ความไวต่อการฟอกสีฟัน

แนวปะการังที่มีชีวิตชีวาในปาเลาประเทศไมโครนีเซีย ภาพถ่าย© Ian Shive

ส่วนนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะทางชีวภาพและทางกายภาพที่มีผลต่อการฟอกขาวของปะการังในระหว่างที่เกิดน้ำอุ่นหรือไม่ แต่ละปะการังแตกต่างกันไปตามการตอบสนองต่อแสงและความเครียดจากความร้อน ความแตกต่างดังกล่าวในความไวในปะการังและ zooxanthellae ได้รับผลกระทบจากลักษณะเช่น:

  • ความแตกต่างของสายพันธุ์
  • ความแตกต่างทางพันธุกรรม
  • ปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่อความไวต่อการฟอกสี (เช่นโปรตีนเนื้อเยื่อเรืองแสง, โปรตีนความร้อน - ช็อต, การรวมกลุ่มของโคโลนี, การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการกินอาหารเพื่อตอบสนองต่อความเครียดจากความร้อน, ความหนาของเนื้อเยื่อ

ปะการังทุกชนิดมีความอ่อนไหวต่อการฟอกสีไม่แพ้กัน ในการตอบสนองต่ออุณหภูมิทะเลที่สูงขึ้นปะการังบางปะการังอาจฟอกขาวในขณะที่ปะการังชนิดอื่นในบริเวณเดียวกันอาจไม่ บางปะการังสามารถที่จะ ปรับตัวให้ชินกับสภาพแวดล้อมใหม่ อุณหภูมิในท้องถิ่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป โดยทั่วไปแล้วปะการังชนิดที่มีความทนทานต่อการฟอกสีสามารถมีรูปแบบการเติบโตขนาดใหญ่เนื้อเยื่อหนาหรือแบบรวมน้อยและอัตราการเจริญเติบโตช้า ตัวอย่างของจำพวกปะการังที่ทนต่อความเครียดจากความร้อนได้ดีขึ้น ได้แก่

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

รูปแบบของความไว

ในช่วงเหตุการณ์การฟอกสี 2010 ลำดับชั้นของความอ่อนแอของสปีชีส์ปกติได้กลับรายการในบางสถานที่ แนวปะการังในเกาะสุมาตราอินโดนีเซียตามรูปแบบปกติโดยมี 90% ของอาณานิคมของเผ่าพันธุ์เติบโตเร็วกำลังจะตาย แต่รูปแบบนี้กลับกันที่ไซต์การศึกษาในสิงคโปร์และมาเลเซียด้วยความร้อนที่คล้ายกันในทุกพื้นที่ นี่แสดงให้เห็นว่าประวัติความร้อนของไซต์อาจมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาความรุนแรงของการฟอกสี อ้าง

สายพันธุ์ปะการังที่ทนต่อมากขึ้น

สายพันธุ์ปะการังที่ทนความร้อนได้ดีมีรูปแบบการเติบโตขนาดใหญ่เนื้อเยื่อหนาและอัตราการเจริญเติบโตช้า ภาพถ่าย© S. Kilarski / TNC

สายพันธุ์ปะการังที่ทนน้อยกว่า

สายพันธุ์ปะการังที่ไวต่อความเครียดจากความร้อนได้มากขึ้นมีลักษณะโดยการแตกแขนงหรือรูปแบบการเติบโตแบบตารางเช่น Seriatopora และ Acropora. ภาพถ่ายจากซ้ายไปขวา: © J. McManus; NOAA

ในระดับอาณานิคมของปะการังสายพันธุ์ที่เติบโตอย่างรวดเร็วซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนการแตกแขนงหรือรูปแบบการเติบโตแบบตารางมีแนวโน้มที่จะอ่อนไหวต่อการฟอกสีมากกว่า จำพวกปะการังที่อ่อนไหวกว่านี้ ได้แก่ :

  • Acropora
  • Millepora
  • Montipora
  • Seriatopora
  • Stylophora

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าไม่มีสปีชีส์ใดที่มีภูมิคุ้มกันอย่างสมบูรณ์จากการตายที่เกิดจากการฟอกสีและจำพวกเกือบทั้งหมดได้รับความทุกข์ทรมานจากการเสียชีวิตสูงในระหว่างการฟอกสีอย่างรุนแรงในสถานที่หนึ่งหรืออีกแห่งหนึ่ง อ้าง ลำดับชั้นทั่วไปของความต้านทานต่อการฟอกให้การบ่งชี้ที่เหมาะสมของความไวต่อความเครียดจากความร้อน ตารางนี้ อ้าง ช่วยให้ผู้จัดการเข้าใจในสิ่งที่ต้องมองหาเมื่อตรวจสอบแนวปะการัง - เช่นผู้จัดการสามารถประเมินสกุลปะการังในพื้นที่ของพวกเขาเพื่อกำหนดว่ามีแนวโน้มที่จะทนต่อการฟอกสีมากที่สุดหรือน้อยที่สุด

Coral Fitness การแลกเปลี่ยนของ Clade D Symbiodinium

โฮสติ้งทนความร้อนมากขึ้น Symbiodinium จะมาพร้อมกับการแลกเปลี่ยนในสรีรวิทยาของปะการัง zooxanthellae ที่ทนความร้อนได้มากขึ้นอาจมาพร้อมกับต้นทุนทางนิเวศวิทยาเช่นการเจริญเติบโตที่ลดลงและความสามารถในการสืบพันธุ์ที่ลดลงและการฟื้นตัวที่ลดลงตามความเสียหาย การศึกษาดำเนินการในหมู่เกาะในภูมิภาค Keppel ของ Great Barrier Reef เพื่อตรวจสอบการเติบโตของโครงกระดูก ภายใต้สภาวะควบคุม Acropora millepora ปะการังที่มี clade D symbionts เติบโต 29% ช้ากว่าที่มี symbionts ของ clade C2 ในฟิลด์ clade D อาณานิคมเติบโต 38% ช้ากว่า clone C2 ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการแลกเปลี่ยนที่น่าจะเกิดจากสายพันธุ์นี้เนื่องจากพวกเขาเคยชินกับสภาพอากาศที่อบอุ่นโดยการเปลี่ยนเป็น clade D zooxanthellae ที่ทนความร้อนได้มากกว่า อ้าง

พันธุศาสตร์ Zooxanthellae

คำว่า "zooxanthellae" หมายถึงสาหร่ายหลากหลายชนิด Symbiodinium. Symbiodinium เป็นกลุ่ม dinoflagellates ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมรวมถึงเก้า สายวิวัฒนาการ ประเภทแตกต่างเป็น clades AI clades ที่แตกต่างกันทางพันธุกรรมเหล่านี้มีลักษณะทางสิ่งแวดล้อมนิเวศวิทยาและภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกันซึ่งมีอิทธิพลต่อการต่อต้านและความยืดหยุ่นของปะการังกับความเครียดจากความร้อน การศึกษาพบว่า zooxanthellae clades ที่แตกต่างกันมีความไวต่อความเครียดทางความร้อนและแสงแตกต่างกัน

Clade D Symbiodinium

Clade D Symbiodinium มีคุณสมบัติทนความร้อนและเพิ่มความต้านทานของปะการังที่ปิดกั้นให้สูงขึ้น SSTS. อ้าง Clade D Symbiodinium พบในปะการังหลากหลายชนิด Clade D Symbiodinium มีความอุดมสมบูรณ์สูงกว่าในแนวปะการังบางแห่งมากกว่าแนวปะการังอื่น ๆ และแนวปะการังเหล่านี้มักถูกสัมผัสกับความเครียดจากความร้อนหรือแรงกดดันจากท้องถิ่น (เช่นการตกตะกอนบนแนวปะการัง) ที่มีประวัติของการฟอกสีปะการัง ตัวอย่างเช่น clade D Symbiodinium มีมากมายในปะการัง acroporid จากแนวปะการังด้านหลังในอเมริกันซามัว SSTS เข้าถึงอุณหภูมิสูงสุดที่สูงกว่าสภาพแวดล้อมแนวปะการังก่อน Acropora เจ้าภาพหลัก clade C. อ้าง เนื่องจากพวกเขามักพบในความอุดมสมบูรณ์ที่เพิ่มขึ้นของแนวปะการังที่เผชิญกับแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อมการปรากฏตัวของ clade D symbionts สามารถเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการเปลี่ยนแปลงเชิงลบในสุขภาพปะการัง อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่กรณีเสมอไป บางครั้ง clade D symbionts บ่งบอกว่าเคยชินกับสภาพบวกกับเงื่อนไขที่เครียด ข้อมูลเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของ clade D zooxanthellae สามารถช่วยให้ผู้จัดการเข้าใจถึงความอ่อนแอของปะการังที่เฉพาะเจาะจงต่อความเครียดจากความร้อนและเพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงของสุขภาพแนวปะการัง

เคยชินกับสภาพกับการปรับตัว

คำว่าเคยชินกับสภาพและการปรับตัวมักจะถูกใช้เหมือนกัน แต่ไม่เหมือนกัน การปรับตัวให้ชินกับสภาพเดิมหมายถึงการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาในขณะที่การปรับตัวหมายถึงการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

การปรับตัวให้ชินกับวสภาพแวดล้อมใหม่

  • การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในช่วงชีวิตของแต่ละบุคคล
  • การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการสัมผัสเรื้อรังต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมและช่วยให้บุคคลอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่กำหนด การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่สามารถส่งไปยังลูกหลานได้

การปรับตัว

  • การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นมากกว่ารุ่นในสายพันธุ์
  • การเปลี่ยนแปลงที่ให้ความสามารถที่เพิ่มขึ้นเพื่อความอยู่รอดและการทำซ้ำในสภาพแวดล้อมเฉพาะ

กลไกของ Zooxanthellae

ความสามารถในการเชื่อมโยงกับหลาย ๆ zooxanthellae clades เป็นเรื่องธรรมดาในปะการัง อ้าง การแลกเปลี่ยนคัดเลือกของ zooxanthellae เป็นกลไกที่เป็นไปได้ที่ปะการังอาจอยู่รอดจากความเครียดจากสภาพอากาศเช่นอุณหภูมิของทะเลที่เพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงของชนิดปะการังที่มีอิทธิพลในหมู่ปะการังอาจเกิดขึ้นได้ผ่านสองกระบวนการ:

  1. “ การสับ” - การเปลี่ยนแปลงในความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของ clades zooxanthellae ที่มีอยู่แล้วในเนื้อเยื่อปะการัง
  2. “ การสลับ” - การดูดซับ zooxanthellae ใหม่จากสภาพแวดล้อม

ในระยะสั้นปะการังที่มี symbioses ที่มีความยืดหยุ่นอาจสับเปลี่ยนหรือสลับ zooxanthellae และการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของสายพันธุ์ zooxanthellae ที่ทนความร้อน (เช่น clade D) คาดว่าจะเพิ่มขึ้นด้วยความถี่ที่เพิ่มขึ้นของสภาวะการฟอกสี ศักยภาพในการปรับให้เข้ากับอุณหภูมิผิวน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับขอบเขตของความแปรปรวนทางพันธุกรรมสำหรับการทนความร้อนเวลาในการสร้างของปะการังและ zooxanthellae และความแข็งแกร่งของการคัดเลือก

ความรู้เกี่ยวกับลักษณะทางชีวภาพของแต่ละปะการังช่วยเพิ่มความสามารถในการทำนายการตอบสนองความเครียดต่อเหตุการณ์การฟอกสี

คุณสมบัติทางชีวภาพและทางกายภาพของปะการังหลายอย่างอาจนำไปสู่ความสามารถในการต้านทานการฟอกสี ได้แก่ :

ปะการังเรืองแสง

ปะการังเรืองแสงปะการังเรืองแสงเม็ดสีฟลูออเรสเซนต์สีต่าง ๆ ในแนวปะการังจัดเตรียมระบบสำหรับควบคุมสภาพแวดล้อมของแสง ความเข้มข้นของเม็ดสีแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์ ภาพถ่ายยอดนิยม© Evelyn The; ภาพถ่ายกลางและล่าง© S. Kilarski / TNC

  • โปรตีนความร้อนแรงกระแทก: โปรตีนความร้อนที่แตกต่างกันมากมายที่พบในเนื้อเยื่อปะการังและกิจกรรมของพวกเขามีอิทธิพลต่อการตอบสนองการฟอกสี โปรตีนความร้อน - ช็อกช่วยรักษาโครงสร้างโปรตีนและการทำงานของเซลล์ตามความเครียด อ้าง ตัวอย่างเช่นในการศึกษาหนึ่งเนื้อเยื่อของปะการังที่มีแสงน้อย Goniastrea aspera มีความเข้มข้นของโปรตีนช็อกความร้อนสูงกว่าและเนื้อเยื่อเหล่านี้ไม่ได้ฟอกขาวแตกต่างจากพื้นที่ของอาณานิคมเดียวกันที่ไม่เคยชินกับแสงสูง อ้าง
  • โปรตีนเนื้อเยื่อเรืองแสง: ปะการังเป็นที่รู้จักสำหรับสีสดใสของพวกเขาเนื่องจากส่วนใหญ่เป็นโปรตีนเรืองแสงในเนื้อเยื่อของพวกเขา โปรตีนฟลูออเรสเซนต์ให้ระบบควบคุมแสง พวกมันปกป้องปะการังจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ในวงกว้างด้วยการกรองรังสียูวีเอที่สร้างความเสียหาย ความสามารถในการป้องกันของโปรตีนเหล่านี้ให้กลไกการป้องกันภายในที่อาจมีความหมายที่สำคัญสำหรับการอยู่รอดของปะการังในระยะยาวที่สัมผัสกับความเครียดจากความร้อน ปะการังที่มีโปรตีนเรืองแสงพบว่ามีการฟอกสีน้อยกว่าอาณานิคมที่ไม่เรืองแสงในสายพันธุ์เดียวกัน นอกจากนี้การศึกษาล่าสุด อ้าง ระบุบทบาทเพิ่มเติมของโปรตีนเรืองแสงเป็นสารต้านอนุมูลอิสระซึ่งอาจช่วยป้องกันความเครียดในปะการัง ความเข้มข้นของโปรตีนเรืองแสงนั้นแตกต่างกันไปในสปีชีส์ (เช่น pocilloporids และ acroporids มีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำในขณะที่ poritids, faviids และปะการังขนาดใหญ่ที่เติบโตช้าอื่น ๆ มีความหนาแน่นสูง)
  • การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการกินอาหารที่ตอบสนองต่อความเครียดจากความร้อน: บางปะการังอาศัยอนุภาคอาหารที่จับจากเสาน้ำเพื่อเสริมความต้องการพลังงาน แนวปะการังเหล่านี้อาจขึ้นอยู่กับพลังงานที่ได้รับจาก zooxanthellae ของพวกมันน้อยลงและทำให้มีโอกาสน้อยที่จะเกิดความอดอยากในระหว่างการฟอกเมื่อ zooxanthellae ถูกขับออกจากปะการัง นอกจากนี้ปะการังบางแห่งยังสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการให้อาหารเพื่อตอบสนองต่อการฟอกขาว หลักฐานชี้ให้เห็นว่าปะการังชนิดที่สามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการให้อาหารของพวกมันอาจมีชีวิตอยู่ได้ดีกว่าเผ่าพันธุ์ที่ไม่สามารถฟอกขาว อ้าง
  • ความหนาของเนื้อเยื่อ: ความหนาของเนื้อเยื่อปะการังอาจนำไปสู่ระดับความไวต่อการฟอกสี เนื้อเยื่อบางพบได้ในปะการังชนิดที่ไวต่อการฟอกสีมากกว่า เนื้อเยื่อที่หนาขึ้นอาจช่วยแรเงา zooxanthellae จากแสงที่รุนแรงลดความเครียดจากความร้อนและลดโอกาสการฟอกสี
  • แรเงา: การปรากฏตัวของการแรเงามีแนวโน้มที่จะเพิ่มความต้านทานต่อการฟอกสี เมื่อมีเงาเนื่องจากสภาพอากาศ (มีเมฆปกคลุมถาวร) หรือที่ตั้งทางกายภาพของปะการัง (เช่นภายใต้ร่มเงาของเกาะสูงหรือพืชพรรณที่ยื่นออกมา) การฟอกสีอาจมีโอกาสน้อยลงเนื่องจากรังสีดวงอาทิตย์ลดลง
  • ประวัติความเป็นมาของการสัมผัส: โดยทั่วไปปะการังต้องการช่วงแคบ ๆ ของเงื่อนไขบางอย่างเพื่อความอยู่รอด (เช่นอุณหภูมิความเค็มแสง) แต่ปะการังบางแห่งปรับสภาพให้มีความเครียดสูงที่ขอบเขตด้านนอกของช่วง ประวัติของการสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงสามารถมีอิทธิพลต่อความอดทนต่อความร้อนของปะการังและเพิ่มความยืดหยุ่นของพวกเขา ตัวอย่างเช่นปะการังที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิเฉลี่ยก่อนที่จะเกิดเหตุการณ์การฟอกสีสามารถทนความร้อนได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับปะการังที่ไม่ได้รับความร้อนแรง (Middlebrook et al. 2008) แนวปะการังที่มีสุขภาพดีในบริเวณที่ความร้อนแปรปรวนสูง (เช่นในแนวปะการังด้านหลัง) อาจต้านทานความเครียดจากความร้อนได้มากกว่า (McClanahan et al. 2007; Oliver และ Palumbi 2011) นอกจากนี้บางส่วนของแนวปะการังที่ประสบกับสภาวะความเครียดจากความร้อนเช่นแฟลตแนวปะการังและยอดเขาอาจมีประชากรอาศัยอยู่โดยปะการังที่มีความทนทานและทนต่อความเครียดมากขึ้น

คำแนะนำสำหรับผู้จัดการ

แนวทางในการระบุปะการังทนความเครียดรวมถึงคำแนะนำต่อไปนี้: อ้าง

แนวทางการจัดการ

  • รวบรวมข้อมูลที่มีอยู่หรือความรู้ในท้องถิ่นขององค์ประกอบของชุมชนปะการังที่เว็บไซต์ ระบุกลุ่มปะการังที่โดดเด่นและจัดอันดับความทนทานต่อการฟอกสีของพวกเขาตามลักษณะทางสัณฐานวิทยา (ขนาดใหญ่> การหุ้มห่อ> การแตกแขนง / ตาราง)
  • ทำการสำรวจองค์ประกอบชุมชนปะการังที่ไซต์และประเมินความเด่นของชนิดปะการังที่ทราบว่าทนหรือทนต่อการฟอกสีได้ดีขึ้น
  • หากมีข้อมูลให้ใช้การศึกษาทางสรีรวิทยาของปะการังที่โดดเด่นเพื่อประเมินความต้านทานและความทนทานต่อชนิดของ zooxanthellae, รงควัตถุป้องกันรูปถ่าย, หรือสภาพเนื้อเยื่อ (ระดับไขมัน) และ / หรือความสามารถ heterotrophic
  • เมื่อผู้จัดการประเมินความทนทานต่อความเครียดของปะการังที่ไซต์ตามการดำเนินการที่ระบุไว้ในกระสุนก่อนหน้าพวกเขาสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อแจ้งการออกแบบและการจัดการ MPA ตัวอย่างเช่นพื้นที่ที่ถูกครอบงำโดยแนวปะการังทนต่อความเครียดอาจได้รับการพิจารณาให้ความสำคัญสำหรับการป้องกันใน MPAs ไซต์ที่มีปะการังแสดงคุณสมบัติต้านทานนั้นทำหน้าที่เป็นผู้ลี้ภัยและแหล่งที่มาของเมล็ดพันธุ์และอาจมีความสำคัญต่อ การเชื่อมต่อ และพลวัตทางนิเวศวิทยาอื่น ๆ ในระดับที่ใหญ่ขึ้น พื้นที่ที่มีสายพันธุ์อ่อนแอมากจะมีความสำคัญต่อการติดตามเหตุการณ์ความเครียดจากความร้อนเพื่อประเมินการตอบสนองทางนิเวศวิทยาของปะการังไปยังการฟอกสี