Terwijl oceanen warmer en zuurder worden, ontwikkelen wetenschappers nieuwe strategieën om de 'regenwouden van de zee' te redden.

Koraalriffen behoren tot de mooiste ecosystemen op aarde - "een met juwelen versierde riem rond het midden van de planeet", in de woorden van oceanograaf Sylvia Earle. Ze zijn ook buitengewoon waardevol. Riffen bedekken minder dan een tiende van 1 procent van de oceaanbodem, maar ondersteunen meer dan 800-soorten koraal en 4,000-vissoorten. Het zijn paaiplaatsen, kustbuffers tegen stormen en lucratieve toeristische trekpleisters. Volgens sommige schattingen, de services die ze leveren, zijn jaarlijks $ 30 miljard waard.

Maar ten koste van die voordelen zijn de koraalriffen sinds de jaren zeventig aan het verslechteren onder een cascade van menselijke invloeden. Overbevissing verstoort hun complexe gemeenschappen van grote roofdieren, kleinere prooisoorten en "grazers" zoals papegaaivissen en egels die grote algen van koralen verwijderen. Baggeren voor kustontwikkeling vertroebelt water met sediment, blokkeert zonlicht en verbruikt zuurstof. Enorme algenbloei, gevoed door voedingsstoffen in het afvoer- en afvalwater van boerderijen, verstikt koralen. Ziekteverwekkers, mogelijk verspreid door wereldwijde scheepvaart, doden koralen en egels.

Nu verhogen de concentraties koolstofdioxide in de atmosfeer het water van de oceaan en worden ze zachter. Warm water veroorzaakt bleekepisoden waarbij koraalpoliepen de microscopische algen verdrijven die in hun weefsels leven en deze voeden. Algen zorgen voor de kleur van koralen, zodat de riffen wit worden. Koralen kunnen herstellen, maar het proces benadrukt en kan ze doden. Verzuring, die optreedt als zeewater CO2 uit de atmosfeer absorbeert, vermindert de hoeveelheid carbonaat die beschikbaar is voor koralen om hun skeletten te bouwen, dus riffen groeien langzamer en worden zwakker.

"We proberen de boodschap te weerleggen dat alle koralen gedoemd zijn." - Ruth Gates

Maar rifspecialisten geven niet op. Sommige zijn identificerende kenmerken die bepaalde koralen helpen om opwarming en verzuring te verdragen. Anderen zijn conditionerende koralen om te gedijen in veranderde oceanen, net zoals atleten trainen om te concurreren op grote hoogten of bij slecht weer.

"We proberen de boodschap te weerleggen dat alle koralen zijn gedoemd", zegt Ruth Gates, een onderzoeksprofessor aan het University of Hawaii Institute of Marine Biology. "Koralen evolueren al miljoenen jaren op aarde en ze hebben het met goede reden overleefd."

Stimuleren van veerkracht

Sommige experts zeggen dat opwarming en verzuring te veel aandacht krijgen en dat lokale spanningen urgenter zijn.

"Klimaatverandering is slechts de helft van het verhaal", zegt Jeremy Jackson, voormalig directeur van het Center for Marine Biodiversity and Conservation bij het Scripps Institute of Oceanography in Californië. Jackson was hoofdredacteur van een rapport in juli gepubliceerd door het Global Coral Reef Monitoring Network dat vond brede variaties in rifdaling tarieven in het Caribisch gebied sinds de 1970s.

Terwijl koralen sinds 50 wereldwijd met meer dan 1970 procent waren gedaald, leden landen die de visserij beperkten, kustontwikkeling en toerisme, zoals Bermuda, veel minder koraalverlies dan degenen die geen vergelijkbare controles uitvoerden, zoals Jamaica. En gezonde riffen vertoonden gemakkelijker orkanen en bleekepisoden dan degenen die al waren aangetast door overbevissing en waterverontreiniging.

"Ironisch genoeg besteden de Verenigde Staten veel geld aan het monitoren van koraalriffen, maar ze doen er niet veel voor hen te beschermen," zegt Jackson. "Onze strategie lijkt hen in de gaten te houden tot ze sterven."

Eind augustus zette de Amerikaanse National Oceanographic and Atmospheric Administration een eerste stap om dat te veranderen, een lijst met 20-koraalsoorten zoals bedreigd onder de Endangered Species Act. De lijst houdt in dat andere federale agentschappen NOAA moeten raadplegen voordat ze acties financieren of autoriseren die van invloed zijn op deze koralen, zoals energieprojecten, emissierechten voor vervuiling, baggeren, bootverkeer of militaire activiteiten. En NOAA zal samenwerken met staten en gemeenschappen om de koralen te beschermen door middel van strategieën zoals het verminderen van vervuiling op het land en het transplanteren van in laboratoria gekweekte koralen om aangetaste riffen weer te bevolken.

Voorstanders begunstigen

Om de opwarming en verzuring tegen te gaan, proberen wetenschappers te begrijpen waarom sommige koralen gemakkelijker kunnen herstellen van deze stress dan andere. Het antwoord ligt in een combinatie van de genetica van koralen en hun relatie met de microalgen die in hun weefsels leven en ze voorzien van voedsel.

In een studie gepubliceerd in Global Change Biology in juli brachten onderzoekers onder leiding van de biogeochemist van de Ohio State University, Andréa Grottoli, gezonde koralen van negen Mexicaanse riffen door twee blinde episoden met een jaar uit elkaar. Dit proces simuleerde voorwaarden die in de Caraïben konden voorkomen zodra 2030, volgens de huidige projecties.

Sommige van hun bevindingen waren verrassend. Porites astreoides, een mounding geel koraal dat in sommige delen van het Caraïbisch gebied toeneemt, werd bescheiden beïnvloed door het eerste bleken maar herstelde niet volledig na het tweede. Andere typen vertoonden meer vermogen om te herstellen na herhaalde bleking.

 "Ik zou graag zien hoe we riffen definiëren die de moeite waard zijn om te beschermen." - Andréa Grottoli “Wat er toe deed, was de grootte van de energiereserves van het koraal, vooral de opgeslagen lipiden”, legt Grottoli uit. "Als we verhongeren, metaboliseert ons lichaam vet, en andere levende wezens doen hetzelfde." Hoge vetreserves hielpen koralen te overleven totdat ze nieuwe symbiotische algen konden krijgen. De studie toonde ook aan dat koralen die in staat waren om samen te werken met meerdere soorten algen, meer geneigd waren om te herstellen.

Grottoli zegt dat bevindingen zoals deze kunnen worden gebruikt voor beschermde gebieden in beschermde gebieden in gebieden waar de omstandigheden weerstand bieden aan veerkrachtige koraalsoorten. "Ik zou graag zien dat we heroverwegen hoe we riffen definiëren die de moeite waard zijn om te beschermen," zegt ze. "Je moet weten hoe koraalsoorten zich gedragen en reageren op stress om te voorspellen of ze zullen overleven."

Super-Koralen

Aan de universiteit van Hawaï werkt Gates ook aan het identificeren van koralen die bestand zijn tegen klimaatstress. In oktober 2013 zij en Madeleine van Oppen, een senior onderzoeker aan het Australian Institute of Marine Sciences, won een wedstrijd gesponsord door de Paul G. Allen Family Foundation die strategieën zocht om de verzuring van de oceaan aan te pakken. Gates en van Oppen zijn van plan koralen te ontwikkelen die zeer resistent zijn tegen klimaatstress en ze gebruiken om verschillende locaties opnieuw te koloniseren, waaronder een dood rif in Hawaï en een betonnen kunstmatig rif.

Om deze superkoralen te ontwikkelen, gebruiken ze drie gereedschappen. De eerste is epigenetica: veranderingen in de genfunctie die optreden wanneer bepaalde delen van de genetische code van een organisme worden in- of uitgeschakeld als reactie op omgevingsfactoren. "We brengen koralen waarvan we al weten dat ze robuust zijn in het laboratorium en stellen ze bloot aan omstandigheden die ze waarschijnlijk zullen tegenkomen in veranderde oceanen: we verhogen de watertemperatuur of verlagen de pH, brengen deze terug naar het startpunt, soms in combinatie, "zegt Gates. "Oefening kan snel adaptieve epigenetische routes inschakelen die die high-performers aanmoedigen om hun allerbeste te zijn."

Ten tweede, de onderzoekers wijzigen de symbiotische paren van koralen met microalgen. "Sommige symbionten worden altijd geassocieerd met zeer robuuste koralen, dus we kijken of we ze kunnen introduceren in koralen waarvan de symbionten vergelijkbaar zijn. Symbionts zijn de voedselbronnen van koralen en de robuuste zijn zeer goede voedselfabrieken, "zegt Gates. Het derde hulpmiddel is het selectief fokken van winterharde koralen en het invriezen van hun sperma, bio-banking wint aan weerstand.

Sommige accounts zeggen dat Gates en van Oppen 'designer reefs' creëren, maar Gates is het hier niet mee eens.

"Koraalriffen veranderen sneller dan koralen elkaar kunnen vinden en kunnen zich op natuurlijke wijze aanpassen. Het is een tijdprobleem. Dus we versnellen het vermogen van individuen om elkaar te ontmoeten en te reproduceren, "zegt ze. "Het zou waarschijnlijk natuurlijk gebeuren onder goedaardige omstandigheden, maar omdat koralen afsterven, zijn verbindingen verbroken en komen sperma en eieren niet zo gemakkelijk samen. We kunnen het probleem zien verergeren of iets voorstellen dat een verschil zal maken. "

Het idee is in sommige opzichten analoog geassisteerde migratie voor dieren en planten op het land. In beide gevallen verandert klimaatverandering ecosystemen sneller dan organismen kunnen evolueren. De ultieme oplossing is het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen, maar op de korte termijn kan het helpen om soorten aan te passen de schade kunnen beperken.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Ensia

Over de auteur

Jennifer Weeks is een freelance journalist in Massachusetts die schrijft over milieu, wetenschap en gezondheid. Haar verhalen zijn verschenen in Discover, Slate, The Boston Globe Magazine, The Daily Climate en vele andere publicaties. Eerder werkte ze als stafmedewerker van het congres, lobbyist en public policy analist.

Aanbevolen boek:

The World Is Blue: hoe ons lot en de oceanen één zijn
door Sylvia Earle.

Dit boek tie-in voor National Geographic ambitieuze 5 jaar ocean-initiatief gericht op overbevissing-is geschreven in National Geographic Explorer-in-Residence te bereiken maar hard-hitting stem Sylvia Earle's. Door middel van dwingende redenen van persoonlijke verhalen zet ze de huidige en toekomstige risico van de oceaan en het leven het ondersteunt in perspectief voor een breed publiek publiek.

Klik hier voor meer info en / of om dit boek op Amazon te bestellen.