Pagpapaputok sa Pagdudulot

Vibrant coral reef sa Palau, Micronesia. Larawan © Ian Shive

Ang seksyon na ito ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa biological at pisikal na mga katangian na nakakaapekto kung o hindi isang coral bleaches sa panahon ng isang mainit na kaganapan ng tubig. Ang indibidwal na mga coral ay iba-iba sa kanilang mga tugon sa liwanag at init ng stress. Ang ganitong mga pagkakaiba sa sensitivity sa corals at zooxanthellae ay apektado ng mga katangian tulad ng:

  • pagkakaiba ng species
  • genetic pagkakaiba
  • ang iba pang mga kadahilanan na nakakaapekto sa pagpapaputok sa pagiging sensitibo (halimbawa, fluorescent tissue proteins, init-shock proteins, kolonya pagsasama, pagbabago sa pagpapakain na pag-uugali bilang tugon sa thermal stress, kapal ng tissue, at kasaysayan ng pagkakalantad)

Hindi lahat ng mga uri ng coral ay magkapareho sa pagpapaputi. Bilang tugon sa mataas na temperatura ng dagat, ang ilang mga korales ay maaaring paputiin, habang ang iba pang mga coral species sa parehong lokasyon ay maaaring hindi. Ang ilang mga corals ay magagawang i-acclimatize sa lokal na pagtaas ng temperatura sa paglipas ng panahon. Sa pangkalahatan, ang mga species ng coral na mas lumalaban sa pagpapaputi ay maaaring makilala sa pamamagitan ng napakalaking mga porma ng paglago, makapal o mas mababa-integrated na mga tisyu at mabagal na mga rate ng paglago. Ang mga halimbawa ng kinatawang coral na kinikilala na mas lumalaban sa thermal stress ay kinabibilangan ng:

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

Mga Pattern ng Susceptibility

Sa panahon ng 2010 na pagpapaputi kaganapan, ang normal na hierarchy ng mga species pagkamaramdamin ay baligtad sa ilang mga lugar. Ang mga korales sa Sumatra, Indonesia ay sumunod sa karaniwan na pattern, na may 90% ng mga kolonya ng mabilis na lumalagong species na namamatay. Ngunit ang pattern ay nababaligtad sa mga site ng pag-aaral sa Singapore at Malaysia, na may katulad na stress sa lahat ng mga site. Ito ay nagpapahiwatig na ang thermal kasaysayan ng mga site ay maaaring maglaro ng isang mahalagang papel sa pagtukoy ng pagpapaputok kalubhaan. Ref

mas lumalaban species coral

Ang mga species ng coral na mas mapagparaya sa thermal stress ay may napakalaking mga form ng paglago, matangkad na tisyu at mabagal na mga rate ng paglago. Mga Larawan © S. Kilarski / TNC

mas mababa lumalaban coral species

Ang mga uri ng koral na mas madaling kapitan sa init ng stress ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga branching o tabular growth forms, tulad ng Seriatopora at Acropora. Mga larawan sa kanan: © J. McManus; NOAA

Sa antas ng coral colony, ang mga mabilis na lumalagong uri ng hayop na kinikilala ng pinong nakabalangkas, sumasalakay o mga hugis ng tabular na paglago ay malamang na mas madaling kapitan ng pagpapaputi. Ang mga mas madaling kapitan ay kinabibilangan ng:

  • Acropora
  • Millepora
  • Montipora
  • Seriatopora
  • Stylophora

Mahalaga na tandaan na walang uri ng hayop ang ganap na immune mula sa pagpapaputi-sapilahin dami ng namamatay at halos lahat ng genera ay nagdusa mataas na dami ng namamatay sa panahon ng malubhang pagpapaputi mga kaganapan sa isang lokasyon o isa pa. Ref Ang isang pangkalahatang hierarchy ng paglaban sa pagpapaputi ay nagbibigay ng isang makatwirang indikasyon ng pagkamaramdamin sa init ng stress. Ang mesa na ito Ref tumutulong sa mga tagapamahala na maunawaan kung ano ang hahanapin kapag sinusubaybayan ang mga reef - ibig sabihin, ang mga tagapamahala ay maaaring magtasa ng coral genera sa kanilang lugar upang matukoy kung alin ang malamang na ang pinaka / pinakamababang paglaban ng pagpapaputi.

Coral Fitness Trade-offs ng Clade D Symbiodinium

Nagho-host ng mas maraming init-mapagparaya Symbiodinium ay sasamahan ng mga tradeoffs sa pisyolohiya ng coral. Ang mas maraming mga heat-resistant zooxanthellae ay maaaring may mga ekolohikal na gastos, tulad ng nabawasan na paglago at nabawasan ang kakayahan sa reproduksyon, at dahil dito ay mas mababa ang pagbawi ng mga sumusunod na pinsala. Ang isang pag-aaral na isinagawa sa mga isla sa rehiyon ng Keppel ng Great Barrier Reef ay sumisiyasat sa paglaki ng kalansay. Sa ilalim ng mga kondisyong kinokontrol, Acropora millepora Ang mga corals na may clade D symbionts ay lumalaki 29% na mas mabagal kaysa sa mga may clade C2 symbionts. Sa larangan, lumaki ang mga kolonya ng clade D 38% na mas mabagal kaysa sa mga kolonya ng clade C2. Ipinakikita ng mga resulta na ito ang magnitude ng mga trade-off na malamang na nakaranas ng species na ito habang pinasadya ang mga ito sa mas maiinit na mga kondisyon sa pamamagitan ng pagbabago sa higit pang mga thermally tolerant clade D zooxanthellae. Ref

Zooxanthellae Genetics

Ang terminong "zooxanthellae" ay tumutukoy sa iba't ibang uri ng algae ng genus Symbiodinium. Symbiodinium ay isang genetically magkakaibang pangkat ng mga dinoflagellates, kabilang ang siyam phylogenetic uri, nakikilala bilang clades AI. Ang mga genetically distinct clades na ito ay may iba't ibang mga katangian ng kapaligiran, ekolohiya at geographic na nakakaimpluwensya sa paglaban at katatagan ng mga corals sa thermal stress. Ang mga pag-aaral ay nagsiwalat na ang iba't ibang clades ng zooxanthellae ay may iba't ibang susceptibilities sa thermal at light stress.

Clade D Symbiodinium

Clade D Symbiodinium ay mainit-init na mapagparaya at nagpapataas ng paglaban ng mga korales na nag-harbor sa kanila na itaas SSTs. Ref Clade D Symbiodinium ay matatagpuan sa isang magkakaibang hanay ng mga species ng coral. Clade D Symbiodinium ay naroroon sa mas mataas na abundances sa ilang mga reef kaysa sa iba, at ang mga ito ay madalas reef na nakalantad sa relatibong mataas na antas ng thermal stress o lokal na stressors (hal., sedimentation sa mga reef) na may kasaysayan ng coral bleaching. Halimbawa, ang clade D Symbiodinium ay mas sagana sa acroporid corals mula sa back-reef lagoons sa American Samoa, kung saan ang SSTs maabot ang mas mataas na pinakamataas na temperatura kaysa sa mga unahan-bahura na kapaligiran, kung saan Acropora lalo na nagho-host ng clade C. Ref Dahil ang mga ito ay madalas na natagpuan sa pagtaas ng abundance sa reef na nakalantad sa stressors kapaligiran, ang pagkakaroon ng clade D symbionts ay maaaring maging isang biological tagapagpahiwatig ng mga negatibong pagbabago sa koral kalusugan. Gayunpaman, ito ay hindi palaging ang kaso; minsan clade D symbionts ipahiwatig positibong acclimatization sa stress mga kondisyon. Ang impormasyon tungkol sa kasaganaan ng clade D zooxanthellae ay maaaring makatulong sa mga tagapamahala na maunawaan ang pagkamaramdamin ng mga tiyak na corals sa thermal stress at upang makilala ang mga pagbabago sa kalusugan ng coral reef.

Acclimatization versus Adaptation

Ang mga salitang acclimatization at adaptation ay kadalasang ginagamit nang magkasala ngunit hindi ang parehong bagay. Ang acclimatization ay tumutukoy sa mga pagbabago sa physiological samantalang ang pagbagay ay tumutukoy sa mga pagbabago sa genetiko. Acclimatization

  • Mga pagbabago na nagaganap sa loob ng buhay ng isang indibidwal na organismo
  • Ang mga pagbabago na nagreresulta mula sa malubhang pagkalantad sa isang pagbabago sa kapaligiran at tumutulong sa isang indibidwal na makaligtas sa isang naibigay na kapaligiran. Ang mga pagbabagong ito ay hindi maaaring ipadala sa mga supling.

Pagbagay

  • Mga pagbabago na nagaganap sa paglipas ng mga henerasyon sa loob ng isang species
  • Mga pagbabago na nagbibigay ng isang pinahusay na kakayahan upang mabuhay at magparami sa isang partikular na kapaligiran

Mga mekanismo ng Zooxanthellae

Ang kakayahang mag-ugnay sa maramihang zooxanthellae clades ay karaniwan sa corals. Ref Ang pumipili ng palitan ng zooxanthellae ay isang potensyal na mekanismo kung saan maaaring makaligtas ang mga korales sa mga stressor ng klima, tulad ng mas mataas na temperatura ng dagat. Ang mga pagbabago sa mga uri ng dominanteng zooxanthellae ng isang coral colony ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng dalawang proseso:

  1. "Shuffling" - mga pagbabago sa kamag-anak na kasaganaan ng mga clade ng zooxanthellae na naroroon na sa coral tissue
  2. "Paglipat" - katalinuhan ng mga bagong zooxanthellae clade mula sa kapaligiran

Sa maikling salita, ang mga korales na may nababaluktot na symbioses ay maaaring mag-shuffle o lumipat sa zooxanthellae; at ang pagtaas sa kasaganaan ng mga strain ng mga mapagpahintulot na thermally zooxanthellae (tulad ng mga clade D) ay inaasahan na may pagtaas ng dalas ng mga kondisyon ng pagpapaputi. Ang potensyal na umangkop sa pagtaas ng temperatura sa ibabaw ng dagat ay depende sa lawak ng pagkakaiba-iba ng genetic para sa init na pagpapahintulot, ang oras ng pagbuo ng coral host at zooxanthellae, at ang lakas ng pagpili.

Ang kaalaman sa mga biological na katangian ng mga indibidwal na korales ay nakapagbibigay ng kakayahang mahulaan ang mga tugon sa stress sa isang pagpapaputi ng kaganapan.

Maraming biological at pisikal na katangian ng corals ay maaaring magbigay ng kontribusyon sa kanilang kakayahang labanan ang pagpapaputi, kabilang ang:

fluorescent coral

fluorescent coralfluorescent coralAng iba't ibang kulay na fluorescent na mga kulay sa mga korales ay nagbibigay ng isang sistema para sa pagsasaayos ng liwanag na kapaligiran. Ang konsentrasyon ng mga pigment ay iba-iba sa mga species. Nangungunang larawan © Evelyn The; gitna at ibaba larawan © S. Kilarski / TNC

  • Heat-shock proteins: Maraming magkakaibang mga protina ng init-shock ang natagpuan sa coral tissues at ang kanilang aktibidad ay nakakaimpluwensya sa pagtugon ng pagpapaputi. Ang heat-shock proteins ay tumutulong na mapanatili ang istraktura ng protina at function ng cell, kasunod ng stress. Ref Halimbawa, sa isang pag-aaral, ang mataas na ilaw-acclimatized tisyu ng coral Goniastrea aspera ay may mas mataas na konsentrasyon ng protina ng shock ng init at ang mga tisyu na ito ay hindi nagpapaputok, hindi katulad ng mga lugar ng parehong kolonya na hindi na-acclimatize sa mataas na liwanag. Ref
  • Mga protina ng fluorescent tissue: Ang mga korales ay kilala sa kanilang mga maliliwanag na kulay, dahil lalo na sa fluorescent proteins sa kanilang mga tisyu. Ang mga protina ng fluorescent ay nagbibigay ng isang sistema para sa pagsasaayos ng liwanag; pinoprotektahan nila ang coral mula sa malawak na spectrum solar radiation sa pamamagitan ng pag-filter sa damaging UVA rays. Ang proteksiyon na kapasidad ng mga protina ay nagbibigay ng isang panloob na mekanismo ng pagtatanggol na maaaring may mahalagang implikasyon para sa pang-matagalang kaligtasan ng mga korales na nakalantad sa thermal stress. Ang mga korales na naglalaman ng mga protina ng fluorescent ay natagpuan sa pagpapaputi ng makabuluhang mas mababa sa di-fluorescent colonies ng parehong species. Higit pa rito, isang pag-aaral kamakailan Ref kinilala ang isang karagdagang papel na ginagampanan ng fluorescent proteins bilang antioxidants, na maaaring makatulong upang maiwasan ang pagkapagod sa coral. Ang konsentrasyon ng fluorescent proteins ay magkakaiba sa mga species (halimbawa, ang mga pocilloporid at acroporid ay may mababang densidad, samantalang ang mga poritid, faviid at iba pang mga mabagal na lumalagong napakalaking korales ay may mataas na densidad).
  • Baguhin ang pag-uugali sa pagpapakain bilang tugon sa thermal stress: Ang ilang mga corals ay nakasalalay sa mga particle ng pagkain na nakuha mula sa haligi ng tubig upang madagdagan ang kanilang mga kinakailangan sa enerhiya. Ang mga corals ay maaaring mas mababa nakasalalay sa enerhiya na ibinigay ng kanilang mga zooxanthellae, at sa gayon ay mas mababa ang madaling kapitan ng gutom sa panahon ng isang pagpapaputi kaganapan kapag zooxanthellae ay pinatalsik mula sa coral. Bukod pa rito, ang ilang mga korales ay maaaring baguhin ang kanilang pag-uugali sa pagpapakain bilang tugon sa pagpapaputi. Ang ebidensiya ay nagpapahiwatig na ang mga uri ng coral na maaaring magbago sa kanilang pag-uugali sa pagpapakain ay maaaring makalampas sa pagpapaputi ng mas mahusay kaysa sa mga uri ng hayop na hindi maaaring. Ref
  • Tissue kapal: Ang kapal ng mga coral tissues ay maaaring mag-ambag sa antas ng pagkamaramdamin sa pagpapaputi. Ang manipis na tisyu ay matatagpuan sa coral species na mas madaling kapitan sa pagpapaputi. Ang mas makapal na tisyu ay maaaring makatulong sa lilim ng zooxanthellae mula sa matinding liwanag, pagbabawas ng init ng stress, at sa gayon ay nagpapababa ng pagkakataon ng pagpapaputi.
  • Pagtatabing: Ang pagkakaroon ng pagtatabing ay malamang na madagdagan ang paglaban sa pagpapaputi. Kapag ang lilim ay naroroon, alinman dahil sa mga kondisyon ng panahon (paulit-ulit na pabalat ng ulap) o pisikal na lokasyon ng isang coral (hal. Sa ilalim ng mataas na anino sa isla o overhanging vegetation), ang pagpapaputi ay maaaring mas malamang dahil sa pinababang solar radiation.
  • Kasaysayan ng pagkakalantad: Ang mga coral ay karaniwang nangangailangan ng makitid na saklaw ng ilang mga kundisyon upang mabuhay (hal., Temperatura, kaasinan, liwanag), ngunit ang ilang mga korales ay naka-acclimatize sa mga napakahirap na kalagayan sa mga panlabas na limitasyon ng kanilang mga saklaw. Ang isang kasaysayan ng pagkakalantad sa mataas na temperatura ay maaaring maka-impluwensya sa thermal tolerance ng corals at pagbutihin ang kanilang katatagan. Halimbawa, ang mga coral na mas mainit kaysa sa karaniwan na temperatura bago ang isang pagpapaputi ng kaganapan ay maaaring maging mas katamtaman na mapagparaya kung ihahambing sa mga korales na hindi pa pre-stressed (Middlebrook et al 2008). Malusog na korales sa mga lugar kung saan mataas ang pabagu-bago ng temperatura (halimbawa, sa lagoon sa likod-bahura) ay maaaring maging mas lumalaban sa thermal stress (McClanahan et al 2007; Oliver at Palumbi 2011). Bukod pa rito, ang mga bahagi ng reef na regular na nakakaranas ng mga kondisyon ng stress sa init, tulad ng mga flat at crests ng reef, ay maaaring populated ng mga korales na mas mapagparaya at lumalaban sa mga stress.

Guidance para sa Managers

Ang mga alituntunin para sa pagtukoy ng stress coral tolerant ay kinabibilangan ng mga sumusunod na rekomendasyon: Ref

Pamamahala ng Pamamahala

  • Ipunin ang umiiral na data o lokal na kaalaman ng komposisyon ng mga komunidad ng mga coral sa mga site. Kilalanin ang mga dominanteng grupo ng korales at iangat ang pagpapahid ng pagpapaputi batay sa morpolohiya (napakalaking> nakabubusog> sumasanga / tabular).
  • Magsagawa ng mga survey ng komposisyon ng coral community sa mga site at suriin ang pangingibabaw ng mga uri ng coral na kilala na mas lumalaban o mapagparaya sa pagpapaputi.
  • Kung magagamit ang data, gamitin ang physiological studies ng dominant corals upang masuri ang posibleng paglaban at pagpaparaya batay sa uri ng zooxanthellae, pigment sa photo-proteksyon, o kondisyon ng tissue (antas ng lipid), at / o heterotrophic capacity.
  • Sa sandaling tasahin ng mga tagapamahala ang stress tolerance ng corals sa mga site batay sa mga pagkilos na nakalista sa nakaraang mga bullet, magagamit nila ang impormasyong ito upang ipaalam sa disenyo at pamamahala ng MPA. Halimbawa, ang mga lugar na pinangungunahan ng stress tolerant corals ay maaaring ituring na mga prayoridad para sa proteksyon sa mga MPA. Ang mga site na naglalaman ng mga korales na nagpapakita ng mga katangian ng paglaban ay nagsisilbi bilang refuges at mapagkukunan ng binhi, at maaaring mahalaga sa pagkakakonekta at iba pang ekolohiya dinamika sa mas malaking mga antas. Ang mga lugar na dominado ng highly susceptible species ay magiging kritikal upang subaybayan ang mga sumusunod na mga kaganapan sa pang-init na stress upang masuri ang mga ekolohikal na tugon ng mga coral sa pagpapaputi.