Защита коралловых рифов от изменения климата: новые подходы
Термотолерантные кораллы используют разные механизмы реакции на тепловой стресс. К такому выводу пришла международная группа исследователей, включая профессора Кристиана Фулстра из Констанцского университета, в исследовании, опубликованном в Molecular Ecology. Учёные изучили реакцию на тепловой стресс у коралла Stylophora pistillata в Красном море, комбинируя мобильный тест Coral Bleaching Automated Stress System (CBASS) с молекулярным анализом для выявления разных типов термотолерантности. Этот подход планируется применять по всему миру, а его результаты помогут обеспечить кораллам более целенаправленную защиту от последствий изменения климата.
Гибель кораллов из-за потепления океана
В результате изменения климата кораллы по всему миру гибнут. За несколько десятилетий их глобальная популяция сократилась вдвое. Многие кораллы, адаптированные к локальным условиям, плохо подготовлены к дальнейшему росту температуры океана. Однако некоторые виды лучше справляются с тепловым стрессом.
Для выявления факторов, способствующих более высокой термотолерантности, команда Фулстра в прошлом году представила мобильную тестовую систему CBASS. Она позволяет быстро идентифицировать особо устойчивые кораллы. «Это небольшая революция, потому что система позволяет исследователям и защитникам природы оценить устойчивость кораллов в любой точке Земли без необходимости в дорогом и сложном оборудовании», — отмечает Фулстра.
Разные механизмы термотолерантности
В текущем исследовании команда использовала систему CBASS для оценки термотолерантности Stylophora pistillata в разных регионах Красного моря. Результаты показали, что кораллы из залива Акаба (северо-восточная часть Красного моря) демонстрируют замечательную термотолерантность — до ~7°C выше среднемесячного максимума самого тёплого летнего месяца, как и их собратья из центральной части Красного моря. Однако абсолютная термотолерантность кораллов из центральной части Красного моря оказалась на до 3°C выше, чем у того же вида в заливе Акаба, что может указывать на работу разных механизмов устойчивости.
Чтобы проверить эту гипотезу, команда провела молекулярный анализ. Генетические исследования показали, что кораллы из залива Акаба реагируют на тепловой стресс сильно изменённой экспрессией генов (например, повышенной выработкой определённых белков). Параллельно менялся состав ассоциированных с кораллом бактериальных сообществ. В то же время кораллы из центральной части Красного моря не проявляли подобных изменений при тепловом стрессе.
Молекулярные результаты подтверждают идею о разных механизмах термотолерантности. «Мы интерпретируем реакцию кораллов из залива Акаба как реакцию "резилиентной" (устойчивой) популяции, которая прямо и пропорционально отвечает на рост температуры. Напротив, более статичная экспрессия генов у кораллов из центральной части Красного моря указывает на фиксированную норму реакции, независимо от приложенного теплового стресса, что обеспечивает "резистентность" (сопротивляемость) высоким температурам воды, но ценой потери гибкости в ответ на дальнейшее потепление», — поясняет Фулстра.
Инструментарий для защиты рифов по всему миру
Пока неясно, какой из этих механизмов лучше защищает кораллы от глобального повышения температуры океана. Однако тот факт, что механизмы "резилиентности" и "резистентности" можно различить с помощью молекулярных методов, может иметь большое значение для приоритизации охраны существующих рифов или для подходов к восстановлению, которые могут использовать термотолерантные кораллы для полового размножения.
По этой причине исследовательская группа планирует применять успешный методологический подход, опробованный в Красном море, по всему миру. «Наше исследование показывает огромную ценность комплексного подхода: использование системы CBASS для стандартизированной идентификации термотолерантности кораллов с последующим молекулярным анализом для выявления лежащих в её основе механизмов и генов-маркеров», — заключает Фулстра.