Apabila lautan semakin panas dan lebih berasid, saintis sedang mengembangkan strategi baru untuk menyelamatkan "hutan hujan di laut."

Terumbu karang adalah antara ekosistem yang paling indah di Bumi - "sabuk jisim di sekitar tengah-tengah planet," dalam kata-kata ombak laut Sylvia Earle. Mereka juga sangat berharga. Terumbu meliputi kurang daripada sepersepuluh persen 1 lantai lautan tetapi menyokong lebih daripada 800 spesies ikan karang dan 4,000 ikan. Mereka bertaburan, penampan pantai terhadap ribut dan tarikan pelancong yang menguntungkan. Menurut beberapa anggaran, perkhidmatan yang mereka sediakan bernilai sehingga $ 30 bilion setiap tahun.

Walau bagaimanapun, merugikan faedah tersebut, terumbu karang telah merosot sejak tahun 1970-an di bawah rentetan kesan manusia. Penangkapan ikan berlebihan mengganggu komuniti mereka yang terdiri daripada pemangsa besar, spesies mangsa yang lebih kecil dan "penggembala" seperti burung nuri dan landak yang membersihkan alga besar dari karang. Pengerukan untuk pengembangan pesisir mendapan air dengan sedimen, menyekat cahaya matahari dan menghabiskan oksigen. Banyaknya alga berkembang, diberi makan oleh nutrien di limpasan ladang dan air sisa, karang yang lebih halus. Patogen, yang mungkin disebarkan oleh pelayaran global, membunuh karang dan landak.

Sekarang semakin banyak kepekatan karbon dioksida di atmosfera menyebabkan air lautan menjadi panas dan menjadikannya lebih berasid. Air panas menyebabkan episod pelunturan di mana polip karang mengusir alga mikroskopik yang hidup di dalam tisu mereka dan menyuburkannya. Alga memberikan warna karang, jadi terumbu berpaling putih. Coral boleh pulih, tetapi prosesnya menegaskan dan boleh membunuh mereka. Asidifikasi, yang berlaku sebagai air laut menyerap CO2 dari atmosfera, mengurangkan jumlah karbonat yang tersedia untuk karang untuk membina rangka mereka, sehingga terumbu tumbuh lebih perlahan dan menjadi lebih lemah.

"Kami cuba menentang mesej bahawa semua batu karang ditakdirkan." - Ruth Gates

Tetapi pakar karang tidak berputus asa. Ada yang mengenal pasti ciri-ciri yang membantu karang tertentu mentolerir pemanasan dan pengasidan. Lain-lain adalah karang pengkondisian untuk berkembang maju di lautan yang berubah, sama seperti atlet melatih untuk bersaing di ketinggian yang tinggi atau dalam cuaca yang teruk.

"Kami cuba menentang mesej bahawa semua batu karang telah ditakdirkan," kata Ruth Gates, profesor penyelidikan di Institut Biologi Laut Universiti Hawaii. "Batu karang telah berkembang di Bumi selama berjuta-juta tahun, dan mereka telah selamat untuk alasan yang baik."

Meningkatkan Ketahanan

Sesetengah pakar mengatakan pemanasan dan pengasidan menerima terlalu banyak perhatian, dan tegasan tempatan lebih mendesak.

"Perubahan iklim hanyalah setengah cerita," kata Jeremy Jackson, bekas pengarah Pusat Biodiversiti dan Pemuliharaan Marin di Institut Oseanografi Scripps California. Jackson adalah editor utama laporan diterbitkan pada bulan Julai oleh Rangkaian Pemantauan Terumbu Karang Global yang menemui pelbagai variasi kadar penurunan karang di seluruh Caribbean sejak 1970s.

Walaupun karang telah merosot lebih daripada 50 peratus di seluruh dunia sejak 1970, negara-negara yang memancing terhad, pembangunan pantai dan pelancongan, seperti Bermuda, mengalami kerugian karang yang jauh lebih rendah daripada yang gagal untuk membuat kawalan yang serupa, seperti Jamaica. Dan terumbu yang sihat melanda taufan dan episod pelunturan lebih mudah daripada yang sudah terdegradasi oleh penangkapan ikan dan pencemaran air.

"Ironinya, Amerika Syarikat menghabiskan banyak wang untuk memantau terumbu karang, tetapi tidak banyak yang dapat melindungi mereka," kata Jackson. "Strategi kami seolah-olah memerhatikan mereka sehingga mereka mati."

Pada akhir Ogos, Pentadbiran Oseanografi dan Atmosfera Negara Amerika Syarikat mengambil langkah pertama untuk mengubahnya, menyenaraikan spesies karang 20 sebagai terancam di bawah Akta Spesies Terancam. Penyenaraian itu bermaksud agensi-agensi persekutuan lain perlu berunding dengan NOAA sebelum membiayai atau memberi kuasa tindakan yang akan menjejaskan batu karang ini, seperti projek tenaga, permit pelepasan pencemaran, pengerukan, lalu lintas bot atau aktiviti ketenteraan. Dan NOAA akan bekerjasama dengan negara dan masyarakat untuk melindungi karang melalui strategi seperti mengurangkan pencemaran berasaskan tanah dan memindahkan karang yang ditanam di makmal untuk memulihkan terumbu yang terdegradasi.

Survivors yang memilih

Untuk mengatasi pemanasan dan pengasidan, saintis berusaha memahami mengapa beberapa batu karang dapat pulih dari tekanan ini dengan lebih mudah daripada yang lain. Jawapannya terletak pada beberapa kombinasi genetik karang dan hubungan mereka dengan mikroalgae yang hidup di dalam tisu mereka dan membekalkannya dengan makanan.

Dalam pakej kajian yang diterbitkan di Malaysia Tukar global Biologi pada bulan Julai, penyelidik yang diketuai oleh biogeokimia Universiti Ohio Ohio Andréa Grottoli meletakkan batu karang yang sihat dari sembilan terumbu Mexico melalui dua episod pelunturan satu tahun selain. Proses simulasi ini boleh berlaku di Caribbean sebaik sahaja 2030, menurut unjuran semasa.

Beberapa penemuan mereka mengejutkan. Porites astreoides, karang berwarna kuning kuning yang semakin meningkat di beberapa bahagian di Caribbean, telah dipengaruhi oleh pemutihan pertama tetapi tidak pulih sepenuhnya selepas yang kedua. Jenis lain menunjukkan lebih banyak kebolehan untuk pulih selepas pelepasan berulang.

 "Saya ingin melihat kembali memikirkan bagaimana kita menentukan terumbu yang layak dilindungi." - Andréa Grottoli "Yang penting adalah ukuran simpanan tenaga karang, terutama lipid yang tersimpan," jelas Grottoli. "Ketika kita kelaparan, tubuh kita memetabolisme lemak, dan makhluk hidup lain melakukan perkara yang sama." Cadangan lemak tinggi membantu karang bertahan sehingga mereka dapat memperoleh alga simbiotik baru. Kajian itu juga menunjukkan bahawa karang yang mampu bermitra dengan pelbagai spesies alga lebih cepat pulih.

Grottoli berkata penemuan seperti ini boleh digunakan untuk melayari kawasan perlindungan laut di zon di mana keadaan memihak kepada spesies karang yang berdaya tahan. "Saya ingin melihat pemikiran semula tentang bagaimana kita menentukan karang yang bernilai melindungi," katanya. "Anda perlu tahu bagaimana spesies karang bertindak dan bertindak balas kepada tekanan untuk meramalkan sama ada mereka akan bertahan."

Super-Corals

Di Universiti Hawaii, Gates juga berusaha untuk mengenalpasti batu karang yang dapat bertahan dengan tekanan iklim. Pada Oktober 2013 dia dan Madeleine van Oppen, ahli sains penyelidikan kanan di Institut Sains Marin Australia, memenangi pertandingan yang ditaja oleh Yayasan Keluarga Paul G. Allen yang mencari strategi untuk mengatasi pengasidan laut. Gates dan van Oppen merancang untuk membangunkan batu karang yang sangat tahan terhadap tekanan iklim dan menggunakannya untuk recolonize beberapa tapak, termasuk terumbu mati di Hawaii dan terumbu tiruan konkrit.

Untuk mengembangkan karang super ini, mereka menggunakan tiga alat. Yang pertama ialah epigenetik - perubahan fungsi gen yang berlaku apabila bahagian tertentu kod genetik organisma dihidupkan atau dimatikan sebagai tindak balas kepada isyarat alam sekitar. "Kami membawa batu karang yang kita sudah tahu adalah kuat ke makmal dan mendedahkannya kepada keadaan yang mungkin mereka hadapi di lautan yang diubah: Kami meningkatkan suhu air atau menurunkan pHnya, kemudian membawanya kembali ke titik permulaan, kadang kala gabungan, "kata Gates. "Latihan boleh menghidupkan jalur epigenetik yang menyesuaikan diri dengan cepat yang menggalakkan mereka yang berprestasi tinggi menjadi yang terbaik."

Kedua, para penyelidik mengubah pasangan simbiotik karang dengan mikroalga. "Sesetengah symbionts sentiasa dikaitkan dengan karang yang sangat kuat, jadi kita melihat sama ada kita boleh memperkenalkan mereka kepada batu karang yang symbionts sama. Symbionts adalah sumber makanan karang, dan yang kuat adalah kilang makanan yang sangat baik, "kata Gates. Alat ketiga adalah untuk secara selektif membiakkan batu karang dan membekukan sperma mereka, keuntungan bio perbankan dalam rintangan.

Sesetengah akaun mengatakan Gates dan van Oppen mewujudkan "terumbu pereka," tetapi Gates tidak bersetuju.

"Terumbu karang berubah dengan lebih cepat daripada batu karang yang dapat menemui satu sama lain dan menyesuaikan secara semula jadi. Ia masalah masa. Jadi kita mempercepatkan kemampuan individu untuk bertemu dan menghasilkan semula, "katanya. "Ia mungkin berlaku secara semulajadi di bawah keadaan jinak, tetapi apabila batu karang mati, sambungan dipecahkan, dan sperma dan telur tidak dapat bertemu dengan mudah. Kita dapat melihat masalah semakin buruk, atau mencadangkan sesuatu yang akan membuat perbezaan. "

Idea ini adalah analogi dengan beberapa cara membantu penghijrahan haiwan dan tumbuhan di darat. Dalam kedua-dua kes ini, perubahan iklim mengubah ekosistem lebih cepat daripada organisme boleh berkembang. Penyelesaian utama adalah memotong pelepasan gas rumah kaca, tetapi dalam jangka pendek, membantu penyebaran spesies dapat mengurangi kerusakan.

Artikel ini pada asalnya muncul di Ensia

Mengenai Penulis

Jennifer Weeks adalah wartawan freelance Massachusetts yang menulis tentang persekitaran, sains dan kesihatan. Cerita-ceritanya telah muncul Discover, Slate, Majalah Globe Boston, Iklim Harian dan banyak penerbitan lain. Sebelum ini beliau bekerja sebagai pensyarah kongres, pelobi dan penganalisis dasar awam.

Buku disyorkan:

Dunia Adakah Biru: Bagaimana Nasib Kita dan Lautan adalah Satu
oleh Sylvia Earle.

Buku ini kerjasama dalam inisiatif-fokus bercita-cita tinggi 5 tahun lautan National Geographic pada penangkapan ikan yang berlebihan-ditulis dalam Negara Explorer-in-Residence suara lagi keras memukul diakses Sylvia Earle Geographic. Melalui kisah peribadi menarik dia meletakkan bahaya semasa dan masa depan laut dan kehidupan yang disokongnya dalam perspektif untuk penonton awam yang luas.

Klik di sini untuk maklumat lanjut dan / atau untuk memerintahkan buku ini di Amazon.