,這會(huì)影響它的耐熱性。我們的結(jié)果表明,在整個(gè)大堡礁發(fā)現(xiàn)的珊瑚可能擁有獨(dú)特的遺傳資源,這些資源對(duì)恢復(fù)和適應(yīng)很重要。
然而,海洋環(huán)境的各個(gè)方面可能會(huì)培養(yǎng)或阻礙珊瑚的熱應(yīng)激反應(yīng)。這些因素包括水溫、營(yíng)養(yǎng)條件和生活在珊瑚組織內(nèi)的共生藻類(lèi)。
我們發(fā)現(xiàn)生活在溫暖地區(qū)(如北部大堡礁)的珊瑚可以承受更高的水溫。然而,由于這些地區(qū)的水非常溫暖,珊瑚已經(jīng)接近其溫度極限。
南部大堡礁的珊瑚無(wú)法承受與北部鄰居一樣高的溫度。我們的研究結(jié)果表明,這些珊瑚比北方的珊瑚更能容忍高于當(dāng)?shù)販囟鹊淖兣?/p>
這些耐受性模式可能會(huì)影響哪些珊瑚在海洋熱浪中幸存下來(lái)。
賦予我們的珊瑚礁未來(lái)
我們的發(fā)現(xiàn)對(duì)珊瑚適應(yīng)水下溫暖海洋的能力具有潛在的重要意義氣候變化.
結(jié)果也可能為珊瑚礁恢復(fù)和保護(hù)工作提供信息。例如,耐熱的親本珊瑚可能是選擇性繁殖產(chǎn)生更適合溫暖水域的后代。
此類(lèi)計(jì)劃的成功取決于珊瑚的基因組成在多大程度上控制其耐熱性。因此,這項(xiàng)研究的下一步是調(diào)查這些遺傳差異。
選擇性育種試驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)行,使用本研究中確定的最耐熱的珊瑚。
在保護(hù)我們的珊瑚礁方面,減少溫室氣體排放勢(shì)在必行。然而,選擇性繁殖等干預(yù)措施可能是有用的補(bǔ)充,可以為珊瑚礁提供最好的未來(lái)。
梅麗莎·諾格爾, 珊瑚生態(tài)學(xué)博士生,南十字星大學(xué);艾米麗·豪威爾斯, 海洋生物學(xué)高級(jí)研究員,南十字星大學(xué)和K 線(xiàn)托架,研究項(xiàng)目主任,澳大利亞海洋科學(xué)研究所
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