Ускоренная эволюция и автоматизированное разведение могут помочь кораллам пережить жару
Кораллы Большого Барьерного рифа восстановились после значительных потерь 2016 и 2017 годов, когда температура воды была значительно выше долгосрочного среднего уровня. Однако это во многом удача. Риф пережил массовое обесцвечивание в 2020 и 2022 годах, но температура вовремя понизилась, предотвратив массовую гибель.
Но удаче может прийти конец. Более жаркие условия Эль-Ниньо возвращаются в Тихий океан, повышая температуру воды. Последние месяцы побили глобальные температурные рекорды. Рифы во Флориде, Карибском бассейне и некоторых частях Тихого океана уже обесцвечиваются. Предстоящее южное лето вызывает серьезное беспокойство.
Можно ли что-то сделать? Сокращение выбросов, очевидно, жизненно важно. Но мы также можем повысить устойчивость рифа, ускорив естественные процессы адаптации.
В статье, опубликованной 10 августа в Science, описаны методы ускорения естественной эволюции термоустойчивых кораллов, аквакультура нового поколения для выращивания большого количества молодых кораллов и совместное принятие решений с группами коренных народов для их масштабного размещения на рифе.
Как вывести термоустойчивые кораллы
Кораллы сильно различаются по термоустойчивости. Некоторые выдерживают горячую воду дольше, другие обесцвечиваются при более низких температурах.
Глобально порог обесцвечивания вырос на 0.5℃ за десятилетие. Это означает, что рифы действительно становятся более устойчивыми к жаре, вероятно, из-за гибели более чувствительных видов и колоний.
Внутри вида кораллы в более теплых водах, как правило, более устойчивы, чем в холодных.
Понимание причин термоустойчивости и способов её наследования позволяет определить, какие кораллы лучше всего адаптируются, и начать их селективное разведение.
Коралловые полипы имеют собственные микробные экосистемы: от симбиотических водорослей, придающих цвет и обеспечивающих пищу (фотосинтез), до остального микробиома.
Чтобы вывести более термоустойчивые кораллы, нужно понять работу их микробиома. Одна группа симбиотических водорослей (Durusdinium) может повысить термоустойчивость коралла, хотя часто за счет снижения роста.
Но если помочь в эволюции других водорослей (Cladocopium), термоустойчивость и коралла, и водорослей улучшается, обычно без ущерба для других признаков.
Это позволяет инокулировать потомство селекционно выведенных кораллов этими водорослями для повышения термоустойчивости. Методы протестированы в лаборатории и должны масштабироваться для массового производства.
Скрещивая дикие колонии одного вида, мы обнаружили, что термоустойчивость может передаваться следующему поколению.
Исследователи разрабатывают инструменты для выявления устойчивых особей во время обесцвечивания или в быстрых стресс-тестах, а также анализируют ДНК кораллов для поиска генетических маркеров.
Затем измеряется, как термоустойчивость и генетическое разнообразие сохраняются в условиях аквакультуры и в естественной среде.
Результаты обнадеживают: существует реальный потенциал повышения термоустойчивости кораллов для улучшения выживания в более теплых морях.
Ускорение аквакультуры для достижения масштаба
Нынешние морские тепловые волны бьют рекорды. Для сохранения Большого Барьерного рифа необходимо масштабировать эти методы.
До сих пор восстановление и адаптация кораллов проводились в относительно небольших масштабах и с высокими затратами. Разведение в основном велось вручную в небольших лабораторных аквариумах, что медленно и дорого.
Но ситуация меняется. На объекте в Таунсвилле достигнут прогресс в аквакультуре кораллов, позволяющий значительно увеличить производство и снизить затраты.
Как производить термоустойчивые кораллы в масштабе?
- Оседание отобранных молодых кораллов на небольшие пластины в модульных листах.
- Разделение пластин, каждая с живым молодым кораллом, и прикрепление их к специальным структурам размером с кулак, защищающим молодняк в океане.
- Это значительно повышает выживаемость на рифе.
Эти технологии тестируются путем размещения структур в тщательно выбранных местах вдоль рифа, где они могут расти и, в конечном итоге, размножаться. При масштабировании производства можно будет доставлять большое количество структур без водолазов, используя лодки или роботов.
Технологии позволяют все больше автоматизировать выращивание кораллов. В настоящее время методы доступны для около 50 видов кораллов Большого Барьерного рифа.
Важность человеческих систем и партнерств
Для успеха также необходимы хорошие экологические модели и процессы принятия решений, учитывающие экономические, социальные и экологические факторы.
Успех будет зависеть и от значимого партнерства с коренными народами. Сочетание традиционной науки и традиционных знаний может дать новые идеи. Например, управление морской средой Грут-Айленда на севере Австралии теперь использует карты, созданные учеными совместно с народом аниндиляква, объединяющие местные знания, подводные исследования и спутниковые данные.
При переходе к крупномасштабному восстановлению и адаптации рейнджеры из числа коренных народов Австралии могут стать важной рабочей силой для осуществления новых мер по управлению и сохранению, особенно в отдаленных регионах. Коренные народы также могут играть важную роль в мониторинге прогресса.
До недавнего времени усилия по сохранению были направлены на защиту экосистем от повреждений и ограничение доступа, позволяя природным системам восстанавливаться. Но в эпоху глобального потепления этого уже недостаточно. Нарушения происходят быстрее, бросая вызов устойчивости природы.
Мы должны помочь. Времени мало, а работы много.