تبيض الحساسية

الشعاب المرجانية نابضة بالحياة في بالاو ، ميكرونيزيا. الصورة © إيان شيف

يوفر هذا القسم معلومات حول الخصائص البيولوجية والفيزيائية التي تؤثر على تبيض المرجان أو عدم تبيضه خلال حدث الماء الدافئ. تختلف الشعاب المرجانية الفردية في استجابتها للضوء والضغط الحراري. تتأثر مثل هذه الاختلافات في الحساسية في الشعاب المرجانية و zooxanthellae بخصائص مثل:

  • اختلافات الأنواع
  • الاختلافات الوراثية
  • عوامل أخرى تؤثر على قابلية التبييض (على سبيل المثال ، بروتينات أنسجة الفلورسنت ، بروتينات الصدمة الحرارية ، تكامل المستعمرة ، التغيرات في سلوك التغذية استجابة للإجهاد الحراري وسمك الأنسجة وتاريخ التعرض)

ليست كل أنواع الشعاب المرجانية عرضة للتبييض. استجابة لارتفاع درجات حرارة البحر ، قد تتبييض بعض الشعاب المرجانية ، في حين أن الأنواع المرجانية الأخرى في نفس الموقع قد لا تبيض. بعض الشعاب المرجانية قادرة على أقلم لدرجة الحرارة المحلية تزيد مع مرور الوقت. بشكل عام ، يمكن تمييز أنواع الشعاب المرجانية الأكثر مقاومة للتبييض بأشكال نمو ضخمة وأنسجة سميكة أو أقل تكاملاً ومعدلات نمو بطيئة. من أمثلة الأجناس المرجانية المعروفة بأنها أكثر مقاومة للإجهاد الحراري ما يلي:

  • Acanthastrea
  • Cyphastrea
  • Diploastrea
  • Favia
  • Galaxea
  • Goniastrea
  • Hydnophora
  • Leptoria
  • Merulina
  • Montastrea
  • Platygyra
  • Porites
  • Turbinaria

أنماط الحساسية

أثناء حدث تبيض 2010 ، تم عكس التسلسل الهرمي الطبيعي لمدى حساسية الأنواع في بعض الأماكن. اتبع الشعاب المرجانية في سومطرة ، إندونيسيا النمط المعتاد ، حيث تموت 90٪ من مستعمرات الأنواع سريعة النمو. ولكن تم عكس هذا النمط في مواقع الدراسة في سنغافورة وماليزيا ، مع الإجهاد الحراري مماثل في جميع المواقع. يشير هذا إلى أن التاريخ الحراري للمواقع قد يلعب دورًا مهمًا في تحديد شدة التبييض. المرجع

أكثر أنواع الشعاب المرجانية مقاومة

الأنواع المرجانية الأكثر تحملاً من الإجهاد الحراري لها أشكال نمو هائلة وأنسجة سميكة ومعدلات نمو بطيئة. الصور © S. Kilarski / TNC

الأنواع المرجانية الأقل مقاومة

تتميز أنواع الشعاب المرجانية الأكثر عرضة للإجهاد الحراري بأشكال نمو متفرعة أو مجدولة ، مثل Seriatopora . أكروبورا. الصور من اليسار إلى اليمين: © J. McManus؛ NOAA

على مستوى مستعمرة الشعاب المرجانية ، تميل الأنواع سريعة النمو التي تتميز بأشكال نمو جيدة أو متفرعة أو مجدولة إلى أن تكون أكثر عرضة للتبيض. تشمل هذه الأجناس المرجانية الأكثر عرضة:

  • أكروبورا
  • Millepora
  • Montipora
  • Seriatopora
  • Stylophora

من المهم أن نلاحظ أنه لا يوجد أي نوع في مأمن تمامًا من الوفيات الناجمة عن التبييض وأن جميع الأجناس تقريبًا عانت من وفيات عالية خلال أحداث التبييض الشديدة في مكان أو آخر. المرجع يوفر التسلسل الهرمي العام لمقاومة التبييض مؤشراً معقولاً على القابلية للإجهاد الحراري. هذه الطاولة المرجع يساعد المديرين على فهم ما الذي يجب البحث عنه عند مراقبة الشعاب المرجانية - أي ، يمكن للمديرين تقييم الأجناس المرجانية في منطقتهم لتحديد أيها يحتمل أن يكون أكثر / أقل مقاومة للتبييض.

كورال فيتنيس Symbiodinium

استضافة أكثر تسامحا مع الحرارة Symbiodinium سوف تكون مصحوبة بمقايضات في فسيولوجيا المرجان. قد يأتي المزيد من زوزانثيلا المقاوم للحرارة بتكاليف بيئية ، مثل انخفاض النمو والقدرة التناسلية المنخفضة ، وبالتالي انخفاض الانتعاش بعد الضرر. دراسة أجريت في الجزر في منطقة كيبل في الحاجز المرجاني العظيم حققت نمو الهيكل العظمي. تحت ظروف تسيطر عليها ، Acropora millepora تنمو الشعاب المرجانية ذات تعشيقات الكليد D بنسبة 29٪ بشكل أبطأ من تلك التي تتشابك مع تعايش clade C2. في الحقل ، نمت مستعمرات clade D بنسبة 38٪ بشكل أبطأ من مستعمرات clade C2. تُظهر هذه النتائج حجم المفاضلات التي يحتمل أن تواجهها هذه الأنواع لأنها تتأقلم مع الظروف الأكثر دفئًا عن طريق التغيير إلى clade D zooxanthellae أكثر تحملاً حرارًا. المرجع

علم الوراثة الحيوانية

يشير مصطلح "zooxanthellae" إلى مجموعة واسعة من الطحالب من الجنس Symbiodinium. Symbiodinium هي مجموعة متنوعة وراثيا من dinoflagellates ، بما في ذلك تسعة النشوء والتطور أنواع ، تميز كما clades AI. تتميز هذه الواجهات المتميزة وراثياً بخصائص بيئية وإيكولوجية وجغرافية مختلفة تؤثر على مقاومة ومرونة الشعاب المرجانية للإجهاد الحراري. لقد كشفت الدراسات أن الأغطية المختلفة لل zooxanthellae لها حساسيات مختلفة للإجهاد الحراري والخفيف.

كليد د Symbiodinium

كليد د Symbiodinium تتحمّل حرارياً وتزيد من مقاومة الشعاب المرجانية التي تؤويها إلى مستوى مرتفع درجات حرارة سطح البحر. المرجع كليد د Symbiodinium توجد في مجموعة متنوعة من الأنواع المرجانية. كليد د Symbiodinium توجد في وفرة أعلى في بعض الشعاب المرجانية من غيرها ، وغالبا ما تكون هذه الشعاب المرجانية تتعرض لمستويات عالية نسبيا من الإجهاد الحراري أو الضغوطات المحلية (على سبيل المثال ، الترسبات على الشعاب المرجانية) مع تاريخ من ابيضاض المرجان. على سبيل المثال ، clade D Symbiodinium هي أكثر وفرة في الشعاب المرجانية acroporid من بحيرات الشعاب المرجانية في ساموا الأمريكية ، حيث درجات حرارة سطح البحر تصل درجات الحرارة القصوى أعلى من بيئات الشعاب المرجانية ، حيث أكروبورا يستضيف في المقام الأول clade C. المرجع نظرًا لوجودها في الغالب في وفرة متزايدة على الشعاب المرجانية التي تتعرض لضغوط بيئية ، يمكن أن يكون وجود تعايش clade D مؤشراً بيولوجيًا للتغيرات السلبية في صحة المرجان. ومع ذلك ، هذا ليس هو الحال دائما. في بعض الأحيان تشير تعايش clade D إلى التأقلم الإيجابي للظروف العصيبة. يمكن لمعلومات حول وفرة clade D zooxanthellae أن تساعد المديرين على فهم مدى حساسية بعض الشعاب المرجانية للإجهاد الحراري وأيضًا لتحديد التغيرات في صحة الشعاب المرجانية.

التأقلم مقابل التكيف

غالبًا ما تستخدم مصطلحات التأقلم والتكيف بشكل مترادف ولكنها ليست نفس الشيء. يشير التأقلم إلى التغيرات الفسيولوجية في حين يشير التكيف إلى التغيرات الجينية. أقلمة

  • التغييرات التي تحدث خلال حياة الكائن الحي
  • التغييرات التي تنتج عن التعرض المزمن للتغير البيئي وتساعد الفرد على البقاء في بيئة معينة. مثل هذه التغييرات لا يمكن نقلها إلى ذرية.

تكيف

  • التغييرات التي تحدث على مدى أجيال داخل الأنواع
  • التغييرات التي توفر قدرة معززة على البقاء والتكاثر في بيئة معينة

آليات Zooxanthellae

تعد القدرة على الارتباط بعديد من zooxanthellae clades شائعة في الشعاب المرجانية. المرجع التبادل الانتقائي لل zooxanthellae هو آلية محتملة يمكن من خلالها للشعاب المرجانية أن تنجو من الضغوطات المناخية ، مثل زيادة درجات حرارة البحر. قد تحدث تغييرات في أنواع zooxanthellae السائدة لمستعمرة مرجانية من خلال عمليتين:

  1. "خلط" - التغيرات في الوفرة النسبية لواجهات zooxanthellae الموجودة بالفعل في الأنسجة المرجانية
  2. "التبديل" - امتصاص zooxanthellae جديدة clades من البيئة

على المدى القصير ، يمكن للمزارع المرجانية ذات التكافل المرن أن تقوم بخلط أو تبديل حيوانات zooxanthellae ؛ ويتوقع حدوث زيادة في وفرة سلالات zooxanthellae المتحملة حرارياً (مثل تلك الموجودة في clade D) مع زيادة وتيرة ظروف التبييض. تعتمد إمكانية التكيف مع زيادة درجات حرارة سطح البحر على مدى التباين الوراثي لتحمل الحرارة ، ووقت توليد مضيف المرجان و zooxanthellae ، وقوة الانتقاء.

معرفة الخصائص البيولوجية للشعاب المرجانية الفردية تعزز القدرة على التنبؤ باستجابات الإجهاد لحدث التبييض.

قد تسهم العديد من الخصائص البيولوجية والفيزيائية للشعاب المرجانية في قدرتها على مقاومة التبييض ، بما في ذلك:

المرجان الفلوري

المرجان الفلوريالمرجان الفلوريتوفر أصباغ الفلورسنت الملونة المختلفة في الشعاب المرجانية نظامًا لتنظيم البيئة الضوئية. تركيزات الأصباغ تختلف بين الأنواع. أعلى الصورة © Evelyn The؛ صور متوسطة وأسفل © S. Kilarski / TNC

  • بروتينات الصدمة الحرارية: توجد العديد من بروتينات الصدمة الحرارية المختلفة في أنسجة الشعاب المرجانية ويؤثر نشاطها على استجابة التبييض. تساعد بروتينات الصدمة الحرارية في الحفاظ على بنية البروتين ووظيفة الخلية ، بعد الإجهاد. المرجع على سبيل المثال ، في إحدى الدراسات ، أنسجة شديدة التأقلم مع الشعاب المرجانية Goniastrea aspera يحتوي على تركيزات أعلى من بروتينات الصدمة الحرارية ولم تبيض هذه الأنسجة ، على عكس المناطق من نفس المستعمرة التي لم تتأقلم مع الضوء العالي. المرجع
  • بروتينات الأنسجة الفلورية: تعرف الشعاب المرجانية بألوانها الزاهية ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى البروتينات الفلورية في أنسجتها. توفر البروتينات الفلورية نظامًا لتنظيم الضوء ؛ أنها تحمي المرجان من الإشعاع الشمسي واسع الطيف من خلال تصفية أشعة UVA الضارة. توفر القدرة الوقائية لهذه البروتينات آلية دفاع داخلي قد يكون لها آثار مهمة على البقاء طويل الأجل للشعاب المرجانية المعرضة للإجهاد الحراري. تم العثور على الشعاب المرجانية التي تحتوي على بروتينات الفلورسنت لتبييض أقل بكثير من المستعمرات غير الفلورسنت من نفس النوع. علاوة على ذلك ، دراسة حديثة المرجع حددت دورًا إضافيًا للبروتينات الفلورية كمضادات للأكسدة ، مما قد يساعد في منع الإجهاد في المرجان. تختلف تركيزات البروتينات الفلورية باختلاف الأنواع (على سبيل المثال ، البوسيلوبوريدات والأكروبورات لها كثافة منخفضة نسبيًا ، بينما تحتوي البوريتيدات والفافيدات وغيرها من الشعاب المرجانية الضخمة البطيئة الكثافة على كثافة عالية).
  • التغير في سلوك التغذية استجابة للإجهاد الحراري: تعتمد بعض الشعاب المرجانية بشكل كبير على جزيئات الطعام التي يتم التقاطها من عمود الماء لتكملة احتياجاتها من الطاقة. قد تكون هذه الشعاب المرجانية أقل اعتمادًا على الطاقة التي توفرها zooxanthellae ، وبالتالي تكون أقل عرضة للجوع أثناء حدث التبييض عندما يتم طرد zooxanthellae من المرجان. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لبعض الشعاب المرجانية تغيير سلوكها التغذوي استجابة للتبييض. تشير الدلائل إلى أن الأنواع المرجانية التي يمكن أن تغير سلوكها الغذائي قد تنجو من التبييض أفضل من الأنواع التي لا تستطيع ذلك. المرجع
  • سمك الأنسجة: سمك الأنسجة المرجانية قد يسهم في مستوى قابلية التبييض. تم العثور على الأنسجة الرقيقة في الأنواع المرجانية الأكثر عرضة للتبيض. الأنسجة السميكة قد تساعد في تظليل zooxanthellae من الضوء الشديد ، مما يقلل من الإجهاد الحراري ، وبالتالي يقلل من فرصة التبييض.
  • تظليل: من المحتمل أن يزيد وجود التظليل من مقاومة التبييض. عندما يكون الظل موجودا ، إما بسبب الظروف الجوية (الغطاء السحابي المستمر) أو الموقع المادي للشعاب المرجانية (على سبيل المثال في ظل الجزيرة العالية أو النباتات المتدلية) ، قد يكون التبييض أقل احتمالا بسبب انخفاض الإشعاع الشمسي.
  • تاريخ التعرض: تتطلب الشعاب المرجانية عمومًا نطاقات ضيقة من شروط معينة للبقاء (على سبيل المثال ، درجة الحرارة ، الملوحة ، الضوء) ، لكن بعض الشعاب المرجانية تتأقلم مع الظروف شديدة التوتر عند الحدود الخارجية لنطاقاتها. تاريخ التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة يمكن أن يؤثر على التسامح الحراري للشعاب المرجانية ويعزز مرونتها. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون الشعاب المرجانية التي تتعرض أكثر دفئًا من متوسط ​​درجات الحرارة قبل حدث التبييض أكثر تسامحًا حراريًا مقارنة بالشعاب المرجانية التي لم يتم إجهادها مسبقًا (Middlebrook et al. 2008). قد تكون الشعاب المرجانية السليمة في المناطق التي يكون فيها التغير الحراري مرتفعًا (على سبيل المثال ، في البحيرات الخلفية للشعاب المرجانية) أكثر مقاومة للإجهاد الحراري (McClanahan et al. 2007 ؛ Oliver و Palumbi 2011). بالإضافة إلى ذلك ، قد يتم ملؤها أجزاء من الشعاب المرجانية التي تعاني بانتظام ظروف الإجهاد الحراري ، مثل مسطح الشعاب والقمم ، من قبل الشعاب المرجانية التي هي أكثر تسامحا ومقاومة للضغوط.

إرشادات للمديرين

تتضمن إرشادات تحديد الشعاب المرجانية التي تتحمل الإجهاد التوصيات التالية: المرجع

التوجيه الإداري

  • تجميع البيانات الموجودة أو المعرفة المحلية بتكوين المجتمعات المرجانية في المواقع. تحديد المجموعات المرجانية المهيمنة وتصنيف التسامح التبييض على أساس التشكل (الضخمة> المغلف> المتفرعة / جدولي).
  • إجراء مسوحات لتكوين مجتمع الشعاب المرجانية في المواقع وتقييم هيمنة أنواع الشعاب المرجانية المعروفة بأنها أكثر مقاومة أو متسامحة للتبييض.
  • في حالة توفر البيانات ، استخدم الدراسات الفسيولوجية للشعاب المرجانية المهيمنة لتقييم المقاومة والتسامح المحتمل بناءً على نوع zooxanthellae ، أو أصباغ واقية من الصور ، أو حالة الأنسجة (مستويات الدهون) ، و / أو القدرة التغايرية.
  • بمجرد قيام المديرين بتقييم مدى تحمل الإجهاد للشعاب المرجانية في المواقع بناءً على الإجراءات المدرجة في الرموز النقطية السابقة ، يمكنهم استخدام هذه المعلومات لإبلاغ تصميم MPA وإدارته. على سبيل المثال ، يمكن اعتبار المناطق التي يهيمن عليها الشعاب المرجانية التي تتحمل الإجهاد أولويات للحماية في المناطق البحرية المحمية. المواقع التي تحتوي على الشعاب المرجانية التي تعرض خواص مقاومة تعمل كملاجئ ومصادر للبذور ، وقد تكون ضرورية ل اتصال والديناميات البيئية الأخرى على نطاقات أكبر. ستكون المناطق التي تهيمن عليها الأنواع شديدة الحساسية مهمة لمراقبة أحداث الإجهاد الحراري التالية لتقييم الاستجابات البيئية للشعاب المرجانية للتبييض.