漂白易感性

充滿活力的珊瑚礁在帕勞,密克羅尼西亞。 照片©Ian Shive

本節提供有關生物和物理特徵的信息,這些特徵會影響珊瑚在溫水事件中是否會漂白。 個體珊瑚對光和熱應激的反應各不相同。 珊瑚和蟲黃藻的敏感性差異受以下特徵影響:

  • 物種差異
  • 遺傳差異
  • 影響漂白易感性的其他因素(例如,熒光組織蛋白,熱休克蛋白,菌落整合,響應熱應激的攝食行為的變化,組織厚度和暴露史)

並非所有珊瑚物種都同樣易受漂白影響。 由於海水溫度升高,一些珊瑚可能會漂白,而同一地點的其他珊瑚物種可能不會漂白。 有些珊瑚能夠 適應新環境 隨著時間的推移,局部溫度升高 一般而言,對漂白具有更強抗性的珊瑚物種的特徵在於大量生長形式,厚的或較少整合的組織和緩慢的生長速率。 被認為對熱應激更具抵抗力的珊瑚屬的例子包括:

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

易感性模式

在2010漂白事件期間,物種易感性的正常等級在某些地方被逆轉。 印度尼西亞蘇門答臘的珊瑚遵循通常的模式,90%的快速生長物種的殖民地死亡。 但這種模式在新加坡和馬來西亞的研究地點被逆轉,所有地點的熱應激都相似。 這表明,站點的熱歷史可能在確定漂白嚴重性方面起重要作用。 文獻

更具抗性的珊瑚物種

對熱應激更耐受的珊瑚物種具有大量生長形式,厚組織和緩慢的生長速率。 照片©S. Kilarski / TNC

抗性較弱的珊瑚物種

對熱應激更敏感的珊瑚物種的特徵在於分枝或片狀生長形式,例如 Seriatopora - 鹿角。 照片從左到右:©J。McManus; NOAA

在珊瑚群體水平上,以精細結構,分枝或平板生長形式為特徵的快速生長物種往往更容易漂白。 這些更易受影響的珊瑚屬包括:

  • 鹿角
  • Millepora
  • 薔薇
  • Seriatopora
  • Stylophora

值得注意的是,沒有物種完全免於漂白誘導的死亡率,並且幾乎所有屬都在一個地方或另一個地方的嚴重漂白事件中遭受高死亡率。 文獻 抗漂白的一般等級提供了對熱應激敏感性的合理指示。 這張桌子 文獻 幫助管理者了解在監測珊瑚礁時應該注意什麼 - 也就是說,管理者可以評估他們所在地區的珊瑚屬,以確定哪些可能是最抗/最不耐褪色的。

Clade D的珊瑚健身權衡 共生

主持更耐熱 共生 將伴隨珊瑚生理學的權衡。 更耐熱的蟲黃藻可能帶來生態成本,例如生長減慢和繁殖能力降低,因此損害後的恢復較低。 在大堡礁的吉寶地區的島嶼進行的一項研究調查了骨骼的增長。 在受控條件下, 鹿角珊瑚(Acropora millepora) 與進化枝D共生體相比,珊瑚與進化枝D共生體的生長速度慢於29%。 在野外,進化枝D菌落比進化枝C2菌落生長38%慢。 這些結果證明了該物種可能經歷的權衡的重要性,因為它們通過改變為更耐熱的進化枝D蟲黃藻而適應更溫暖的條件。 文獻

Zooxanthellae Genetics

術語“蟲黃藻”是指各種各樣的藻類 共生. 共生 是一種基因多樣的甲藻,包括九種 進化 類型,區分為進化枝AI。 這些遺傳上不同的進化枝具有不同的環境,生態和地理特徵,這些特徵影響珊瑚對熱應力的抵抗力和彈性。 研究表明,蟲黃藻的不同分支對熱應激和光應激具有不同的敏感性。

Clade D. 共生

Clade D. 共生 具有耐熱性,並增加了使它們升高的珊瑚的抵抗力 海表溫度. 文獻 Clade D. 共生 存在於各種珊瑚物種中。 Clade D. 共生 在一些珊瑚礁中存在的豐度高於其他珊瑚礁,這些珊瑚礁通常是珊瑚礁暴露於相對高水平的熱應激或局部壓力因素(例如珊瑚礁沉積),有珊瑚褪色的歷史。 例如,進化枝D. 共生 來自美屬薩摩亞的珊瑚礁潟湖的acroporid珊瑚更為豐富 海表溫度 達到比前礁環境更高的最高溫度 鹿角 主要是主持進化枝C. 文獻 因為它們經常在暴露於環境壓力的珊瑚礁中增加豐富度,所以進化枝D共生體的存在可以是珊瑚健康負面變化的生物學指標。 然而,這並非總是如此; 有時clade D symbionts表示對壓力條件的積極適應。 關於進化枝D zooxanthellae豐度的信息可以幫助管理者了解特定珊瑚對熱應激的敏感性,以及識別珊瑚礁健康的變化。

適應與適應

術語“適應化”和“適應化”通常是同義詞,但不是同一個詞。 適應性是指生理變化,而適應是指遺傳變化。 馴化

  • 在個體生命的生命週期內發生的變化
  • 長期暴露於環境變化導致的變化,並幫助個人在特定環境中生存。 這種變化無法傳遞給後代。

適應

  • 物種內幾代人發生的變化
  • 提供增強的在特定環境中生存和繁殖的能力的變化

Zooxanthellae機制

與多種蟲黃藻進化枝相關聯的能力在珊瑚中很常見。 文獻 蟲黃藻的選擇性交換是珊瑚可能在氣候壓力源中存活的潛在機制,例如海水溫度升高。 珊瑚群的主要蟲黃藻類型的變化可能通過兩個過程發生:

  1. “改組” - 已經存在於珊瑚組織中的蟲黃藻進化枝的相對豐度的變化
  2. “轉換” - 從環境中吸收新的蟲黃藻進化枝

在短期內,具有靈活共生的珊瑚可以改變或改變蟲黃藻; 並且隨著漂白條件的頻率增加,預期耐熱的蟲黃藻菌株(例如進化枝D的那些)的豐度增加。 適應增加的海面溫度的潛力取決於耐熱性的遺傳變異程度,珊瑚宿主和蟲黃藻的生成時間以及選擇的強度。

對個體珊瑚的生物學特性的了解增強了預測對漂白事件的應激反應的能力。

珊瑚的一些生物和物理特性可能有助於它們抵抗漂白的能力,包括:

熒光珊瑚

熒光珊瑚熒光珊瑚珊瑚中不同顏色的熒光顏料提供了一種調節光環境的系統。 顏料的濃度因物種而異。 熱門照片©Evelyn The; 中間和底部照片©S。Kilarski / TNC

  • 熱休克蛋白: 在珊瑚組織中發現了許多不同的熱休克蛋白,它們的活性會影響漂白反應。 熱應激後蛋白質有助於維持蛋白質結構和細胞功能。 文獻 例如,在一項研究中,珊瑚的高光適應組織 Goniastrea aspera 具有較高濃度的熱休克蛋白,這些組織不會漂白,不像同一菌落中沒有適應高光的區域。 文獻
  • 熒光組織蛋白: 珊瑚以其鮮豔的顏色而聞名,主要是由於其組織中的熒光蛋白。 熒光蛋白提供調節光的系統; 他們通過過濾掉有害的UVA射線來保護珊瑚免受廣譜太陽輻射。 這些蛋白質的保護能力提供了一種內部防禦機制,可能對暴露於熱應激的珊瑚的長期存活具有重要意義。 已經發現含有熒光蛋白的珊瑚比相同物種的非熒光菌落漂白得少得多。 此外,最近的一項研究 文獻 確定熒光蛋白作為抗氧化劑的另一個作用,可能有助於防止珊瑚的壓力。 熒光蛋白的濃度因物種而異(例如,pocilloporids和acroporids具有相對低的密度,而poritids,faviids和其他生長緩慢的大質量珊瑚具有高密度)。
  • 響應熱應力的進食行為變化: 一些珊瑚嚴重依賴從水柱捕獲的食物顆粒來補充其能量需求。 這些珊瑚可能較少依賴其蟲黃藻提供的能量,因此在蟲黃蟲從珊瑚中排出的漂白事件中不易發生飢餓。 此外,一些珊瑚能夠改變它們的餵養行為以應對漂白。 有證據表明,可以改變其攝食行為的珊瑚物種可能比不能繁殖的珊瑚物種更好地存活。 文獻
  • 組織厚度: 珊瑚組織的厚度可能有助於對漂白的敏感程度。 在珊瑚物種中發現薄的組織,更容易漂白。 較厚的組織可以幫助遮蔽蟲黃光強光,減少熱應力,從而減少漂白的機會。
  • 陰影: 陰影的存在可能增加對漂白的抵抗力。 當存在陰影時,無論是由於天氣條件(持續的雲層覆蓋)還是珊瑚的物理位置(例如在高島陰影或懸垂的植被下),由於太陽輻射減少,漂白的可能性較小。
  • 接觸史: 珊瑚通常需要較窄範圍的某些條件才能存活(例如,溫度,鹽度,光照),但是一些珊瑚在其範圍的外部極限適應高度壓力條件。 暴露於高溫的歷史可以影響珊瑚的耐熱性並增強其彈性。 例如,與未經預應力的珊瑚相比,在漂白事件之前經受溫度高於平均溫度的珊瑚可以更耐熱(Middlebrook等人,2008)。 在熱變率較高的區域(例如,在礁背潟湖中)的健康珊瑚也可能更耐熱應力(McClanahan等人,2007; Oliver和Palumbi 2011)。 此外,經常遇到熱應激條件的珊瑚礁部分,例如礁灘和山頂,可能會被更耐受和抵抗壓力的珊瑚所填充。

經理指導

識別耐壓珊瑚的指南包括以下建議: 文獻

管理指導

  • 彙編現有數據或當地珊瑚群落組成的知識。 確定主要珊瑚群並根據形態(大量>結殼>分枝/表格)對其漂白耐受性進行排序。
  • 對現場珊瑚群落組成進行調查,並評估已知對漂白更具抵抗力或耐受性的珊瑚類型的優勢。
  • 如果有數據,則使用顯性珊瑚的生理學研究來評估基於蟲黃藻類型,光保護色素或組織狀況(脂質水平)和/或異養能力的可能的抗性和耐受性。
  • 一旦管理者根據前面項目符號中列出的行動評估了珊瑚在場地的壓力耐受性,他們就可以使用這些信息來告知MPA設計和管理。 例如,以耐壓珊瑚為主的區域可被視為海洋保護區的保護優先事項。 含有具有抗性特性的珊瑚的地點可作為避難所和種子來源,並且可能至關重要 連接 以及更大規模的其他生態動態。 由高度敏感物種主導的地區對於監測隨後的熱應激事件以評估珊瑚對漂白的生態反應至關重要。