När haven blir varmare och surare utvecklar forskare nya strategier för att rädda "havets regnskogar".

Korallrev är bland de vackraste ekosystemen på jorden - "ett bälte med juveler runt planetens mitt", enligt oceanografen Sylvia Earles ord. De är också oerhört värdefulla. Rev täcker mindre än en tiondel av 1 procent av havsbotten men stöder mer än 800 arter av koraller och 4,000 XNUMX arter av fisk. De är lekplatser, kustnära buffertar mot stormar och lukrativa turistattraktioner. Enligt några uppskattningar, de tjänster de tillhandahåller är värda upp till 30 miljarder dollar per år.

Till nackdel för dessa fördelar har korallreven dock försämrats sedan 1970-talet under en kaskad av mänsklig påverkan. Överfiske stör deras komplexa samhällen av stora rovdjur, mindre bytesarter och "betare" som papegojfiskar och sjöborrar som rensar stora alger från koraller. Muddring för kustutveckling fördunklar vatten med sediment, blockerar solljus och tömmer syre. Enorma blomningar av alger, matade av näringsämnen i avrinning från gården och avloppsvatten, kväver koraller. Patogener, möjligen spridda av global sjöfart, dödar koraller och sjöborrar.

Nu gör ökande koncentrationer av koldioxid i atmosfären att havsvattnet värms upp och gör dem surare. Varmt vatten orsakar blekningsepisoder där korallpolyper driver ut de mikroskopiska algerna som lever inuti deras vävnader och ger dem näring. Alger ger korallernas färg, så reven blir vita. Koraller kan återhämta sig, men processen stressar och kan döda dem. Försurning, som sker när havsvatten absorberar CO2 från atmosfären, minskar mängden karbonat som är tillgänglig för koraller att bygga sina skelett, så att reven växer långsammare och blir svagare.

"Vi försöker motverka budskapet att alla koraller är dömda." — Ruth Gates

Men revspecialister ger inte upp. Vissa identifierar egenskaper som hjälper vissa koraller att tolerera uppvärmning och försurning. Andra konditionerar koraller för att trivas i förändrade hav, ungefär som idrottare tränar för att tävla på höga höjder eller i hårt väder.

"Vi försöker motverka budskapet att alla koraller är dömda", säger Ruth Gates, en forskningsprofessor vid University of Hawaiis Institute of Marine Biology. "Koraller har utvecklats på jorden i miljontals år, och de har överlevt av goda skäl."

Öka motståndskraften

Vissa experter säger att uppvärmning och försurning får för mycket uppmärksamhet och att lokala påfrestningar är mer akuta.

"Klimatförändringar är bara halva historien", säger Jeremy Jackson, tidigare chef för Center for Marine Biodiversity and Conservation vid Kaliforniens Scripps Institute of Oceanography. Jackson var huvudredaktör för en rapport publicerad i juli av Global Coral Reef Monitoring Network som fann stora variationer i revnedgångshastigheter över Karibien sedan 1970-talet.

Medan koraller hade minskat med mer än 50 procent i hela regionen sedan 1970, drabbades länder som begränsade fiske, kustutveckling och turism, som Bermuda, mycket mindre korallförluster än de som misslyckades med att införa liknande kontroller, som Jamaica. Och friska rev klarade orkaner och blekningsepisoder lättare än de som redan försämrats av överfiske och vattenföroreningar.

"Ironiskt nog spenderar USA massor av pengar på att övervaka korallrev, men gör inte mycket för att skydda dem", säger Jackson. "Vår strategi verkar vara att se dem tills de dör."

I slutet av augusti tog US National Oceanographic and Atmospheric Administration ett första steg mot att ändra det, listar 20 korallarter som hotade enligt lagen om utrotningshotade arter. Listan innebär att andra federala myndigheter måste rådgöra med NOAA innan de finansierar eller godkänner åtgärder som skulle påverka dessa koraller, såsom energiprojekt, utsläppstillstånd för föroreningar, muddring, båttrafik eller militära aktiviteter. Och NOAA kommer att arbeta med stater och samhällen för att skydda korallerna genom strategier som att minska landbaserade föroreningar och transplantera koraller som odlats i laboratorier för att återbefolka förstörda rev.

Att gynna överlevande

För att motverka uppvärmning och försurning arbetar forskare med att förstå varför vissa koraller kan återhämta sig från dessa påfrestningar lättare än andra. Svaret ligger i någon kombination av korallers genetik och deras relation till mikroalgerna som lever inuti deras vävnader och förser dem med mat.

I en studie publicerad i Global Change Biology i juli satte forskare under ledning av Ohio State Universitys biogeokemist Andréa Grottoli friska koraller från nio mexikanska rev genom två blekningsepisoder med ett års mellanrum. Denna process simulerade förhållanden som skulle kunna inträffa i Karibien så snart som 2030, enligt nuvarande prognoser.

Några av deras fynd var överraskande. Porites astreoides, en gul korall som växer upp i vissa delar av Karibien, påverkades blygsamt av den första blekningen men återhämtade sig inte helt efter den andra. Andra typer visade mer förmåga att återhämta sig efter upprepade blekningar.

 "Jag skulle vilja se en omprövning av hur vi definierar rev som är värda att skydda." — Andréa Grottoli ”Det som spelade roll var storleken på korallernas energireserver, särskilt lagrade lipider”, förklarar Grottoli. "När vi svälter metaboliserar våra kroppar fett, och andra levande saker gör samma sak." Höga fettreserver hjälpte koraller att överleva tills de kunde förvärva nya symbiotiska alger. Studien visade också att koraller som kan samarbeta med flera arter av alger var mer benägna att återhämta sig.

Grottoli säger att fynd som detta kan användas för att placera marina skyddade områden i zoner där förhållandena gynnar motståndskraftiga korallarter. "Jag skulle vilja se en omprövning av hur vi definierar rev som är värda att skydda", säger hon. "Du måste veta om hur korallarter beter sig och reagerar på stress för att förutsäga om de kommer att överleva."

Superkoraller

På University of Hawaii arbetar Gates också med att identifiera koraller som tål klimatpåfrestningar. I oktober 2013 hon och Madeleine van Oppen, senior forskare vid Australian Institute of Marine Sciences, vann en tävling sponsrad av Paul G. Allen Family Foundation som sökte strategier för att ta itu med havsförsurningen. Gates och van Oppen planerar att utveckla koraller som är mycket motståndskraftiga mot klimatpåfrestningar och använda dem för att återkolonisera flera platser, inklusive ett dött rev på Hawaii och ett konstgjort rev av betong.

För att utveckla dessa superkoraller använder de tre verktyg. Den första är epigenetik - förändringar i genfunktion som uppstår när vissa delar av en organisms genetiska kod slås på eller av som svar på miljösignaler. "Vi tar med koraller som vi redan vet är robusta in i labbet och utsätter dem för förhållanden som de sannolikt kommer att stöta på i förändrade hav: Vi höjer vattentemperaturen eller sänker dess pH och tar sedan tillbaka det till utgångspunkten, ibland i kombination, säger Gates. "Träning kan aktivera snabbt adaptiva epigenetiska vägar som uppmuntrar dessa högpresterande att vara sitt allra bästa."

För det andra modifierar forskarna korallernas symbiotiska parningar med mikroalger. "Vissa symbionter är alltid förknippade med mycket robusta koraller, så vi ser om vi kan introducera dem för koraller vars symbionter liknar varandra. Symbionter är korallers matkällor och de robusta är extremt bra matfabriker, säger Gates. Det tredje verktyget är att selektivt föda upp tåliga koraller och frysa deras spermier, biobanking vinster i resistens.

Vissa konton säger att Gates och van Oppen skapar "designerrev", men Gates håller inte med.

"Korallrev förändras snabbare än koraller kan hitta varandra och anpassa sig naturligt. Det är ett tidsproblem. Så vi accelererar individers förmåga att mötas och föröka sig”, säger hon. "Det skulle förmodligen hända naturligt under godartade förhållanden, men när koraller dör bryts kopplingar och spermier och ägg möts inte lika lätt. Vi kan se hur problemet blir värre eller föreslå något som kommer att göra skillnad.”

Idén är analog på vissa sätt till assisterad migration för djur och växter på land. I båda fallen förändrar klimatförändringarna ekosystemen snabbare än organismer kan utvecklas. Den ultimata lösningen är att minska utsläppen av växthusgaser, men på kort sikt kan att hjälpa arter att anpassa sig mildra skadorna.

Denna artikel publicerades ursprungligen på Ensia

Om författaren

Jennifer Weeks är en frilansjournalist i Massachusetts som skriver om miljö, vetenskap och hälsa. Hennes berättelser har dykt upp i Upptäck, Slate, The Boston Globe Magazine, The Daily Climate och många andra publikationer. Tidigare arbetade hon som kongressanställd, lobbyist och offentlig policyanalytiker.

Rekommenderad bok:

Världen är blå: Hur vårt öde och havets är en
Sylvia Earle.

Denna bok tie-in till National Geographic ambitiösa 5 år ocean initiativ fokus på överfiske-skrivs i National Geographic Explorer-in-Residence Sylvia Earles tillgängliga ännu slagkraftiga röst. Genom tvingande personliga berättelser hon sätter nuvarande och framtida risk för havet och livet stöder i perspektiv för en bred publik.

Klicka här för mer info och / eller för att beställa den här boken på Amazon.