'Vi har opdrættet koraller for bedre at kunne tåle dødelige hedebølger'

Selektiv avl virker, men der er stadig behov for hurtig klimaindsats for at redde rev, rapporterer LIAM LACHS, ADRIANA HUMANES og JAMES GUEST fra Newcastle University

Vores forskergruppe har opdrættet koraller, der bedre kan overleve marine hedebølger. Vores arbejde, nu udgivet i Nature Communications, viser, at det er muligt at forbedre korallers varmetolerance selv inden for en enkelt generation.

Vi gjorde dette ved hjælp af selektiv avl: en teknik brugt af mennesker i tusinder af år til at producere dyr og planter med ønskværdige egenskaber. Selektiv avl er, hvordan mennesker forvandlede ulve-lignende hunde til St Bernards, chihuahuaer og alt imellem.

Nu betragtes selektiv avl som et redskab til naturbevarelse, især for koralrev. Coralassist Lab (som vi er en del af) og Palau International Coral Reef Center har specifikt arbejdet på koralhedebølgeoverlevelse. Vores seneste resultater er kulminationen på syv års arbejde.

Marine hedebølger udløser massekoralblegning og dødelighed, med 2023-2024 erklæret som fjerde globale masseblegningsbegivenhed. Assisterede evolutionsmetoder - som selektiv avl - har til formål at øge den naturlige tilpasning for at købe tid til koraller under klimaændringer.

Alligevel var forbedringen i varmetolerance i vores selektivt opdrættede koraller beskeden sammenlignet med intensiteten af ​​marine hedebølger, der forventes i fremtiden.

Selvom selektiv avl er mulig, er det sandsynligvis ikke et vidundermiddel. Vi bliver stadig nødt til at tackle årsagen til masseafblegning af koraler ved at reducere drivhusgasemissionerne for at afbøde opvarmningen og give programmer for assisteret udvikling tid til at træde i kraft.

Hvordan man opdrætter koraller for varmetolerance

Det første skridt var at bestemme varmetolerancen for mange potentielle forældrekoraller på revet. Derefter valgte vi specifikke individer til at opdrætte to separate familier af afkom, udvalgt til enten høj eller lav varmetolerance. Vi opdrættede disse afkom i tre til fire år, indtil de nåede reproduktiv modenhed, og testede derefter deres varmetolerance.

Vi udførte selektive avlsforsøg for to forskellige egenskaber, enten tolerancen over for en kort, intens varmeeksponering (temperaturer 3.5°C over normalen i ti dage) eller en mindre intens, men langvarig eksponering mere typisk for naturlige marine hedebølger (2.5°C) over gennemsnittet i en måned).

Dette gjorde det muligt for os at vurdere arveligheden af ​​hver egenskab, responsen på selektiv avl, og om begge egenskaber har et fælles genetisk grundlag.

Valg af forældre til høj- frem for lav varmetolerance forbedrede tolerancen af ​​deres voksne afkom for begge testede egenskaber.

Arveligheden var omkring 0.2 til 0.3 på en skala fra 0 til 1, hvilket betyder, at omkring en fjerdedel af variabiliteten i afkoms varmetolerance skyldtes gener overført fra deres forældre. Med andre ord har disse egenskaber et væsentligt genetisk grundlag, som naturlig og kunstig selektion kan virke på.

Vi måler kumulativ varmestress og tolerance mht graders varme uger (°C-uger), som afspejler både hvor varmt det bliver og hvor længe. I betragtning af egenskabsvariabilitet identificeret i disse særlige korallervarmetolerance kunne i teorien øges med ca. 1°C-uge inden for en generation.

Men selv dette niveau af forbedring er måske ikke nok til at holde trit med stadig mere intense hedebølger. Afhængig af klimaindsatsen forventes intensiteten af ​​hedebølger at stige i de kommende årtier med ca 3°C-uger pr. årti, hurtigere end forbedringen opnået i vores undersøgelse.

Interessant nok var koraller selektivt opdrættet til høj snarere end lav, kort stresstolerance ikke bedre til at overleve den lange eksponering for varmestress.

Uden nogen genetisk sammenhæng påvist, er det sandsynligt, at disse egenskaber er drevet af uafhængige sæt af gener, og koraller, der er gode til at overleve den korte skarpe varmestress, er ikke nødvendigvis de bedste til at overleve længerevarende marine hedebølger.

Dette ville have vigtige konsekvenser, fordi arbejde som dette ville drage fordel af billige og hurtige test, der effektivt kan identificere varmetolerante kolonier til avl. Men hvis disse tests ikke kan forudsige, hvilke koralkolonier der vil overleve månedlange hedebølger, udgør det en alvorlig udfordring.

Opskalering af selektiv avl

Da det er muligt selektivt at opdrætte koraller for øget varmetolerance, er næste skridt at udføre store forsøg i naturen. Dette vil sandsynligvis kræve et betydeligt antal selektivt opdrættede koraller, der skal udplaceres, måske ved direkte at udså korallarver på rev eller ved at plante koraller opdrættet i et akvakulturanlæg.

For at dette kan fungere, skal udplantede koraller selv blive reproduktive og bidrage til den vilde populations genpulje. At gøre dette i meget store skalaer vil være udfordrende, men det er måske ikke nødvendigt at genopbygge koraldækningen af ​​store områder.

I stedet kan det være tilstrækkeligt at skabe et netværk af færre strategisk placerede larveproduktionscentre, der indeholder selektivt opdrættede koraller med høj tæthed for at maksimere befrugtningssuccesen. Disse knudepunkter ville tjene til at så andre rev og kunne give yderligere stamfisk til målrettede aktioner.

Der er stadig brug for meget mere forskning og udvikling, og mange kritiske spørgsmål er stadig ubesvarede.

Hvor mange koraller skal udplantes for at have den ønskede effekt? Kan vi sikre, at der ikke er nogen afvejninger, der kan kompromittere befolkninger (bevis indtil videre tyder på, at dette ikke er en stor risiko)? Hvordan kan vi undgå fortynding af udvalgte egenskaber, når de først er tilføjet til naturen? Hvordan kan vi maksimere svar på udvælgelse?

I betragtning af tempoet i havets opvarmning, optimering og implementering af assisteret evolution skal ske snart, for at de har en chance for succes, selv om det kun er i små skalaer. Frem for alt afhænger koralrevenes overlevelse stadig af en presserende klimaindsats.

Har du ikke tid til at læse om klimaændringer så meget, som du gerne vil? Få vores prisvindende ugentlige opsummering i din indbakke i stedet for. Hver onsdag skriver The Conversations miljøredaktør Imagine, en kort e-mail, der går lidt dybere ind i kun ét klima spørgsmål. Slut dig til de 35,000+ læsere, der har abonneret indtil videre.

Også på Divernet: VIDENSKABER OPDAGDER VARMETOLERANTE KORALER, GJEMMT I LETT SYN, STORT VARMEMODSTÅNDIG BOOST FRA SECORES SUPER-KORALER, FJERNSTILLE-KORALREV VISER EN EVNE TIL AT HÅNDT HAVET OPVARMNING, VORES DIGITALE 3D-MODELLER KUNNE HJÆLPE MED TIL GENOPVINDELSE AF KORALREV