Zooxanthellae Genetics

Istilah "zooxanthellae" merujuk kepada pelbagai jenis alga genus Symbiodiniaceae, sebelum ini disebut sebagai Symbiodinium. Zooxanthellae adalah kumpulan dinoflagellat yang beragam secara genetik, termasuk sembilan jenis filogenetik, yang dibezakan sebagai clades AI. Kelompok yang berbeza secara genetik ini mempunyai ciri-ciri persekitaran, ekologi, dan geografi yang berbeza yang mempengaruhi ketahanan dan ketahanan karang terhadap tekanan terma. Kajian menunjukkan bahawa perbezaan zooxanthellae mempunyai kerentanan yang berbeza terhadap tekanan terma dan cahaya.

Clade D Zooxanthellae

Clade D zooxanthellae bertoleransi secara termal dan meningkatkan daya tahan karang yang menjadikannya tinggi SST. ref Clade D zooxanthellae terdapat dalam pelbagai spesies karang. Clade D zooxanthellae terdapat dalam jumlah terumbu yang lebih tinggi daripada yang lain, dan seringkali terumbu terdedah kepada tahap tekanan haba atau tekanan tempatan yang agak tinggi (misalnya, pemendapan di terumbu karang) dengan sejarah pemutihan karang. Sebagai contoh, clade D zooxanthellae lebih banyak terdapat pada karang acroporid dari lagun terumbu belakang di Samoa Amerika, yang mengalami suhu maksimum yang lebih tinggi daripada persekitaran terumbu depan, di mana Acropora terutamanya tuan rumah klade C. ref Kerana mereka sering dijumpai dalam peningkatan terumbu karang yang terdedah kepada tekanan persekitaran, kehadiran simbion clade D dapat menjadi petunjuk biologi perubahan negatif dalam kesihatan karang. Walau bagaimanapun, ini tidak selalu berlaku; kadangkala simbol clade D menunjukkan penyesuaian positif terhadap keadaan tertekan. Maklumat mengenai banyaknya clade D zooxanthellae dapat membantu pengurus memahami kerentanan karang tertentu terhadap tekanan terma dan untuk mengenal pasti perubahan dalam kesihatan terumbu karang.

Mekanisme Zooxanthellae

Keupayaan untuk mengaitkan dengan pelbagai zooxanthellae clades adalah biasa dalam karang.  ref  Pertukaran selektif zooxanthellae adalah mekanisme yang berpotensi di mana karang dapat bertahan daripada tekanan iklim, seperti peningkatan suhu permukaan laut. Perubahan pada jenis zooxanthellae yang dominan dari koloni karang boleh berlaku melalui dua proses:

1. Shuffling - perubahan kelimpahan relatif zooxanthellae clades yang sudah ada di tisu karang
2. Pengalihan - pengambilan clade zooxanthellae baru dari persekitaran

Dalam jangka pendek, batu karang dengan simbiosis fleksibel boleh mengocok atau menukar zooxanthellae; dan peningkatan dalam banyaknya strain zooxanthellae yang toleran termal (seperti klade D) dijangkakan dengan kekerapan keadaan pelunturan yang semakin meningkat. Potensi untuk menyesuaikan diri dengan peningkatan permukaan permukaan laut bergantung pada sejauh mana variasi genetik untuk toleransi panas, masa generasi hayat karang dan zooxanthellae, dan kekuatan pemilihan.

Pengetahuan mengenai ciri biologi karang individu meningkatkan keupayaan untuk meramalkan tindak balas tekanan terhadap kejadian pemutihan. Beberapa ciri biologi dan fizikal karang dapat menyumbang kepada kemampuan mereka melawan pemutihan, termasuk:

• Protein kejutan haba: Banyak protein kejutan haba yang berlainan yang terdapat dalam tisu karang dan aktiviti mereka mempengaruhi tindak balas pelunturan. Protein kejutan haba membantu mengekalkan struktur protein dan fungsi sel, selepas tekanan. ref Contohnya, dalam satu kajian, tisu-tisu tinggi yang menyesuaikan cahaya karang Goniastrea aspera mempunyai kepekatan protein kejutan haba yang lebih tinggi dan tisu-tisu ini tidak memerah, tidak seperti kawasan tanah jajahan yang sama yang tidak disesuaikan dengan cahaya yang tinggi. ref
• Protein tisu pendarfluor: Coral dikenali kerana warna-warna cerah mereka, terutamanya kepada protein-protein fluoresen dalam tisu mereka. Protein pendarfluor menyediakan sistem untuk mengawal cahaya; mereka melindungi karang daripada spektrum sinaran suria luas dengan menyaring sinaran UVA yang merosakkan. Keupayaan perlindungan protein ini menyediakan mekanisme pertahanan dalaman yang mungkin mempunyai implikasi penting untuk kelangsungan hidup panjang karang yang terdedah kepada tekanan termal. Coral yang mengandungi protein pendarfluor telah didapati untuk peluntur dengan ketara kurang daripada koloni bukan fluoresen spesies yang sama. Tambahan lagi, satu kajian baru-baru ini ref mengenalpasti peranan protein fluoresen tambahan sebagai antioksidan, yang boleh membantu mencegah stres dalam karang. Konsentrasi protein fluoresen bervariasi di antara spesies (contohnya, pocilloporids dan acroporids mempunyai kepadatan yang relatif rendah, sementara poritids, faviid dan lain-lain karang besar-besaran yang semakin lambat mempunyai kepadatan tinggi).
• Perubahan dalam tingkah laku makan sebagai tindak balas terhadap tekanan haba: Sesetengah batu karang sangat bergantung kepada zarah makanan yang ditangkap dari lajur air untuk menambah keperluan tenaga mereka. Batu karang ini mungkin kurang bergantung pada tenaga yang disediakan oleh zooxanthellae mereka, dan dengan itu kurang terdedah kepada kelaparan semasa peristiwa pelunturan ketika zooxanthellae diusir dari karang. Selain itu, beberapa batu karang dapat menukar tingkah laku makan mereka sebagai tindak balas kepada pelunturan. Bukti menunjukkan bahawa spesies karang yang boleh mengubah tingkah laku makan mereka dapat bertahan hidup lebih baik daripada spesies yang tidak dapat. ref
• Ketebalan tisu: Ketebalan tisu karang boleh menyumbang kepada tahap kerentanan kepada pelunturan. Tisu nipis ditemui dalam spesies karang yang lebih mudah terdedah kepada pelunturan. Tisu tebal boleh membantu zooxanthellae teduh dari cahaya sengit, mengurangkan tekanan haba, dan dengan itu mengurangkan kemungkinan pelunturan.
• Shading: Kehadiran teduhan cenderung meningkatkan daya tahan terhadap pemutihan. Apabila terdapat teduhan, baik disebabkan oleh keadaan cuaca (penutup awan yang berterusan) atau lokasi fizikal karang (contohnya, di bawah bayangan pulau tinggi atau tumbuh-tumbuhan yang tergantung), pelunturan mungkin kurang mungkin disebabkan oleh penurunan radiasi matahari.
• Sejarah pendedahan: Batu karang umumnya memerlukan jarak sempit dari keadaan tertentu untuk bertahan hidup (misalnya suhu, kemasinan, cahaya), tetapi sebilangan karang telah menyesuaikan diri dengan keadaan yang sangat tertekan pada batas luar julatnya. Sejarah pendedahan suhu tinggi dapat mempengaruhi toleransi termal karang dan meningkatkan daya tahannya. Sebagai contoh, karang yang terkena suhu lebih panas daripada rata-rata sebelum kejadian pemutihan dapat lebih toleran secara termal dibandingkan dengan karang yang tidak mengalami tekanan sebelumnya. ref Batu karang yang sihat di kawasan di mana kebolehubahan termal tinggi (contohnya, di terumbu belakang dan laguna) juga mungkin lebih tahan terhadap tekanan terma. ref Selain itu, bahagian terumbu yang selalu mengalami keadaan tekanan panas, seperti flat terumbu dan puncak, mungkin dihuni oleh karang yang lebih toleran dan tahan terhadap tekanan.