隨著海洋變得更加溫暖和酸性，科學家正在製定新的戰略來拯救“海洋雨林”。
珊瑚礁是地球上最美麗的生態系統之一 - 在海洋學家Sylvia Earle的話中，“在地球中部是一條鑲有寶石的腰帶”。 它們也非常有價值。 珊瑚礁覆蓋的海底面積不到1的十分之一，但支撐的數量超過800種類的珊瑚和4,000魚類。 它們是產卵場，沿海緩衝區以及有利可圖的旅遊吸引力。 根據 一些估計，他們提供的服務每年價值高達30億。
但是，自從1970年代以來，由於一系列人類影響，珊瑚礁一直在惡化，損害了這些利益。 過度捕撈破壞了它們由大型捕食者，較小的獵物物種和“放牧者”（如鸚嘴魚和海膽）清除珊瑚中的大型藻類的複雜群落。 沿海開發的疏clouds使沉積物渾濁，阻擋了陽光並消耗了氧氣。 海藻大量繁殖，由農場徑流中的營養物質和廢水，令人窒息的珊瑚提供。 可能通過全球運輸傳播的病原體殺死了珊瑚和海膽。
現在，大氣中二氧化碳濃度的增加導致海水變暖並使其更加酸性。 溫水引起漂白事件，其中珊瑚息肉驅逐生活在組織內的微藻並滋養牠們。 藻類提供珊瑚的顏色，因此珊瑚礁變白。 珊瑚可以恢復，但這個過程會強調並可能會殺死它們。 當海水從大氣中吸收CO2時發生酸化，減少了珊瑚可用於建造其骨骼的碳酸鹽量，因此珊瑚礁生長得更慢並變得更弱。
“我們試圖反駁所有珊瑚都注定失敗的信息。” - 露絲蓋茨
但是礁石專家並沒有放棄。 有些人正在確定有助於某些珊瑚耐受變暖和酸化的特徵。 其他人正在訓練珊瑚在變化的海洋中茁壯成長，就像運動員在高海拔或惡劣天氣中進行比賽一樣。
夏威夷大學海洋生物學研究所的研究教授露絲蓋茨說：“我們正試圖反駁所有珊瑚都注定失敗的信息。” “珊瑚在地球上已經發展了數百萬年，而且它們有充分的理由存活下來。”
提升韌性
一些專家說，變暖和酸化受到太多關注，局部壓力更加迫切。
“氣候變化只是故事的一半，”加州斯克里普斯海洋研究所海洋生物多樣性與保護中心前主任傑里米傑克遜說。 傑克遜是一份報告的主編 全球珊瑚礁監測網於7月發布 自1970s以來，加勒比地區的珊瑚礁下降率差異很大。
雖然自50以來珊瑚在全區範圍內下降超過1970％，但限制捕魚，沿海開發和旅遊業（如百慕大）的珊瑚遭受的珊瑚損失遠少於那些未能實施類似控制措施的國家，如牙買加。 與過度捕撈和水污染已經退化的珊瑚相比，健康的珊瑚礁更容易風化颶風和漂白事件。
“具有諷刺意味的是，美國在監測珊瑚礁方面投入了大量資金，但對保護珊瑚礁沒有太大作用，”傑克遜說。 “我們的策略似乎是在看著他們死去。”
8月下旬，美國國家海洋和大氣管理局邁出了改變這一局面的第一步， 根據“瀕危物種法”將20珊瑚物種列為受威脅物種。 上市意味著其他聯邦機構在資助或授權可能影響這些珊瑚的行動之前必須諮詢NOAA，例如能源項目，污染排放許可證，疏浚，船隻交通或軍事活動。 NOAA將與各州和社區合作，通過減少陸地污染和移植實驗室種植的珊瑚以重建退化的珊瑚礁等戰略來保護珊瑚。
偏愛倖存者
為了對抗變暖和酸化，科學家們正在努力理解為什麼有些珊瑚比其他珊瑚更容易從這些壓力中恢復過來。 答案在於珊瑚遺傳的一些組合以及它們與生活在組織內並為其提供食物的微藻的關係。
在 研究發表於 全球變化生物學 7月，由俄亥俄州立大學生物地球化學家AndréaGrottoli領導的研究人員將來自9個墨西哥珊瑚礁的健康珊瑚隔開一年兩次漂白事件。 根據目前的預測，這一過程模擬了加勒比海地區可能出現的情況。
他們的一些發現令人驚訝。 Porites astreoides在加勒比海的一些地區，一種正在增加的黃色珊瑚正在增加，第一次漂白受到適度影響，但在第二次漂白後沒有完全恢復。 其他類型在重複漂白後表現出更強的恢復能力。
“我想重新思考我們如何定義值得保護的珊瑚礁。” —AndréaGrottoli“重要的是珊瑚的能量儲備的大小，尤其是儲存的脂質，” Grottoli解釋說。 “當我們挨餓時，我們的身體會代謝脂肪，而其他生物也會做同樣的事情。” 高脂肪儲備幫助珊瑚生存，直到他們能夠獲得新的共生藻類為止。 研究還表明，能夠與多種藻類結伴的珊瑚更容易恢復。
格羅托利說，像這樣的研究結果可用於在有利於珊瑚物種的條件下對海洋保護區進行定位。 “我想重新思考如何定義值得保護的珊瑚礁，”她說。 “你需要了解珊瑚物種的行為和對壓力的反應，以預測它們是否會存活下來。”
超級珊瑚
在夏威夷大學，蓋茨還致力於識別能承受氣候壓力的珊瑚。 10月2013她和Madeleine van Oppen，澳大利亞海洋科學研究所的高級研究員， 贏得了由Paul G. Allen家庭基金會贊助的比賽 尋求解決海洋酸化的戰略。 Gates和van Oppen計劃開發對氣候壓力具有高抵抗力的珊瑚，並利用它們重新定位幾個地點，包括夏威夷的死礁和混凝土人工魚礁。
為了開發這些超級珊瑚，他們正在使用三種工具。 第一個是表觀遺傳學 - 基因功能的變化，當生物體的遺傳密碼的某些部分因環境線索而被打開或關閉時發生。 “我們將我們已經知道的珊瑚帶入實驗室並將它們暴露在它們可能在變化的海洋中遇到的條件下：我們提高水溫或降低其pH值，然後將其帶回起點，有時在結合，“蓋茨說。 “運動可以迅速開啟適應性表觀遺傳途徑，鼓勵那些優秀的表現者成為他們最好的。”
其次，研究人員正在修改珊瑚與微藻的共生配對。 “有些共生體總是與非常健壯的珊瑚有關，所以我們看看我們是否可以將它們引入珊瑚，它們的共生體是相似的。 Symbionts是珊瑚的食物來源，健壯的食物是非常好的食品工廠，“蓋茨說。 第三個工具是選擇性地培育耐寒珊瑚並凍結它們的精子，使生物銀行獲得抵抗力。
一些人稱，蓋茨和範奧彭正在創造“設計師珊瑚礁”，但蓋茨不同意。
“珊瑚礁的變化速度比珊瑚相遇的速度更快，並能自然適應。 這是一個時間問題。 因此，我們正在加速個人見面和復制的能力，“她說。 “它可能會在良性條件下自然發生，但隨著珊瑚死亡，連接斷裂，精子和卵子不能輕易相遇。 我們可以看到問題變得更糟，或提出一些有所作為的東西。“
這個想法在某些方麵類似於 協助遷移陸地上的動植物。 在這兩種情況下，氣候變化正在改變生態系統，而不是生物可以進化。 最終的解決方案是減少溫室氣體排放，但在短期內，幫助物種適應可以減輕損害。
這篇文章最初出現在 Ensia
關於作者
Jennifer Weeks是馬薩諸塞州的自由撰稿人，撰寫有關環境，科學和健康的文章。 她的故事出現在 發現，Slate，波士頓環球雜誌，每日氣候 和許多其他出版物。 此前，她曾擔任國會職員，說客和公共政策分析師。
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