По мере того как океаны растут теплее и более кислыми, ученые разрабатывают новые стратегии спасения «тропических лесов моря».

Коралловые рифы являются одними из самых красивых экосистем на Земле - «драгоценный пояс вокруг середины планеты», в словах океанографа Сильвии Эрл. Они также чрезвычайно ценны. Рифы покрывают менее одной десятой 1 процентов дна океана, но поддерживают более 800 видов кораллов и 4,000 видов рыб. Они являются нерестилищами, береговыми буферами против штормов и прибыльными туристами. В соответствии с по некоторым оценкам,, услуги, которые они предоставляют, стоят до $ 30 миллиардов в год.

Однако в ущерб этим благам состояние коралловых рифов ухудшается с 1970-х годов в результате каскада антропогенных воздействий. Чрезмерный вылов рыбы разрушает сложные сообщества крупных хищников, мелких видов добычи и «травоядных», таких как рыбы-попугаи и ежи, которые очищают кораллы от крупных водорослей. Дноуглубительные работы для развития прибрежных районов затуманивают воду илом, блокируя солнечный свет и истощая кислород. Обильное цветение водорослей, питаемых питательными веществами, содержащимися в сточных водах фермы и сточных водах, душит кораллы. Патогены, которые, возможно, распространяются по всему миру, убивают кораллы и ежей.

В настоящее время увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере приводит к тому, что океанские воды нагреваются и делают их более кислотными. Теплая вода вызывает отбеливающие эпизоды, в которых коралловые полипы вытесняют микроскопические водоросли, которые живут в их тканях и питают их. Водоросли обеспечивают цвет кораллов, поэтому рифы становятся белыми. Кораллы могут восстанавливаться, но процесс усиливает и может убить их. Подкисление, которое происходит, когда морская вода поглощает CO2 из атмосферы, уменьшает количество карбоната, доступного для кораллов, для создания их скелетов, поэтому рифы растут медленнее и становятся слабее.

«Мы пытаемся противостоять сообщению о том, что все кораллы обречены». - Рут Гейтс

Но специалисты по рифам не сдаются. Некоторые из них определяют характеристики, которые помогают некоторым кораллам переносить потепление и подкисление. Другие обучают кораллы процветать в измененных океанах, так же, как атлеты тренируются, чтобы соревноваться на больших высотах или в суровые погодные условия.

«Мы пытаемся противостоять сообщению о том, что все кораллы обречены», - говорит Рут Гейтс, профессор исследований Института морской биологии Университета Гавайев. «Кораллы развивались на Земле в течение миллионов лет, и они выжили по уважительной причине».

Повышение устойчивости

Некоторые эксперты говорят, что потепление и подкисление получают слишком много внимания и что местные стрессы более актуальны.

«Изменение климата - это только половина истории, - говорит Джереми Джексон, бывший директор Центра морского биоразнообразия и сохранения в Калифорнийском институте океанографии Скриппса. Джексон был ведущим редактором отчета опубликованной в июле Глобальной сетью мониторинга коралловых рифов который обнаружил широкие различия в показателях снижения рифов в Карибском бассейне с 1970.

В то время как кораллы уменьшились более чем на 50 процентов по регионам с 1970, страны, которые ограничивали рыболовство, развитие прибрежных районов и туризм, такие как Бермудские острова, понесли гораздо меньше потерь кораллов, чем те, которые не смогли ввести аналогичные меры контроля, такие как Ямайка. И здоровые рифы выдержали ураганы и отбеливающие эпизоды легче, чем те, которые уже деградировали за счет перелова и загрязнения воды.

«Как ни странно, Соединенные Штаты тратят много денег на мониторинг коралловых рифов, но не делают много для их защиты», - говорит Джексон. «Наша стратегия, похоже, наблюдает за ними, пока они не умрут».

В конце августа Национальная администрация океанографии и атмосферы США сделала первый шаг к ее изменению, перечисление видов кораллов 20 под угрозой в соответствии с Законом о находящихся под угрозой исчезновения видах, Перечисление означает, что другим федеральным агентствам придется проконсультироваться с NOAA, прежде чем они будут финансировать или санкционировать действия, которые повлияют на эти кораллы, такие как энергетические проекты, разрешения на выбросы загрязняющих веществ, дноуглубительные работы, судоходство или военные действия. И NOAA будет работать с государствами и сообществами для защиты кораллов с помощью таких стратегий, как сокращение загрязнения на суше и пересадка кораллов, выращенных в лабораториях, для репопуляции деградированных рифов.

Оповещение о выживших

Чтобы противостоять потеплению и подкислению, ученые работают над пониманием того, почему некоторые кораллы могут легче восстанавливаться после этих стрессов, чем другие. Ответ заключается в некоторой комбинации генетики кораллов и их взаимоотношениях с микроводорослями, которые живут в их тканях и снабжают их пищей.

В исследование, опубликованное в Глобальные изменения биологии в июле исследователи, возглавляемые биогеохимиком Университета штата Огайо Андре Гроттоли, положили здоровые кораллы из девяти мексиканских рифов через два эпизода отбеливания на один год. Этот процесс смоделировал условия, которые могут произойти в Карибском бассейне, как только 2030, согласно текущим прогнозам.

Некоторые из их находок были удивительными. Пориты astreoides, насыщенный желтый коралл, который растет в некоторых частях Карибского бассейна, был слегка затронут первым отбеливанием, но не полностью восстановился после второго. Другие типы показали больше способности восстанавливаться после повторных отбеливаний.

 «Я бы хотел переосмыслить то, как мы определяем рифы, которые стоит защищать». - Андреа Гроттоли «Важным был размер запасов энергии кораллов, особенно запаса липидов», - объясняет Гроттоли. «Когда мы голодаем, наши тела усваивают жир, и другие живые существа делают то же самое». Высокие запасы жира помогли кораллам выжить, пока они не обзавелись новыми симбиотическими водорослями. Исследование также показало, что кораллы, способные взаимодействовать с несколькими видами водорослей, более склонны к восстановлению.

Гроттоли говорит, что такие результаты можно использовать для размещения морских охраняемых районов в зонах, где условия благоприятствуют устойчивым видам кораллов. «Я бы хотел увидеть переосмысление того, как мы определяем рифы, которые стоит защитить», - говорит она. «Вам нужно знать, как ведут себя кораллы и реагируют на стресс, чтобы предсказать, выживут ли они».

Супер-Кораллы

В Гавайском университете Гейтс также работает над определением кораллов, которые могут противостоять климатическим стрессам. В октябре 2013 она и Мадлен Ван Оппен, старший научный сотрудник Австралийского института морских наук, выиграл конкурс, организованный Фондом семьи Пола Дж. Аллена которые искали стратегии по борьбе с подкислением океана. Гейтс и ван Оппен планируют развивать кораллы, которые очень устойчивы к климатическим стрессам и использовать их для реколонизации нескольких объектов, включая мертвый риф на Гавайях и конкретный искусственный риф.

Чтобы развить эти супер-кораллы, они используют три инструмента. Первая - это эпигенетика - изменения в функции гена, которые возникают, когда определенные части генетического кода организма включаются или выходят в ответ на экологические сигналы. «Мы приносим кораллы, которые, как мы уже знаем, прочны в лаборатории и подвергая их условиям, с которыми они могут столкнуться в измененных океанах: мы повышаем температуру воды или понижаем ее pH, затем возвращаем ее в исходную точку, иногда в сочетание », - говорит Гейтс. «Упражнение может включать быстро адаптивные эпигенетические пути, которые побуждают этих высоких исполнителей быть их самыми лучшими».

Во-вторых, исследователи модифицируют симбиотические пары кораллов с микроводорослями. «Некоторые симбионты всегда связаны с очень прочными кораллами, поэтому мы видим, можем ли мы представить их кораллам, симбионты которых похожи. Symbionts - это источники пищи кораллов, а надежные - очень хорошие пищевые заводы », - говорит Гейтс. Третий инструмент - выборочно разводить выносливые кораллы и замораживать их сперму, био-банковские выгоды в сопротивлении.

По некоторым данным, Гейтс и ван Оппен создают «дизайнерские рифы», но Гейтс не согласен.

«Коралловые рифы меняются быстрее, чем кораллы могут найти друг друга и естественным образом адаптироваться. Это проблема времени. Поэтому мы ускоряем способность людей встречаться и воспроизводить », - говорит она. «Это, вероятно, произойдет естественным образом в благоприятных условиях, но когда кораллы отмирают, соединения разрушаются, а сперма и яйца встречаются не так легко. Мы можем наблюдать, как проблема ухудшается, или предложить что-то, что будет иметь значение ».

Идея в некоторых отношениях аналогична миграция для животных и растений на суше, В обоих случаях изменение климата изменяет экосистемы быстрее, чем организмы могут развиваться. Конечным решением является сокращение выбросов парниковых газов, но в краткосрочной перспективе помощь в адаптации видов может смягчить ущерб.

Эта статья первоначально появилась на Ensia

Об авторе

Дженнифер Уикс - независимый журналист из Массачусетса, который пишет об окружающей среде, науке и здоровье. Ее рассказы появились в Откройте для себя, шифер, журнал Boston Globe, The Daily Climate и многие другие публикации. Раньше она работала в качестве сотрудника конгресса, лоббиста и аналитика государственной политики.

Рекомендуемые книги:

Мир голубой: как наша судьба и океан одни
Сильвия Эрл.

Эта книга привязка к амбициозным 5 год океана инициатива-фокусирующей National Geographic на перелова-написано в National Geographic Explorer, в резиденции доступной еще нелицеприятной голос Сильвии Эрл. Благодаря непреодолимых личных историй она ставит текущую и будущую опасность океана и жизнь она поддерживает в перспективе для широкой общественной аудитории.

Нажмите здесь для получения дополнительной информации и / или заказать эту книгу на Amazon.