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在经历了2016年和2017年水温明显高于长期平均水平的巨大损失之后,大堡礁上的珊瑚已经强劲地重新生长。虽然这是个好消息,但这很大程度上取决于运气。珊瑚礁在2020年和2022年经历了大规模白化,但气温及时降温,防止了珊瑚大面积死亡。
但珊瑚礁的好运可能即将耗尽。更炎热的厄尔尼诺现象正在重返太平洋,导致海洋温度升高。过去几个月,全球气温记录被打破。佛罗里达州、加勒比海和太平洋部分地区的珊瑚礁已经开始白化。即将到来的南方夏季是一个重大问题。
有什么办法吗?控制排放显然至关重要。但我们也可以通过加快自然适应过程来支持大堡礁的恢复力。
在今天(8月10日)《科学》杂志上发表的论文中,我们描述了加速耐热珊瑚自然进化的方法、培育大量幼珊瑚的下一代水产养殖以及与原住民群体合作决策以将这些珊瑚以有意义的规模进入大堡礁。
如何培育耐热珊瑚
珊瑚在耐热方面有很大不同。有些可以忍受热水更长时间,而另一些则可以在较低温度下漂白。
全球范围内,漂白阈值在十年内增加了0.5℃。也就是说,珊瑚礁实际上变得更加耐热。这可能是因为更敏感的物种和群体已经灭绝或数量减少。
在物种内部,我们知道温暖水域中的个体珊瑚通常比凉爽水域中的珊瑚更耐受。
了解为什么某些珊瑚具有更好的耐热性,以及如何传递这些属性,意味着我们可以找出哪些珊瑚最适合适应。然后我们就可以开始选择性地培育它们。
珊瑚礁支持着从鱼到虾再到鳐鱼和鲨鱼等多种生命形式。但在很小的范围内,珊瑚虫有自己的微生物生态系统,从赋予珊瑚颜色的共生藻类——以及通过光合作用提供的大部分食物——到珊瑚微生物组的其他部分。
为了培育能够更好地适应高温的珊瑚,我们必须了解它们的微生物组是如何工作的。生活在珊瑚内的一组共生藻类(Durusdinium)实际上可以赋予宿主增强耐热性的能力,尽管通常是以生长速度减慢为代价的。
但如果我们帮助其他与珊瑚相关的藻类(枝叶藻)的进化,我们会发现珊瑚和藻类的耐热性都会提高,通常不会影响其他生存特征。
这意味着我们可以给选择性培育的珊瑚后代接种这些藻类,以实现更高的耐热性。这些方法现已在实验室进行了测试,应该可以大规模生产。
通过对同一物种珊瑚的野生群落进行杂交,我们发现耐热性可以传递给下一代。
我们的研究人员正在开发工具,以便在白化事件或快速热应激实验中挑选出这些天生更有弹性的个体。我们还分析珊瑚的DNA来识别遗传标记。
然后我们测量水产养殖设施和现场条件下如何保持耐热性和遗传多样性。
因此,虽然辅助进化仍然很新,但我们的结果令人鼓舞。提高珊瑚的耐热性以改善在炎热海洋中的生存确实有潜力。
加快水产养殖规模化
今年的海洋热浪打破了记录。为了增加保护大堡礁的机会,我们需要能够扩大这些技术的规模。
迄今为止,珊瑚恢复和适应的规模相对较小,成本较高。珊瑚的繁殖主要是在小型实验室水族箱设施中手工完成的,速度缓慢且昂贵。
但这种情况正在改变。在我们位于汤斯维尔的工厂,我们在珊瑚水产养殖方面取得了进步,有可能显着提高生产率,同时降低成本。
如何大规模生产耐热珊瑚?将选定的小珊瑚放在模块化床单的小标签上。将各个标签分开,每个标签现在都有一个蓬勃发展的小珊瑚,并将它们连接到旨在保护海洋中的婴儿的特殊拳头大小的结构上。这大大提高了它们在珊瑚礁上的生存率。
我们正在试验这些技术,将这些结构沉积在沿着珊瑚礁精心挑选的地方,在那里它们可以生长并最终繁殖。随着我们扩大生产规模,我们将能够通过使用船只或机器人,在不需要潜水员的情况下交付大量结构。
这些技术意味着我们可以提高珊瑚饲养的自动化程度。目前,这些技术可用于大堡礁上约50种珊瑚。
确保人类系统正常运转也至关重要。为了确保耐热幼珊瑚茁壮成长,我们必须拥有良好的生态模型和决策过程,将经济、社会和环境因素考虑在内。
成功还取决于与传统所有者的有意义的合作伙伴关系。将传统科学与传统知识相结合可以带来新的见解。澳大利亚北部格鲁特岛的海洋管理现在使用科学家与Anindilyakwa人合作制作的地图,将当地知识、水下调查和卫星数据结合起来。
随着我们迈向大规模恢复和适应,澳大利亚原住民护林员可以提供重要的社区劳动力,以开展一套新的管理和保护活动,特别是在偏远地区。传统所有者也可以在监控进展方面发挥重要作用。
直到最近,保护工作的目的是保护生态系统免受破坏并限制进入,使自然系统得以恢复。但在全球供暖时代,这已经不够了。破坏来得更快,对大自然的恢复能力提出了挑战。
我们必须提供帮助。时间很短,还有很多事情要做。
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