在Swains海島，美屬薩摩亞的一個健康珊瑚礁。 NOAA / NMFS / PIFSC / CRED，海洋學團隊。, CC BY
珊瑚礁是許多物種的家園，它們通常被稱為“海洋熱帶雨林”。今天它們面臨著一系列令人生畏的威脅，包括 海洋變暖和酸化, 過度捕撈 和 污染。 在世界範圍內，超過三分之一的珊瑚物種都是 面臨滅絕的危險.
我是眾多科學家之一 研究珊瑚 找到幫助他們生存和恢復的方法。 正如國家科學，工程和醫學院的最新報告所示，研究人員正在探索 許多不同的策略。 一些，例如使珊瑚更能容忍壓力的管理育種，已經在小規模發展。 其他人，例如移動珊瑚來殖民新區域，尚未經過測試。
我自己的工作考察了珊瑚礁珊瑚物種的多樣性是否可以幫助珊瑚生存和繁衍。 在今年早些時候發表的一項研究中，我的同事 馬克海伊 我發現了證據 答案是肯定的。 這一發現有助於為更廣泛的戰略提供信息，使珊瑚礁在改變的海洋中更具彈性。
在本質上，越多越好
如果生態系統包含許多物種，那麼它們是否比只有少數物種更健康？ 這是生態學中的一個核心問題。 一般來說，科學家們發現生態系統更加多樣化 基礎物種 - 那些 定義一個系統並與之密不可分，如森林中的樹木 - 往往是 更健康，功能更好.
直到最近，還沒有人將這項測試應用於珊瑚礁。 但我們確實知道，健康的珊瑚礁是多樣的，結構複雜的生態系統以珊瑚為主。 相比之下，受到諸如壓力等破壞的珊瑚礁 珊瑚褪色事件 往往變得簡化，不那麼多樣化的景觀，往往由海藻主導。
在我們的研究中，我們選擇了位於南太平洋斐濟主島Viti Levu的西南海岸的珊瑚礁區。 沿海地區的許多珊瑚礁因過度捕撈和其他與人類有關的活動而嚴重退化，減少珊瑚覆蓋並使海藻占主導地位。
太平洋上有數百種珊瑚物種，但在規模較小的情況下，我們在對我們現場退化的珊瑚礁進行的初步調查中發現只有5種或更少。 由於這些條件反映了全世界許多珊瑚礁發生的情況，我們認為它是一個理想的地方，可以測試珊瑚多樣性是否對我們期望在未來的珊瑚礁上看到的“新常態”起作用。
過度捕撈強調的珊瑚礁可迅速成為海藻的主導。 某些類型的海藻會產生排斥珊瑚和魚類幼蟲的化學物質，這可能會阻止退化的珊瑚礁恢復。
水下花園
我們的團隊在退化的珊瑚礁的海底上創建了48混凝土地塊，作為實驗珊瑚花園的基地。 我們創造了單一物種花園，每個花園都包含三種珊瑚物種中的一種 - Pocillopora damicornis，俗稱花椰菜珊瑚; Porites cylindrica，又稱黃指珊瑚; 和 鹿角珊瑚（Acropora millepora），被稱為鹿角珊瑚的眾多物種之一。 我們還種植了包含所有三種物種的混合花園。
我們選擇這些珊瑚是因為它們在太平洋上的珊瑚礁中很常見，並且代表了不同的珊瑚家族，它們對各種有害干擾表現出不同的反應。 總之，每個花園都包含18珊瑚個體，共有864珊瑚。
A Porites cylindrica 珊瑚種植在我們的實驗花園裡。 每個珊瑚都使用環氧樹脂嵌入倒置的汽水瓶頸部，這樣我們就可以輕鬆地將它們從花園地塊中取出或取下。 Cody Clements, CC BY-ND
為了評估珊瑚在生長過程中的表現，我們需要定期將它們從地塊中移除。 因此，我們切掉了數百個蘇打瓶的頂部，並在每個瓶子的倒置頸部用環氧樹脂膩子種植了一個單獨的珊瑚。 我們將瓶蓋嵌入混凝土板中，這樣我們就可以輕鬆擰下每個瓶頸，檢查它所固定的珊瑚，然後將其擰回底座。 在16月份，我們對珊瑚進行了稱重，並追踪了其他健康狀況，包括組織死亡和有害海藻對每個花園的殖民化。
在斐濟退化的礁石上的實驗珊瑚花園。 融合了珊瑚物種的花園比僅含有一種珊瑚的花園表現得更好。 Cody Clements, CC BY-ND
我們一致發現，在混合物種園中種植的珊瑚比單種群地塊中的珊瑚表現更好。 在四個月內，混合物種園中的珊瑚生長甚至超過了表現最佳的單一物種園。 這表明不同的物種可能以未知的方式相互受益，至少在珊瑚群落髮育的早期階段。
在我們的16月實驗期間，單一和混合物種珊瑚園的例子。 在四個月時，混合物種花園以多種方式表現優於單一物種花園 - 平均增長速度甚至超過表現最佳的單一物種花園（鹿角珊瑚（Acropora millepora））。 到16個月，混合物種之間的增長相當 鹿角 花園，但單一物種園的總體表現仍然落後於混合物種。 Clements和Hay，2019, CC BY-ND
為什麼更好？
接下來的問題是推動我們觀察到的影響。 我們希望在未來的實驗中研究一些線索。 例如，農民通常會觀察到這一點 種植多種多樣的作物有助於減少傳染病的傳播 個人之間。 珊瑚礁也是如此嗎？
我們的初步調查結果為珊瑚礁的未來提供了關注和希望。 如果多樣性是珊瑚福祉不可或缺的一部分，那麼物種的持續喪失可能會導致這些生態系統的改變，從而導致珊瑚礁進一步衰退。 在“生態系統引擎”發生故障之前可以從“生態系統引擎”中刪除多少部分？
那說，很多 國家科學院報告中的策略 涉及利用生物多樣性 - 包括遺傳和物種水平 - 以提高珊瑚礁的恢復能力。 例子包括人口之間的雜交珊瑚; 改變珊瑚基因，賦予它們新的功能，如更高的耐熱性; 並將耐壓珊瑚或珊瑚基因移動到新的位置。
技術的進步，如 從空中繪製珊瑚礁，也可以幫助研究人員評估珊瑚的健康狀況並確定它們含有的物種。 該基線信息可能有助於更好地為管理和恢復工作提供信
珊瑚陷入困境，但他們還沒有倒下。 也許利用剩餘生物多樣性的力量可以幫助他們獲得戰鬥機會。
關於作者
科迪克萊門茨，博士後研究員， 佐治亞理工學院
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