生物多样性有助于珊瑚礁的繁荣,并可能成为拯救它们的战略的一部分

Montipora sps科拉
在上面 Vojce
Montipora SPS珊瑚。

珊瑚礁是许多物种的家园,因此它们经常被称为“海洋中的热带雨林”。Today they face a daunting range of threats, including海洋变暖和酸化,过度捕捞污染。在世界范围内,超过三分之一的珊瑚种类濒临灭绝

我是许多科学家之一研究珊瑚找到帮助他们生存和恢复的方法。美国国家科学、工程和医学研究院(National Academies of Science, Engineering and Medicine)最近的一份报告显示,研究人员正在进行探索很多策略。其中一些,例如通过有管理的繁殖使珊瑚更能承受压力,已经在小范围内得到了发展。其他的,比如把珊瑚移到新的区域,还没有经过测试。

我自己的工作是研究珊瑚礁上更丰富的珊瑚种类是否有助于珊瑚的生存和繁荣。在今年早些时候发表的一项研究中,我的同事马克干草我找到了证据答案是肯定的。这一发现可能有助于制定更广泛的战略,使珊瑚礁在变化后的海洋中更有弹性。

在自然界中,越多越好

如果生态系统包含许多物种,生态系统是否比只有少数物种的生态系统更健康?这是生态学的中心问题。一般来说,科学家发现生态系统更加多样化基础的物种——这些定义一个系统并与之密不可分例如森林里的树——往往是更健康,功能更佳

直到最近,还没有人对珊瑚礁进行这种测试。但我们知道健康的珊瑚礁是多样的,结构复杂的生态系统由珊瑚主导。相比之下,被压力破坏的珊瑚礁,例如珊瑚白化事件趋向于简化,缺少多样性的景观,通常以海藻为主。

在我们的研究中,我们选择了位于南太平洋斐济主岛Viti Levu西南海岸的珊瑚礁区域。由于过度捕捞和其他与人类相关的活动,这一海岸沿线的许多珊瑚礁已经严重退化,珊瑚覆盖面积减少,海藻占据了主导地位。

太平洋上有数百种珊瑚,但在较小的范围内,我们在对我们基地的退化珊瑚礁进行的初步调查中只发现了五种或更少的种类。由于这些条件反映了世界各地许多珊瑚礁的情况,我们认为这里是一个理想的地方,可以测试珊瑚多样性是否对我们期待在未来珊瑚礁上看到的“新常态”有影响。

由于过度捕捞而受到压力的珊瑚礁很快就会被海藻占据。有些海藻会产生化学物质来击退珊瑚和鱼苗,这可能会阻止退化的珊瑚礁的恢复。

水下花园

珊瑚
科迪克莱门茨
在我们的实验花园里种植的圆柱珊瑚。每一块珊瑚都用环氧树脂镶嵌在一个倒扣的苏打瓶颈里,这样我们就可以很容易地把它们从花园的地皮上粘上或移走。

我们的团队在退化的珊瑚礁海床上创建了48块混凝土地块,作为实验珊瑚花园的基地。我们创建了单一物种的花园,每个花园都包含三种珊瑚中的一种Pocillopora damicornis,俗称花椰菜珊瑚;Porites cylindrica,亦称黄指珊瑚;和鹿角鹿角珊瑚(staghorn coral)是鹿角珊瑚的一种。我们还种植了包含这三种植物的混合花园。

我们选择这些珊瑚是因为它们在整个太平洋的珊瑚礁中都很常见,它们代表了不同的珊瑚科,它们对各种有害干扰的反应各不相同。每个花园共有18个珊瑚个体,共864个珊瑚。

为了评估每一种珊瑚在生长过程中的表现,我们需要定期将它们移出它们的领地。因此,我们把几百个汽水瓶的顶部剪掉,在每个瓶子的倒挂的瓶颈处用环氧腻子种上珊瑚。

我们把瓶盖嵌在混凝土板里,这样我们就可以很容易地拧开每个瓶口,检查里面装着的珊瑚,然后再把它拧回底座。

在16个月的时间里,我们对珊瑚进行了称重,并追踪了它们的其他健康状况,包括组织死亡和有害海藻在每个花园的定居情况。

在斐济退化的珊瑚礁上的实验珊瑚花园
科迪克莱门茨
在斐济退化的珊瑚礁上的实验珊瑚花园。有多种珊瑚的花园比只有一种珊瑚的花园表现得更好。

我们一致发现,生长在混合物种花园里的珊瑚比生长在单一物种花园里的珊瑚表现得更好。在四个月内,混合物种花园的珊瑚生长速度甚至超过了表现最好的单一物种花园。这表明,至少在珊瑚群落发展的早期阶段,不同的物种可能会以未知的方式相互受益。

克莱门茨和干草
在我们16个月的实验中,我们观察了珊瑚花园中单一物种和混合物种的例子。在四个月的时间里,混合物种花园在许多方面都超过了单一物种花园——平均生长速度甚至超过了表现最好的单一物种花园(Acropora millepora)。到16个月时,混合品种和Acropora花园的生长情况相当,但单一品种花园的总体性能仍然落后于混合品种花园。

为什么越多越好?

下一个问题是是什么驱动了我们所观察到的效应。我们希望在未来的实验中研究出一些引线。例如,农民通常观察到种植多样化的农作物有助于减少传染病的传播在个人。珊瑚礁也会是这样吗?

我们的初步发现为珊瑚礁的未来提供了担忧和希望。如果多样性是珊瑚健康的组成部分,那么物种的持续急剧减少可能会改变这些生态系统,导致进一步的珊瑚礁衰退。在“生态系统引擎”崩溃之前,它可以移除多少部分?

也就是说,很多国家科学院的战略报告包括利用遗传和物种层面的生物多样性,以增强珊瑚礁的弹性。例子包括种群间的杂交珊瑚;改变珊瑚的基因,赋予它们新的功能,比如更高的耐热性;以及将抗压珊瑚或珊瑚基因转移到新的地方。

有希望的技术进步,比如从空中绘制珊瑚礁图,也可能帮助研究人员评估珊瑚的健康状况,并确定其中包含哪些物种。这些基线信息可能有助于更好地为管理和恢复工作提供信息。

珊瑚现在虽然处境困难,但它们的数量还没有减少。也许利用它们现存的生物多样性的力量可以给它们一个奋斗的机会。

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