漂白易感性

本節提供有關影響珊瑚是否在溫水事件中漂白的生物和物理特徵的信息。 個體珊瑚對光和熱應激的反應各不相同。 珊瑚和蟲黃藻的這種敏感性差異受以下特徵的影響:

  • 物種差異 
  • 遺傳差異
  • 影響漂白敏感性的其他因素(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變化、組織厚度和暴露史)

並非所有珊瑚物種都同樣容易白化。 為了應對升高的海水溫度,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。 隨著時間的推移,一些珊瑚能夠適應當地溫度的升高。 一般來說,更能抵抗白化的珊瑚物種的特點是生長形式大,組織厚或整合度低,生長速度慢。 被認為更能抵抗熱應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

 

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
漂白的鹿角珊瑚 sp. 海洋局

漂白的鹿角珊瑚 sp. 照片©海洋局

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 抗漂白性的一般等級提供了對熱應力敏感性的合理指示。 該表可幫助管理人員了解在監測珊瑚礁時要尋找的內容——即,管理人員可以評估其區域內的珊瑚屬,以確定哪些可能對漂白的抵抗力最強/最弱。

進化枝 D 蟲黃藻的珊瑚適應性權衡

容納更耐熱的蟲黃藻將伴隨著珊瑚生理學的權衡。 更耐熱的蟲黃藻可能會帶來生態成本,例如生長速度減慢和繁殖能力降低,從而導致損壞後的恢復能力降低。 在大堡礁吉寶地區的島嶼進行的一項研究調查了骨骼生長。 在受控條件下,具有進化枝 D 共生體的 Acropora millepora 珊瑚的生長速度比具有進化枝 C29 共生體的珊瑚慢 2%。 在野外,進化枝 D 菌落的生長速度比進化枝 C38 菌落慢 2%。 這些結果表明,當該物種通過改變為更耐熱的進化枝 D 蟲黃藻來適應溫暖條件時,它們可能會經歷權衡的程度。 文獻

 

Zooxanthellae Genetics

術語“蟲黃藻”是指各種各樣的藻類 共生科, 以前稱為 共生。 蟲黃藻是一組遺傳多樣性的甲藻,包括九種系統發育類型,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,這些特徵會影響珊瑚對熱應激的抵抗力和恢復力。 研究表明,不同的蟲黃藻進化枝對熱和光脅迫的敏感性不同。

進化枝 D 蟲黃藻

進化枝 D 蟲黃藻具有耐熱性,並增加了容納它們的珊瑚對升高的抵抗力 SST。 文獻 進化枝 D 蟲黃藻存在於多種珊瑚物種中。 進化枝 D 蟲黃藻在一些珊瑚礁上的豐度高於其他珊瑚礁,這些珊瑚礁通常暴露於相對高水平的熱應力或局部壓力源(例如,珊瑚礁上的沉積物),有珊瑚白化的歷史。 例如,來自美屬薩摩亞後礁潟湖的頂峰珊瑚中的進化枝 D 蟲黃藻更豐富,這些珊瑚的最高溫度高於前礁環境,其中 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源的珊瑚礁上發現數量增加,所以進化枝 D 共生體的存在可以作為珊瑚健康負面變化的生物學指標。 然而,這並非總是如此; 有時進化枝 D 共生體表明對壓力條件的積極適應。 關於進化枝 D 蟲黃藻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,並確定珊瑚礁健康的變化。

適應與適應

  • 適應和適應這兩個術語經常被用作同義詞,但不是一回事。 適應是指生理變化,而適應是指遺傳變化。 適應包括:
  • 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。
    適應包括:
  • 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因素(例如海面溫度升高)中存活的潛在機制。 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 - 珊瑚組織中已經存在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。

了解單個珊瑚的生物學特性可以增強預測對白化事件的壓力反應的能力。 珊瑚的幾種生物和物理特性可能有助於它們抵抗白化,包括:

  • 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: 陰影的存在可能會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,在高島陰影下或懸垂的植被下),由於太陽輻射減少,白化的可能性較小。
  • 接觸史: 珊瑚通常需要在特定條件的狹窄範圍內生存(例如,溫度、鹽度、光照),但一些珊瑚已經適應了其範圍外極限的高度壓力條件。 暴露於高溫的歷史會影響珊瑚的耐熱性並增強其彈性。 例如,與沒有受到預應力的珊瑚相比,在白化事件之前經受比平均溫度更高的溫度的珊瑚可能更耐熱。 文獻 熱變率高的地區(例如,後礁和潟湖)中的健康珊瑚也可能更能抵抗熱應力。 文獻 此外,經常經歷熱應激條件的珊瑚礁部分,例如礁灘和波峰,可能居住著更能耐受和抵抗壓力的珊瑚。

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

在現場彙編現有數據或當地有關珊瑚群落組成的知識。 確定主要的珊瑚群,並根據形態(大塊>結皮>分支/板狀)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。

一旦管理人員根據上面列出的行動評估了現場珊瑚的壓力耐受性,他們就可以使用這些信息為 MPA 的設計和管理提供信息。 例如,以耐壓珊瑚為主的區域可能被視為海洋保護區的優先保護區域。 包含表現出抗性特性的珊瑚的地點作為避難所和種子來源,可能對更大範圍內的連通性和其他生態動態至關重要。 以高度易感物種為主的區域對於監測以下熱應激事件以評估珊瑚對白化的生態反應至關重要。

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