漂白生物學

充滿活力的珊瑚礁在帕勞,密克羅尼西亞。 照片©Ian Shive

海水溫度升高與強烈陽光相結合會在珊瑚中產生熱應力。 這種壓力會導致珊瑚蟲黃藻中正常光合作用的破壞,從而導致珊瑚褪色。

插圖,健康到死珊瑚,來自GBRMPA

資料來源:大堡礁海洋公園管理局(GBRMPA)

溫度和光的作用

主要的觸發器 大規模漂白事件 水溫升高超過正常夏季最大值。 在高溫下,蟲黃藻的光合系統很容易被淹沒 來光 導致產生活性氧。 這些是珊瑚組織中氧化應激的來源,導致珊瑚驅逐蟲黃藻,以避免進一步的組織損傷。 雖然升高的溫度是漂白的觸發因素,但光也是一個重要因素。 增加的輻照度會加劇漂白風險,而部分遮蔽的珊瑚可以在漂白前耐受更高的溫度。

從漂白中恢復

Zooxanthellae是一種廣泛的不同藻類Symbiodinium的名稱。 這些蟲黃藻都是非常不同的,但它們具有相同的球形,使它們能夠生活在珊瑚和許多其他熱帶海洋生物的互利關係中。 除了硬珊瑚外,蟲黃藻還存在於軟珊瑚,海葵,柳珊瑚,巨蛤(Tridacna spp。)和許多裸鰓亞目中。 蟲黃藻可以固定太陽的光能,使自己和它們生活的動物受益,反過來又可以安全地接收和交換代謝產物,並建立一種非常有效的相互關係。 這種關係持續超過200百萬年,是珊瑚礁存在的最重要關係之一。 照片©M。Takabayashi

Zooxanthellae是一種廣泛的不同藻類Symbiodinium的名稱。 這些蟲黃藻都是非常不同的,但它們具有相同的球形,使它們能夠生活在珊瑚和許多其他熱帶海洋生物的互利關係中。 照片©M。Takabayashi

如果沒有蟲黃藻來支持它們的代謝過程,珊瑚就會開始挨餓。 如果水溫很快恢復到正常狀態,珊瑚就能在漂白事件中倖存下來。 在漂白不太嚴重的地方,蟲黃藻可以從珊瑚組織中剩餘的少量人群中重新填充,在數周至數月的時間內使珊瑚恢復正常顏色。 像許多分枝珊瑚一樣,有些珊瑚在沒有蟲黃藻的情況下不能存活超過10天。 其他的,如一些大型珊瑚,是有能力的 通過攝食浮游生物,可以在漂白狀態下存活數週甚至數月。 即使存活的珊瑚也可能經歷生長速度降低,繁殖能力下降和對疾病的易感性增加。

漂白敏感性的變化

珊瑚對漂白的敏感性不同。 一貫 珊瑚物種中可以看到易感性的模式一般趨勢是在更複雜的分枝形式中具有更高的易感性,並且在大量物種中具有較低的易感性,尤其是具有肉質息肉的物種。

珊瑚也可以獲得更大的漂白應力耐受性 經常暴露在更高的溫度或更高的輻照度下。 例如,礁灘上的珊瑚通常能夠承受比居住在礁坡上的同一物種的殖民地高得多的水溫。

蟲黃藻的類型也可以影響漂白敏感性。 目前已經識別出至少有九個蟲黃藻群(稱為進化枝),並且這些群體中可能存在許多物種。 Zooxanthellae clades在耐受高溫的能力方面各不相同,有些珊瑚也有 耐熱的進化枝因此,更耐漂白。 然而,具有耐熱進化枝的珊瑚往往生長得更慢,在共生關係中形成了進化權衡,保持了珊瑚與珊瑚之間的多樣性關係。

視頻:耐熱Zooxanthellae(2:56)

Andrew Baker討論了耐熱蟲黃藻。