Management und Interventionen für Floridas Ausbruch der Stony Coral Tissue Loss Disease

 

Ort

Florida, USA (und breiteres Karibisches Meer)

Die Herausforderung

Korallenriffe in Florida sowie in mehreren Ländern und Gebieten in der gesamten Karibik leiden unter dem Ausbruch einer tödlichen Krankheit, die als Steinkorallen-Gewebeverlust-Krankheit (SCTLD) bezeichnet wird. Mehrere Faktoren machen diese Krankheit einzigartig und zutiefst beunruhigend. Im Vergleich zu „routinemäßigen“ Ausbrüchen der meisten anderen Korallenkrankheiten weist die SCTLD eine besonders große geografische Reichweite auf und besteht seit mehreren Jahren, ohne dass sie nachlässt. Die Krankheit hat auch ein extrem schnelles Fortschreiten auf Kolonie- und Riffskala, sehr hohe Sterblichkeitsraten und betrifft eine Vielzahl von Korallenarten, aus denen das Florida-Riff-Ökosystem besteht. Am beunruhigendsten ist vielleicht, dass alle massiven Riffbauarten betroffen sind, die die Grundstruktur der Riffe der Region bilden. Ungefähr die Hälfte von Floridas XNUMX Arten von Steinkorallen ist anfällig für diese Krankheit.

Obwohl die genauen Krankheitserreger unbekannt sind, haben Laborexperimente gezeigt, dass die Krankheit durch direkten Kontakt und durch das Wasser auf andere Korallen übertragen werden kann, was die Herausforderung unterstreicht, die Krankheit in einer dynamischen Meeresumgebung einzudämmen. Die Forscher arbeiten daran, potenzielle Krankheitserreger und Beziehungen zu Umweltfaktoren zu identifizieren sowie Genotypen von Korallen zu identifizieren, die möglicherweise eine gewisse Resistenz gegen die Krankheit aufweisen. Die Forscher testen Strategien zur Behandlung erkrankter Kolonien auf dem Feld, wenden verschiedene Behandlungen auf die Läsionen an, die sich im Verlauf der Krankheit auf der Kolonie bilden, und arbeiten im Labor, um festzustellen, ob es Behandlungen auf der Ebene der gesamten Kolonie (z. B. Probiotika) gibt könnte im Feld entwickelt und angewendet werden.

Die Schwere und das Ausmaß der Krankheit haben auch zu konzertierten Bemühungen geführt, Proben der am stärksten gefährdeten, strukturell wichtigen oder ikonischen Arten in landgestützten Einrichtungen zu sichern. Die Hoffnung ist, dass die Verwaltung dieser Arten zusätzliche Forschungsarbeiten ermöglicht, die die Wiederherstellungsbemühungen unterstützen, die in Zukunft eindeutig erforderlich sein werden.

Ergriffene Maßnahmen

Untersuchung von Krankheitserregern
Korallen enthalten eine Ansammlung von Mikroben und Algen, die als komplexes System nebeneinander existieren, was die Identifizierung von Krankheitserregern zu einer komplizierten Aufgabe macht. Darüber hinaus befinden sich Korallen in einem offenen System - dem Ozean - mit ständigem Eintrag von Mikroben aus der Umwelt, was den Untersuchungsprozess weiter erschwert.

Bakterien können ein primärer Erreger oder ein opportunistischer Erreger sein, der Korallen mit geschwächter Immunfunktion angreift. Einige dieser Krankheitserreger können normalerweise mit Korallen in Verbindung gebracht werden und sind harmlos, bis sie durch eine Umweltveränderung ausgelöst werden. Das relativ neue wissenschaftliche Gebiet der Korallenkrankheiten hat weltweit nur etwa ein Dutzend Krankheitserreger identifiziert, und in sehr wenigen Fällen wurde nachgewiesen, dass diese Krankheitserreger der endgültige Erreger der Krankheit sind. Darüber hinaus haben einige, die ursprünglich als solche demonstriert wurden, durch weitere Forschung nicht standgehalten.

Obwohl derzeit Experimente durchgeführt werden, schließen aktuelle Hypothesen ein, dass sekundäre Pathogene die Virulenz von SCTLD beeinflussen, während Umweltfaktoren das Fortschreiten und die Übertragung von Krankheiten beeinflussen können. Die Identifizierung und Isolierung der SCTLD verursachenden Krankheitserreger wird für die Entwicklung diagnostischer Instrumente und gezielterer Behandlungen wichtig sein.

Während der genaue Erreger unbekannt bleibt, legen Laboruntersuchungen von Dr. Blake Ushijima von der Smithsonian Marine Station und Feldbeobachtungen der Korallenökologin Dr. Greta Aeby von der Universität von Katar nahe, dass mehrere Mikroorganismen eine Rolle spielen können und es möglich ist, dass eine Initiale vorliegt Krankheitserreger greifen die gesunden Korallen an und opportunistische Krankheitserreger beschleunigen dann die Krankheit. Alternativ kann die Krankheit indirekter beginnen. Dr. Andrew Baker von der Universität von Miami beginnt mit der Forschung, um festzustellen, ob Krankheitserreger anfänglich endosymbiotische Algen infizieren können, wobei Sekundärinfektionen Wirtskorallen betreffen. Unabhängig davon ist bekannt, dass sich die Krankheitserreger durch direkten Kontakt von Koralle zu Koralle sowie durch Wasser ausbreiten, was sowohl die Diagnose als auch die Behandlung erschwert.

Interventionen und Behandlungen
Wissenschaftler und Ressourcenmanager koordinieren Interventionen und Behandlungen mit dem Ziel, die Ausbreitung von SCTLD zu verlangsamen oder zu stoppen. Frühe Laborversuche umfassten viele physikalische (z. B. Tonbarrieren), chemische (z. B. antiseptische Behandlungen) und Kombinationsbehandlungen (z. B. antiseptische Behandlung mit einem physischen "Brandschutz" um krankes Gewebe). Zunächst wurden Behandlungen mit chloriertem Epoxidharz mit einer Brandschutz- und Antibiotikapaste als die vielversprechendsten Optionen identifiziert.

Feldversuche ergaben, dass chloriertes Epoxid bei den meisten Arten weitgehend unwirksam und sehr zeitintensiv war, aber die Antibiotikapaste stoppte das Fortschreiten der Krankheit bei 75% bis 95% der Läsionen mit speziesspezifischen Unterschieden. Aus diesem Grund konzentrieren sich die Praktiker in Florida auf Antibiotika-Behandlungen auf dem Gebiet, testen jedoch weiterhin neue läsionsspezifische Behandlungen, wobei sie angewandte Antibiotika-Behandlungen in Betracht ziehen, die im Vollkolonie-Maßstab implementiert werden können, und Probiotika entwickeln, die auf erkrankte Korallen und Korallen angewendet werden können vielleicht Korallenpflanzen, um das Überleben zu erhöhen. Behandelte Kolonien werden alle paar Monate erneut besucht, um die Gesundheit zu überprüfen und neue Läsionen zu behandeln. Viele Korallen müssen aufgrund der Bildung neuer Läsionen zurückgezogen werden. Durch diese Methoden wurde eine beträchtliche Anzahl der größten und ältesten Kolonien, die die größten Ökosystemleistungen erbringen, gerettet.

Wissenschaftler tragen eine antibiotische Paste auf den Rand gesunder und erkrankter Korallen auf, um die Ausbreitung zu stoppen. Foto © Nova Southeastern University

Experimentelle Arbeiten des Fisch- und Wildtierforschungsinstituts der Florida Fish and Wildlife Conservation Commission (FWRI-FWC) zeigten, dass erhebliche Behandlungsanstrengungen auf kleinem Raum (5 x 5 m) eines betroffenen Riffs die Krankheitsentwicklung innerhalb dieses Gebiets kaum veränderten das Studienplot. Bemühungen um einzelne Korallen sind jedoch erfolgreich darin, die Sterblichkeit von Kolonien zu verlangsamen und / oder zu stoppen. Die von Dr. Karen Neely an der Nova Southeastern University geleitete Arbeit hat über 1,400 vorrangige Korallen im Florida Keys National Marine Sanctuary behandelt. Dr. Brian Walker (Nova Southeastern University) und Dr. Josh Voss (Oceanographic Institute der Florida Atlantic University Harbour Branch) haben weitere 500 Kolonien in der Region Southeast Florida behandelt, und der Biscayne National Park hat Ende 2019 mit Interventionsaktivitäten begonnen.

Wie erfolgreich war es?

Durch die Intervention einzelner vorrangiger Kolonien mit topischem Antibiotikum konnten die Sterblichkeitsraten bei behandelten Korallen auf weniger als 2% gesenkt werden. Anfängliche Behandlungen von Läsionen sind hochwirksam, und die Überwachung der Nachuntersuchungen deutet darauf hin, dass die Entwicklung neuer Läsionen mit der Zeit abnehmen kann. Obwohl langfristige Gesundheitsuntersuchungen und Nachbehandlungen weiterhin erforderlich sein werden, wird die Häufigkeit und Intensität dieser Behandlungen wahrscheinlich mit der Zeit abnehmen.

Andere Interventionsmaßnahmen, einschließlich chloriertem Epoxid und Modifikationen der topischen Paste unter Verwendung von Naturstoffen, haben sich bisher als erfolglos erwiesen, da das Fortschreiten der Krankheit und die Sterblichkeitsrate nur geringfügig niedriger waren als bei nicht behandelten Korallen. Diese Behandlungsoptionen werden jedoch modifiziert und getestet, um wirksame Behandlungen zu entwickeln, die nur begrenzte unbeabsichtigte Umweltauswirkungen haben.

An vielen Standorten sind die meisten verbleibenden Korallen diejenigen, die durch aktive Behandlung gerettet wurden. Diese Korallen bieten Lebensraum, Ökosystemleistungen und Brutbestand für zukünftige Generationen an diesen Standorten.

Korallenrettung
Das Florida Coral Rescue Team wird von FWC und dem National Marine Fisheries Service der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) gemeinsam geleitet und besteht aus Bundes- und Landesbehörden, gemeinnützigen Organisationen, Universitäten und dem Verband der Zoos und Aquarien (AZA). Partner. Diese Gruppe arbeitet daran, gesunde Korallen vor der Krankheitsgrenze zu „retten“ (zu sammeln) und sie in landgestützte Aquarien zu legen, um eine Infektion zu verhindern, die genetische Vielfalt zu bewahren und als Zuchtbestand für zukünftige Restaurierungsaktivitäten zu dienen. Die AZA, die sich Ende 2018 den Bemühungen angeschlossen hat, verfügt über mehr als 20 Einrichtungen im ganzen Land, in denen derzeit gerettete Korallen untergebracht sind oder sich gerade auf die Unterbringung vorbereiten. In der Zwischenzeit werden die geretteten Korallen in Zwischenlagern in Florida festgehalten, darunter an der Universität von Miami, der Nova Southeastern University, dem Florida Aquarium und dem Mote Marine Laboratory.

Bisher wurden in insgesamt fünf Missionen an Bord und einigen Arbeiten mit kleinen Booten vor Key West knapp 1,500 Korallen aus den Gewässern des Florida Keys National Marine Sanctuary und des Dry Tortugas National Park gesammelt. Um sicherzustellen, dass genügend genetische Vielfalt gesammelt wird, um die Vermehrungsaktivitäten zu unterstützen, werden insgesamt 15 Korallenkolonien aus der vollständigen Liste von 4,400 anfälligen Arten mit hoher und mittlerer Priorität für die Sammlung ausgewählt. Echtzeitdaten zum Status dieser Bemühungen sind auf der Website verfügbar Korallenrettungs-Dashboard.

Korallen werden gesammelt und zum sicheren Transport in einen Beutel gelegt. An der Oberfläche werden Korallen gemessen und auf ihren Zustand untersucht, genetische Proben werden entnommen und jede wird dann auf eine Keramikfliese montiert, wobei besonders darauf geachtet wird, dass lebendes Gewebe die Fliese oder das Epoxid nicht berührt. Foto © Florida Fisch- und Wildschutzkommission

In Zukunft plant Florida den Bau von Zuchtanlagen, in denen die geretteten Korallen laichen können, und die Ansiedlung von Larven wird zur großflächigen Wiederherstellung der Riffe aufgezogen. Einige der Korallen, die in diesem Sommer gesammelt und in Zwischenanlagen im Freien gehalten wurden, entstanden im vorhergesagten Zyklus, und die Larven wurden opportunistisch besiedelt und wachsen neben den geretteten Korallen.

Erkenntnisse und Empfehlungen

Haben Sie einen Plan, bevor Sie ihn brauchen. Als Florida sich mit der Bewältigung dieses beispiellosen Ausbruchs auseinandersetzte, wandten sich die Manager an zwei Dokumente, die für andere Gerichtsbarkeiten verfasst worden waren, um Leitlinien zu erhalten: Hawaiis Krisenreaktionsplan und dem Das Reef Health Incident Response System der Great Barrier Reef Marine Park Authority.

Habe viele Backup-Pläne. Obwohl es wichtig ist, einen Plan im Voraus zu haben, ist es ebenso wichtig, bereit und gewillt zu sein, kurzfristig auf Notfallpläne umzusteigen. Flexibilität und adaptives Management sind der Schlüssel!

Verfügen Sie über einen Mechanismus, mit dem Sie bestimmen können, ob und wann Sie reagieren müssen. Vordefinierte Schwellenwerte helfen bei der Festlegung, wann Maßnahmen ergriffen werden sollten.

Eine erfolgreiche Reaktion erfordert ein erfolgreiches Überwachungsprogramm. Stellen Sie sicher, dass Sie das Ergebnis auf eine Weise überwachen, die über Methoden und Regionen hinweg vergleichbar ist, um zu verfolgen, was funktioniert und möglicherweise noch wichtiger, was nicht funktioniert (siehe Punkt 2 oben).

Wissen Sie, wer Ihre Antwort leiten wird. Im einfachsten Fall gibt es eine Agentur oder Organisation mit treuhänderischer Verantwortung und / oder einem Regierungsmandat, das die Reaktion leitet. Wenn dies nicht der Fall ist, überlegen Sie sich im Voraus, wie die Reaktion erfolgen soll. Antworten können entweder von oben nach unten oder von unten nach oben (oder durch eine Kombination aus beiden) wirksam sein. Es ist jedoch wichtig sicherzustellen, dass jeder weiß, welche Agentur oder Gruppe letztendlich für Entscheidungen verantwortlich ist.

Kennen Sie Ihre Experten. Identifizieren und wenden Sie sich vor oder unmittelbar nach einer Störung an Experten auf diesem Gebiet und denken Sie über den Tellerrand hinaus. Experten der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten und des National Wildlife Health Center des US Geological Survey, Mikrobiologen, Genetiker, Epidemiologen, Biocontainment-Spezialisten und viele andere Agenturen und Fachgebiete, die nicht oft direkt mit Korallenökologen zusammenarbeiten, wurden engagiert, um die Erweiterung zu unterstützen das Nachdenken darüber, wie man diesen Ausbruch angeht.

Regulatorische Hürden antizipieren. Beauftragen Sie die Aufsichtsbehörden so früh wie möglich und vorzugsweise noch bevor ein Ereignis eintritt (dh wenn Sie theoretische Reaktionspläne entwickeln), um unerwartete Verzögerungen bei der Genehmigung experimenteller Maßnahmen zu vermeiden.

Die Leute wollen helfen. Bei jeder Katastrophe möchten die Menschen bei der Reaktion helfen. Identifizieren Sie Fähigkeiten, die nützlich sein könnten, und versuchen Sie, die Öffentlichkeit auf sinnvolle Weise einzubeziehen.

Zusammenfassung der Finanzierung

Seit 2015 wurden in Florida etwas mehr als 10 Millionen US-Dollar für direkte Maßnahmen zur Bekämpfung von Krankheiten aufgewendet. Die Hauptfinanzierungsquelle war die Gesetzgebung des Bundesstaates Florida mit zusätzlicher Unterstützung durch das Florida Department of Environmental Protection (FDEP), FWC, NOAA, die US-Umweltschutzbehörde, die National Fish and Wildlife Foundation und die National Science Foundation. Darüber hinaus wurde für diese Bemühungen von verschiedenen Bundes- und Landesbehörden, Universitäten, Kommunalverwaltungen und gemeinnützigen Organisationen eine beträchtliche Menge an Sachpersonal aufgewendet.

Eine ungefähre Aufschlüsselung des Antwortbudgets lautet wie folgt:

  • Korallenrettung: 42%
  • Eingriff: 27%
  • Forschung: 14%
  • Vermehrung: 5%
  • Aufklärung und Überwachung: 4%
  • Datenmanagement: 3.5%
  • Kommunikation & Öffentlichkeitsarbeit: 1%
  • Sonstiges: 3.5%

Erfahren Sie mehr über Projekte, die vom EDA gefördert wurden, und die, die es waren ergänzt durch einzelne Arbeitsgruppen.

Führende Organisationen

Floridas Antwort wird von vier Agenturen geleitet: FDEP, FWC, NOAA und dem National Park Service. Der Ausbruch hat jedoch eine Reaktion erforderlich gemacht, bei der zahlreiche Organisationen, darunter staatliche und föderale Behörden, akademische und Forschungseinrichtungen, gemeinnützige Naturschutzorganisationen sowie Zoos und Aquarien, auf Fachwissen und Ressourcen zurückgreifen die USA. Eine teilweise Auflistung wird bei der angezeigt Website des Florida Keys National Marine Sanctuary.

Ressourcen

Ressourcen für den Verlust von Steinkorallengewebe

Ausbruch der Korallenkrankheit im Florida Reef Tract

Verfolgen und melden Sie die Stony Coral Tissue Loss Disease

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