Fluorescerende proteiner smelter sammen i disse korallene. Foto av Michael Lesser og Charles Mazel, NOAA Ocean Explorer
Alle som har dykke eller snorklet i et korallrev vil sannsynligvis aldri glemme de blendende fargene og andre verdslige formene til disse undervannssamfunnene. Rev er hjem til noen av verdens mest varierte hotspots for dyreliv, og er det verdt 400 milliarder dollar i turistdollar og i økosystemtjenestene de leverer, for eksempel å buffe kyster fra uvær og gi leveområde for fisk som folk spiser.
Likevel er det et kjent faktum at korallrev rundt om i verden er i tilbakegang takket være forurensning og raskt oppvarmende hav. Å bestemme hvordan skjær farer - og utforme trinn for å beskytte dem - krever imidlertid en måte å måle helsen nøyaktig på. Forskere har en tendens til å stole på invasive, skadelige teknikker for å finne ut hvordan koraller takler, ellers utfører de rå flekkkontroller for å bestemme revhelsen basert på korallfarge alene. Men nå har forskere kunngjort en ny metode for å bestemme korallhelse som er avhengig av å måle intensiteten av korallens lysstoffrør.
Ja, glød. Koraller produserer naturlig fluorescerende proteiner som lyser grønt når de sees under et blått lys - nesten alle koraller viser dette fysiologiske fenomenet.
"Dette er den første studien som fulgte dynamikken i korallfluorescens og fluorescerende proteinnivå under temperaturstress, og viser at korallfluorescens kan brukes som en tidlig indikator på korallstress, " sa Melissa Roth, en marinbiolog ved University of California, Berkeley (tidligere av Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego), i en e-post. "Fordi korallfluorescens kan måles ikke-invasivt i feltet, kan det være et viktig verktøy for styring av skjær, " sa hun. Roth og hennes kollega Dimitri Deheyn beskrev funnene denne uken i Scientific Reports .
I hvilken grad koraller gløder avhenger i stor grad av en annen gruppe organismer, dinoflagellatalger. Koraller er faktisk en symbiotisk samling av seg selv, og disse mikroskopiske dinoflagellatalgene - dinoflagellatene hjelper koraller med å oppnå næring, noe som igjen gir drivstoff til veksten av korallrev. De bittesmå organismene er også ansvarlige for å gi koraller den typiske brunlige fargen.
Men dinoflagellater kan forlate skipet på grunn av stressorer som økt temperatur, et fenomen kjent som korallbleking. Når de blir stående på egenhånd uten dinoflagellatdekke, blir korallens naturlige hvite hud tydelig synlig. Korallen kan leve en liten stund etter en dinoflagellat-utvandring, men ikke så lenge. Hvis algene ikke kommer tilbake, vil koraller dø.
Når de visste dette, bestemte Roth og Deheyn seg for å undersøke hvordan korallfluorescens kan gjenspeile den nåværende tilstanden til en korall og dens dinoflagellaters forhold. De valgte å bruke Acropora yongei, en vanlig forgrenende korall, i sine eksperimenter, siden det ofte er en av de første korallene som viser tegn til stress og bleking i et skjær. De utsatte individuelle koraller for en av to forskjellige eksperimentelle oppsett i laboratoriet. I noen containere pummelet de koraller med kaldt vann, og i andre doused de koraller i varmt vann. En annen gruppe koraller fungerte som kontroll. Så lot de korallene sylte i sine temperaturregulerte farvann i nesten tre uker.
Forskerne fant en tydelig sammenheng mellom graden av bleking og konsentrasjonen av en koralls fluorescerende proteiner, som igjen bestemte styrken for dets glød. I løpet av de første 4 til 5 dagene falt fluorescerende proteinkonsentrasjon og glød fra både kalde og varmebehandlede koraller. Men mot slutten av det 20-dagers eksperimentet hadde kaldt stressede koraller akklimatisert seg og kommet seg til sitt normale nivå av fluorescens. Varmestressede koraller ble derimot bleket og begynte å glødes enda sterkere, sannsynligvis fordi deres dinoflagellatsamfunn ikke lenger blokkerte korallens underliggende fluorescens. Som en supernova før en stjernes endelige kollaps, sender korallene ut en jevn strøm av intens glød rett før deres uunngåelige bortgang.
Korallbilder under hvitt lys (venstre paneler) og blått lys (høyre paneler) viser hvordan koraller utsatt for varmestress til slutt bleket og økte deres lysstoffrør mot slutten av eksperimentet. Foto av Melissa Roth, Scientific Reports
Etter døden stopper gløden. I et revsystem ville den beinhvite koralen gradvis bli maskert av en film med grønne alger som belegger ruinene av den nå avdøde organismen.
Når koraller begynner å bleke, har naturvernere eller forvaltere av dyreliv få alternativer for å hjelpe skjær når de begynner å avta og ofte til slutt dør. Men hvis de fanger problemet på forhånd, kan de prøve å hjelpe koraller med strategier som skyggelegging med kunstige strukturer eller sedimenter, tilsette antioksidanter i vannet eller introdusere hjerteligere dinoflagellater, selv om vitenskapelige studier som validerer disse potensielle redningsmetodene stort sett mangler.
Dette nye funnet, håper Roth, kan brukes til å forhindre revkollaps, og fungerer som en slags kanarifugl i kullgruven for koraller i nød. ”Ledere kan fokusere på de mest følsomme korallene på et skjær, som forgrenende koraller, og se etter raske fluorescensfall som et tidlig tegn på stress, ” sa Roth. Dette ville gi dem omtrent et ukes langt vindu til å ta grep før fullblåst bleking begynte. "Bleking ville være som et hjerteinfarkt, " forklarte hun. "Du vil heller oppdage tegn på høyt blodtrykk eller tilstopping av arteriene for å adressere og unngå et hjerteinfarkt."
Ledere som ønsker å visualisere revets helse, kan observere gløden ved å bruke en blå lommelykt og et gult filter over snorkelmasken, eller de kan filme fenomenet med et kamera utstyrt med de samme funksjonene. Hvis ledere legger merke til det første fallet i korallglød som indikerer et forestående problem, for eksempel, kan det øyeblikkelig gjøres tiltak for å prøve å redde revet.
Så tanken er at vi kan bruke korallfluorescens som en tidlig indikator på korallhelse før bleking, noe som faktisk kan gi tid for ledere å gjøre noe hvis de ønsket å iverksette tiltak for å beskytte revet. Det er klart det kan være vanskelig i stor skala, ”forklarte hun, og la til at" etter hvert som skjær blir forringet, er det få som vi har igjen, beskyttet mer aggressivt. "
Det er behov for ytterligere forskning på hvordan disse funnene kan gjelde for andre korallarter, skriver forfatterne. De håper også at fremtidige studier vil kombinere biologi med prosjektering for å hjelpe med å designe et digitalt bildesystem som bedre fanger opp og kvantifiserer i hvilken grad koraller endrer glød.
