Fluorescerende proteiner smelter alle sammen i disse koraller. Foto af Michael Lesser og Charles Mazel, NOAA Ocean Explorer
Enhver, der er gået med dykning eller snorkling i et koralrev, vil sandsynligvis aldrig glemme de blændende farver og andre verdslige former i disse undervandssamfund. Hjem til nogle af verdens mest forskellige hotspots i dyreliv er revene værd at årligt $ 400 milliarder dollars i turistdollar og i de økosystemtjenester, de leverer, såsom at buffe kyster fra storme og give liv til fisk, som folk spiser.
Alligevel er det et velkendt faktum, at korallrev rundt om i verden er i tilbagegang takket være forurening og hurtigt opvarmende oceaner. Det kræver imidlertid en måde at nøjagtigt måle deres helbred ved at bestemme, hvordan koral farer - og designe trin for at beskytte dem -. Forskere er tilbøjelige til at stole på invasive, skadelige teknikker til at finde ud af, hvordan koraller klarer sig, ellers foretager de rå pletkontrol for at bestemme revens sundhed baseret på koralfarve alene. Men nu har forskere annonceret en ny metode til bestemmelse af korallsundhed, der er afhængig af at måle intensiteten af korallerens lysstofrør.
Ja, glød. Koraller producerer naturligt fluorescerende proteiner, der lyser en grøn grønt, når de ses under et blåt lys - næsten alle koraller udviser dette fysiologiske fænomen.
”Dette er den første undersøgelse, der fulgte dynamikken i koralfluorescens og fluorescerende proteinniveauer under temperaturstress, og viser, at koralfluorescens kunne bruges som en tidlig indikator for korallstress, ” sagde Melissa Roth, en marinbiolog ved University of California, Berkeley (tidligere Scripps Institution of Oceanography ved University of California, San Diego), i en e-mail. ”Fordi koralfluorescens kan måles ikke-invasivt i marken, kan det være et vigtigt redskab til forvaltning af rev, ” sagde hun. Roth og hendes kollega Dimitri Deheyn beskrev deres fund denne uge i Scientific Reports .
I hvilken grad en koral glød afhænger i vid udstrækning af en anden gruppe af organismer, dinoflagellatalger. Koraller er faktisk en symbiotisk samling af sig selv, og disse mikroskopiske dinoflagellatalger - dinoflagellaterne hjælper koraller med at opnå ernæring, hvilket igen brænder væksten af korallrev. De små organismer er også ansvarlige for at give koraller deres typiske brunlige farvetone.
Men dinoflagellater kan opgive skibet på grund af stressfaktorer som forhøjet temperatur, et fænomen kendt som koralblegning. Efterladt på egen hånd uden hjælp af deres dinoflagellatovertræk bliver koraller naturligt hvid hud blankt synlig. Korallen kan leve et stykke tid efter en dinoflagellatudvandring, men ikke længe. Hvis algerne ikke vender tilbage, dør koraller.
Ved at vide dette, besluttede Roth og Deheyn at undersøge, hvordan koralfluorescens kunne afspejle den aktuelle tilstand af en koral og dens dinoflagellaters forhold. De valgte at bruge Acropora yongei, en almindelig forgreningskoral, i deres eksperimenter, da det ofte er en af de første koraller, der viser tegn på stress og blegning i et rev. De udsatte individuelle koraller for en af to forskellige eksperimentelle opsætninger i deres laboratorium. I nogle containere pummelede de koraller med koldt vand, og i andre doused de koraller i varmt vand. En anden gruppe koraller tjente som kontrol. Derefter lader de koraller pickle i deres temperaturregulerede farvande i næsten tre uger.
Forskerne fandt en klar sammenhæng mellem graden af blegning og koncentrationen af en korals fluorescerende proteiner, som igen bestemte styrken for dets glød. I de første 4 til 5 dage faldt den fluorescerende proteinkoncentration og glød fra både kolde og varmebehandlede koraller. Men ved afslutningen af det 20-dages eksperiment var koldstressede koraller akklimatiseret og gendannede til deres normale fluorescensniveau. Varmestressede koraller blev på den anden side bleget og begyndte at gløde endnu mere kraftigt, sandsynligvis fordi deres dinoflagellatsamfund ikke længere blokerede korallerens underliggende fluorescens. Som en supernova før en stjernes sidste kollaps sender koraller en jævn strøm af intens glød lige før deres uundgåelige død.
Korallerbilleder under hvidt lys (venstre paneler) og blåt lys (højre paneler) viser, hvordan koraller udsat for varmestress til sidst blev bleget og øget deres lysstofrør ved slutningen af eksperimentet. Foto af Melissa Roth, videnskabelige rapporter
Efter døden stopper glødet. I et reefsystem blev den knoghvide koral gradvist maskeret af en film af grønne alger, der belægger ruinerne af den nu afdøde organisme.
Når koraller først begynder at bleges, har naturvernere eller forvaltere af dyreliv få muligheder for at hjælpe rev, da de begynder at falde og ofte til sidst dør. Men hvis de griber problemet i forvejen, kunne de forsøge at hjælpe koralen med strategier som skygge med kunstige strukturer eller sedimenter, tilføje antioxidanter til vandet eller introducere hjerteligere dinoflagellater, skønt videnskabelige studier, der validerer disse potentielle redningsmetoder stort set mangler.
Dette nye fund, håber Roth, kan bruges til at forhindre revnedbrud, og tjener som en slags kanariefugl i kulminen for koraller i nød. ”Ledere kunne fokusere på de mest følsomme koraller på et rev, ligesom forgrenede koraller, og se efter hurtige fluorescensdråber som et tidligt tegn på stress, ” sagde Roth. Dette ville give dem et ugentligt vindue til at gribe ind, før fuldblegning begyndte. ”Blegning ville være som et hjerteanfald, ” forklarede hun. "Du vil hellere opdage tegn på forhøjet blodtryk eller tilstopning af arterierne for at tackle og undgå et hjerteanfald."
Ledere, der ønsker at visualisere deres revs helbred, kan observere glødet ved hjælp af en blå lommelygte og et gult filter over deres snorkelmaske, eller de kan filme fænomenet med et kamera udstyret med de samme funktioner. Hvis ledere bemærker det indledende fald i koralglød, der indikerer et forestående problem, for eksempel, kan der måske tages øjeblikkelig handling for at forsøge at redde revet.
”Så ideen er, at vi kan bruge koralfluorescens som en tidlig indikator på korallsundhed inden blegning, hvilket faktisk kunne give tid for ledere at gøre noget, hvis de ville tage skridt til at beskytte revet. Det er klart, at det kan være vanskeligt i stor skala, ”forklarede hun og tilføjede, at" når rev bliver forringet, er det få, vi har tilbage, muligvis beskyttet mere aggressivt. "
Yderligere undersøgelse af, hvordan disse fund kan finde anvendelse på andre korallerter, er nødvendigt, skriver forfatterne. De håber også, at fremtidige studier kombinerer biologi med teknik til at hjælpe med at designe et digitalt billeddannelsessystem, der bedre fanger og kvantificerer, i hvilket omfang koraller ændrer deres glød.
