漂白感受性

ミクロネシア、パラオの鮮やかなサンゴ礁。 写真©イアン・シーブ

このセクションでは、温水イベント中にサンゴが白化するかどうかに影響する生物学的および物理的特性に関する情報を提供します。 個々のサンゴは、光と熱のストレスに対する反応が異なります。 サンゴとズオキサンテラの感度のこのような違いは、次のような特性の影響を受けます。

  • 種の違い
  • 遺伝的相違
  • 漂白感受性に影響を与える他の要因(例:蛍光組織タンパク質、熱ショックタンパク質、コロニーの統合、熱ストレスに応じた摂食行動の変化、組織の厚さ、および曝露歴)

すべてのサンゴ種が漂白の影響を受けやすいわけではありません。 海水温の上昇に対応して、同じ場所にある他のサンゴ種がそうではない間、いくつかのサンゴが白化することがあります。 いくつかのサンゴはできます 順応させる 局所的な温度までは時間の経過とともに上昇します。 一般に、漂白に対してより抵抗力のあるサンゴ種は、大規模な生育形態、厚くまたはあまり集積されていない組織および遅い生育速度によって特徴付けることができます。 熱ストレスに対する耐性が高いと認識されているサンゴ属の例には以下のものがあります。

  • アカンスタレア
  • Cyphastrea
  • Diploastrea
  • ファヴァ
  • 銀河
  • Goniastrea
  • 腹水症
  • レプトリア
  • メルリーナ
  • モンタストレア
  • Platygyra
  • ポライト
  • Turbinaria

感受性のパターン

2010漂白イベントの間、種感受性の通常の階層はいくつかの場所で逆転しました。 インドネシアのスマトラのサンゴは通常のパターンに従い、急成長している種のコロニーの90%が死にました。 しかし、シンガポールとマレーシアの調査サイトでは、パターンが逆転し、すべてのサイトで同様の熱応力が発生しました。 これは、サイトの熱履歴が漂白の重症度を決定する上で重要な役割を果たす可能性があることを示唆しています。 参照

より耐性の高いサンゴ種

熱ストレスに対してより耐性のあるサンゴ種は、巨大な成長形、厚い組織および遅い成長速度を持っています。 写真©S. Kilarski / TNC

抵抗性の低いサンゴ種

熱ストレスの影響を受けやすいサンゴ種は、次のような枝分かれまたは平板状の成長形態を特徴としています。 セリアトポラアクロポラ。 写真は左から右へ:©J. McManus。 NOAA

サンゴのコロニーレベルでは、微細構造の枝状または平板状の成長形態を特徴とする急成長中の種は、漂白の影響を受けやすい傾向があります。 これらのより感受性の高いサンゴ属には次のものがあります。

  • アクロポラ
  • ミレポラ
  • モンティポラ
  • セリアトポラ
  • Stylophora

重要なのは、漂白による死亡率から完全に免疫を失う種はなく、ある場所または別の場所での深刻な漂白イベント中に、ほぼすべての属が高い死亡率を被ったことです。 参照 漂白に対する耐性の一般的な階層は、熱ストレスに対する感受性の合理的な指標を提供する。 この表 参照 管理者は、サンゴ礁を監視するときに何を探すべきかを理解するのに役立ちます。つまり、管理者は自分の地域のサンゴの属を評価して、どれが最も漂白耐性が最も低いかを判断できます。

クレードDのサンゴフィットネストレードオフ Symbiodinium

より耐熱性のあるホスティング Symbiodinium サンゴの生理機能のトレードオフが伴います。 より耐熱性のある褐虫藻は、成長の低下および繁殖能力の低下、したがって損傷後の回復の低下などの生態学的コストを伴う可能性がある。 グレートバリアリーフのケッペル地域の島で実施された研究は、骨格の成長を調査しました。 管理された条件下で アクロポラ・ミレポラ クレードDの共生生物を含むサンゴは、クレードのC29共生生物を含むサンゴよりも2%遅くなります。 この分野では、クレードDのコロニーは、クレードのC38のコロニーよりも2%成長が遅くなりました。 これらの結果は、これらがより熱的に耐性のあるクレードD zooxanthellaeに変更することによってより暖かい条件に順応するにつれて、この種によって経験される可能性があるトレードオフの大きさを示しています。 参照

褐虫藻の遺伝学

「褐虫藻」という用語は、属の多種多様な藻類を指す。 Symbiodinium. Symbiodinium 9を含む渦鞭毛藻類の遺伝的に多様なグループです。 系統学 クレードAIとして区別されるタイプ。 これらの遺伝的に異なるクレードは、熱ストレスに対するサンゴの抵抗力と回復力に影響を与える異なる環境的、生態学的および地理的特性を持っています。 異なるクレードのzooxanthellaeは、熱ストレスと光ストレスに対して異なる感受性を持つことが研究により明らかにされています。

クレードD Symbiodinium

クレードD Symbiodinium 耐熱性があり、高いところにそれらを抱えるサンゴの抵抗を高めます SST. 参照 クレードD Symbiodinium サンゴ種の多様な範囲で発見されています。 クレードD Symbiodinium いくつかのサンゴ礁には他のサンゴ礁よりも豊富に存在しており、サンゴの白化の歴史を持つ比較的高いレベルの熱ストレスや局所的なストレス(例えば、サンゴ礁の堆積)にさらされているサンゴ礁が多い。 たとえば、クレードD Symbiodinium アメリカ領サモアでは、サンゴ礁のラグーンからの SST リーフ環境よりも高い最高気温に達する アクロポラ 主にクレードCをホストします。 参照 それらは環境ストレス要因にさらされているサンゴ礁の存在量の増加にしばしば見られるので、クレードDの共生生物の存在はサンゴの健康におけるマイナスの変化の生物学的指標となり得る。 ただし、これは必ずしも当てはまりません。 時にクレードDの共生者はストレスの多い条件への肯定的な順応を示しています。 クレードD zooxanthellaeの豊富さに関する情報は、管理者が熱ストレスに対する特定のサンゴの感受性を理解するのを助け、またサンゴ礁の健康状態の変化を識別するのに役立ちます。

順応と適応

順応と適応という用語はしばしば同義語として使用されますが、同じものではありません。 順化は生理学的変化を意味し、適応は遺伝的変化を意味する。 順応

  • 個々の生物の生涯の間に起こる変化
  • 環境の変化に慢性的にさらされ、個人が特定の環境で生き残るのを助けることから生じる変化。 そのような変化は子孫に伝わることができません。

適応

  • 種内の世代にわたって起こる変化
  • 特定の環境で生き残り、繁殖する能力を高める変化

褐虫藻のメカニズム

複数の褐虫藻クレードと結び付く能力は、サンゴで一般的です。 参照 褐虫藻の選択的交換は、サンゴが海水温の上昇などの気候ストレス要因に耐えることができる可能性のあるメカニズムです。 サンゴのコロニーの優勢なzooxanthellaeタイプの変化は、2つの過程を通して起こります:

  1. 「シャッフリング」 - サンゴの組織にすでに存在しているズーサントヘラクレードの相対量の変化
  2. “スイッチング” - 環境からの新しいズオキサンテラエクレードの取り込み

短期的には、柔軟な共生のあるサンゴは、褐虫藻をシャッフルまたは切り替えます。 また、漂白条件の頻度が増えるにつれて、耐熱性のズオキサンテラエ株(クレードDの株など)の量の増加が予想されます。 海面水温の上昇に適応する可能性は、耐熱性の遺伝的変異の程度、サンゴ宿主と動物園の発生時期、そして選択の強さによって異なります。

個々のサンゴの生物学的特性に関する知識は、白化現象に対するストレス反応を予測する能力を高めます。

サンゴのいくつかの生物学的および物理的特性は、漂白に抵抗するそれらの能力に貢献するかもしれません。

蛍光サンゴ

蛍光サンゴ蛍光サンゴサンゴの色の異なる蛍光色素は、光環境を調整するためのシステムを提供します。 顔料の濃度は種によって異なります。 トップ写真©イヴリン 中央と下の写真©S. Kilarski / TNC

  • 熱ショックタンパク質: サンゴの組織にはさまざまな熱ショックタンパク質が見られ、それらの活性は漂白反応に影響を与えます。 熱ショックタンパク質は、ストレスを受けてもタンパク質構造と細胞機能を維持するのに役立ちます。 参照 例えば、ある研究では、サンゴの高照度順応組織 Goniastrea aspera 高照度に順応していなかった同じコロニーの領域とは異なり、高濃度の熱ショックタンパク質を有し、これらの組織は漂白しなかった。 参照
  • 蛍光組織タンパク質: サンゴは、主にその組織の蛍光タンパク質のために、鮮やかな色で知られています。 蛍光タンパク質は、光を調節するためのシステムを提供します。 それらは有害なUVA光線を除去することによって広域スペクトルの日射からサンゴを保護します。 これらのタンパク質の保護能力は、熱ストレスにさらされているサンゴの長期生存に重要な意味を持つ可能性がある内部防御メカニズムを提供します。 蛍光タンパク質を含むサンゴは、同種の非蛍光コロニーよりも漂白性が著しく低いことがわかっています。 さらに最近の研究 参照 サンゴのストレスを防ぐのを助けるかもしれない酸化防止剤として蛍光タンパク質のさらなる役割を確認しました。 蛍光タンパク質の濃度は種によって異なる(例えば、ポシロポリドおよびアクロポリドは比較的低い密度を有するが、ポリティ、ファビッドおよび他の成長の遅い大規模サンゴは高密度を有する)。
  • 熱ストレスに反応した摂食行動の変化 サンゴの中には、エネルギー要件を補うために水柱から捕獲された食品粒子に大きく依存しているものがあります。 これらのサンゴは、それらの褐虫藻によって提供されるエネルギーにあまり依存しない可能性があり、したがって、褐虫藻がサンゴから排出されるときの漂白イベント中に飢餓に陥りにくい傾向があります。 さらに、サンゴの中には、漂白に反応して摂食行動を変えることができるものがあります。 彼らの摂食行動を変えることができるサンゴ種はそうでない種よりも漂白剤を生き残るかもしれないという証拠が示唆しています。 参照
  • 組織の厚さ: サンゴ組織の厚さは、漂白に対する感受性のレベルに寄与する可能性があります。 薄い組織は漂白しやすいサンゴ種に見られます。 厚い組織は強い光からzooxanthellaeを日陰にするのを助けて、熱応力を減らして、それ故に漂白の可能性を減らします。
  • シェーディング: シェーディングの存在は漂白に対する耐性を高める可能性があります。 天候(持続的な雲量)またはサンゴの物理的な場所(高い島の影の下や植生のオーバーハングなど)が原因で、日陰がある場合は、日射量が減少するため、漂白は起こりにくい可能性があります。
  • ばく露の歴史: サンゴは一般的に生き残るために特定の条件の狭い範囲(例えば、温度、塩分、光)を必要としますが、いくつかのサンゴはそれらの範囲の外側の限界で非常にストレスの多い条件に順応しています。 高温にさらされた歴史は、サンゴの熱耐性に影響を与え、それらの回復力を高めることができます。 例えば、白化現象の前に平均気温よりも高い気温にさらされているサンゴは、ストレスを受けていないサンゴと比較してより熱的に耐性があります(Middlebrook et al。2008)。 熱的変動が大きい地域(例:バックリーフラグーン)の健康的なサンゴも、熱ストレスに対してより抵抗力があるかもしれません(McClanahan et al。2007; Oliver and Palumbi 2011)。 さらに、サンゴ礁の平らな部分や頂上のような熱ストレス状態を定期的に経験するサンゴ礁の部分は、ストレスに対してより寛容で、そして抵抗力があるサンゴによって居住されるかもしれません。

管理者向けガイダンス

ストレス耐性サンゴを特定するためのガイドラインには、次の推奨事項が含まれます。 参照

管理ガイダンス

  • 現場でのサンゴ群集の構成に関する既存のデータまたは地域の知識を収集する。 優勢なサンゴのグループを識別し、形態に基づいてそれらの漂白耐性をランク付けする(大規模>囲む>分岐/表)。
  • 敷地内でサンゴ群落構成の調査を行い、白化に対してより抵抗力がある、または耐性があることが知られているサンゴ種の優位性を評価する。
  • データが利用可能な場合は、優勢なサンゴの生理学的研究を使用して、動物の褐色虫のタイプ、光防御色素、または組織の状態(脂質レベル)、および/または従属栄養能力に基づいて、起こりそうな耐性と耐性を評価します。
  • マネージャが前の箇条書きにリストされているアクションに基づいてサイトのサンゴのストレス耐性を評価したら、彼らはMPAの設計と管理に通知するためにこの情報を使用することができます。 例えば、ストレス耐性のあるサンゴが優勢な地域は、MPAにおける保護の優先事項と考えられます。 抵抗性を示すサンゴを含む場所は、避難所や種子の供給源としての役割を果たします。 接続性 大規模での他の生態学的動態。 非常に影響を受けやすい種が優勢な地域は、漂白に対するサンゴの生態学的反応を評価するために次の熱ストレスイベントを監視するために重要になるでしょう。