研究潜水员在佛罗里达州钥匙国家海洋保护区中寻找石质珊瑚组织损失疾病的迹象。

研究潜水员在佛罗里达州钥匙国家海洋保护区中寻找石质珊瑚组织损失疾病的迹象。吉姆·阿伯尼

随着疾病破坏珊瑚礁,科学家争夺解决方案

随着海洋的温暖,珊瑚礁不仅遭受漂白,而且遭受致命的疾病爆发。研究人员正在开发补救措施,但关键问题是这些解决方案是否可以大规模运行,以节省从佛罗里达到澳大利亚的巨大礁石系统。

2014年9月,威廉·普雷希特(William Precht)接到了一个令人震惊的电话。一位同事报道说:“我看到礁石上有些时髦。”“看起来像疾病。”当时,在珊瑚礁恢复工作的海洋生物学家和环境顾问Precht一直在监视迈阿密疏ed项目的一个港口,以确保保护附近的生态系统。当普雷希特(Precht)穿上潜水装备并在几周后调查现场调查时,他简直不敢相信自己发现的东西。他说:“整个礁石都被疾病点燃了。”上面有30多个珊瑚菌落(每4至16英寸),上面有白色带和线条,其他珊瑚完全是白色的。“您可以看到这种死亡率在礁石上移动 - 我被吹走了。”

普雷希特(Precht)目睹了沿佛罗里达海岸线的新且迅速传播的珊瑚疾病爆发的早期迹象,威胁到世界上第三大礁石生态系统。爆发首次出现在迈阿密附近患病的珊瑚口袋中。四年后,它覆盖了96,000英亩的礁石,从西棕榈滩延伸至佛罗里达下部钥匙约275英里。据一些估计,多达35%的珊瑚人丧失了。几种物种几乎消失了,包括雄伟的柱珊瑚(树突状cylindrus),一种受威胁的物种,可以达到6到近10英尺的高度。少数幸存的殖民地现在被称为“最后的独角兽”。

在全球范围内,珊瑚疾病的暴发变得越来越频繁,严重和广泛。许多因素都导致了该问题,包括肥料,沿海下水道和化粪池系统的污染和氮径流。但是科学家说,重要的罪魁祸首正在稳步升高海洋温度,过去一个世纪至少上升了1.3度的华氏度,到2100年可能会增加几个程度。升高的水温会导致珊瑚念珠菌驱动藻类,从而为它们提供营养和营养和营养和营养和营养和营养和壮观的颜色,使珊瑚漂白。有足够的时间,珊瑚可以从漂白中恢复,但全球气候模型表明,到本世纪中叶可能每年发生严重的漂白。

在澳大利亚,科学家估计,疾病已经消除了大堡礁上至少六%的珊瑚。

科学家说,漂白使珊瑚更容易患病。在加勒比海地区,一个疾病的热点,大约80%的珊瑚覆盖物消失了,这主要来自“白色带疾病”的暴发,该爆发以在受影响的珊瑚中形成的白色组织的白色带命名。两个主要的礁石建造物种Elkhorn和Staghorn现在即将灭绝。

在澳大利亚,科学家估计,疾病暴发已经消除了大堡礁上至少6%的珊瑚。研究人员发现疾病更普遍在垂钓和其他人类活动损害珊瑚的地区,由于受伤的珊瑚为病原体和细菌提供了一个入口点。这些疾病爆发也发生了,由于2016年和2017年的极端珊瑚漂白案丧生或严重损害了大约一半的珊瑚礁。

面对气候变化和爆发的爆发,科学家正在争先恐后地解决灾难。有些人正在协助稳健的珊瑚迁移,对疾病和温度尖峰的耐受性更高,向未来可能会发生这些威胁袭击的地区。其他人则通过繁殖所谓的“超级珊瑚”来加快进化,这些“超级珊瑚”的遗传设计用于气候温暖的水域和致命的病原体。在某些地方,科学家通过创建用氯或抗生素处理的浅沟,将菌落中健康的珊瑚组织与受感染的珊瑚分离。但是,一些科学家质疑这种尝试干预即将到来的灾难的尝试是否可以在足够广泛的规模上使用以真正改变。

石质珊瑚组织损失疾病迅速发展,一旦感染了珊瑚,就只需要数周的时间才能严重损害。

石质珊瑚组织损失疾病迅速发展,一旦感染了珊瑚,就只需要数周的时间才能严重损害。Brian Reckenbeil/FWC

佛罗里达州正在证明一个重要的案例研究。普雷希特(Precht)撰写了第一篇描述佛罗里达爆发的科学论文,他说这是世界历史上最致命的,因为受苦的物种数量,长期持续时间和高死亡率。四年零数百万美元后,研究人员仍在努力确定引起该问题的确切病原体,或者是一种疾病还是几种爆发。

生物学家正在取得进步,国家将关键疾病识别为“石质珊瑚组织损失疾病”。钥匙中MOTE海洋实验室的珊瑚病专家阿比盖尔·克拉克(Abigail Clark)说,感染该疾病的珊瑚在斑块或通常从其基部向上延伸的带中失去组织。她解释说:“这种疾病的表现非常快。”“一旦我们在一个殖民地中看到它,它将在几天,几周或几个月内杀死该殖民地。它影响了佛罗里达州的20多种物种,并且有报道称它扩散到加勒比海地区。”

研究人员正在努力了解如何更好地保护珊瑚,并使它们对疾病和水温升高更具抵抗力。斯蒂芬·帕伦比(Stephen Palumbi)是加利福尼亚州太平洋格罗夫(Pacific Grove)的斯坦福大学霍普金斯海军陆战队(Hopkins Marine Station)的主任,也是研究局势的国际委员会主席,他说,一个重要的线索是发现,一些珊瑚显然对漂白事件的抵抗力更具抵抗力。努力将珊瑚转移到恢复区域的努力 - 提高遗传多样性,提高耐热水平和加强人口数量 - 在早期的现场测试中显示出令人鼓舞的结果,并准备在更大的尺度上使用,他说。

夏威夷的研究人员通过繁殖能够生存未来条件的“超级珊瑚”采取更激进的方法。

Mote实验室是几个恢复努力的组织之一,在未来三年内,在130英亩的退化珊瑚礁上种植了70,000种特有珊瑚(似乎更适合疾病和较高的水温)。克拉克说,借助额外的项目资金,“没有理由无法恢复整个佛罗里达礁石。”

在夏威夷,研究人员正在采取更激进的方法,试图通过繁殖能够生存未来状况的“超级珊瑚”来加快进化的速度,包括温暖的海洋温度和更具毒性的疾病。夏威夷海洋生物学研究所的盖茨珊瑚实验室的珊瑚辅助进化项目进一步条件,其中一些珊瑚应对压力条件,以使它们更加严峻。正如去年去世的盖茨实验室的创始人露丝·盖茨(Ruth Gates)所说:“创造超级珊瑚正在采取可能发生的事情,并确保它发生。”

在澳大利亚,科学家正在尝试通过在产卵期间收集鸡蛋和精子来实质上是珊瑚内外受精(IVF),并在实验室中施肥,以生长成幼虫,数百万可以在礁石上重新分布。去年年底,南跨大学的生物学家彼得·哈里森(Peter Harrison)提高了该项目的规模,捕获了数百万个鸡蛋和精子,然后在礁石上的浮动繁荣中种植了大约一周,然后在数百米内释放幼虫区域。他的团队的目标是在未来几年内将项目区域增加到平方公里。

观看:科学家对珊瑚微生物组采样以研究抗病性。(由Shady Amin提供)

纽约大学 - 阿布扎比的生物学教授Shady Amin正在与阿拉伯联合酋长国的一群研究人员合作,专注于更好地了解在波斯湾温暖水域中进化的两种珊瑚物种的微生物组。他们的研究重点是识别和分类微生物组的社区 - 微生物组 - 生活在珊瑚表面上。就像肠道微生物组在人类中所起的作用一样,健康的表面微生物组使珊瑚对疾病的抗性更具耐药性。阿明和他的同事们发现珊瑚分泌化学物质,这些化学物质可能在组织微生​​物组和吸引有益细菌的同时反击病原体时发挥重要作用。此外,研究表明,研究人员可以在珊瑚周围采样水,并根据存在的化合物的类型来预测珊瑚的健康。阿明说:“这是我们对珊瑚在周围环境中所做的事情的第一个瞥见,以适应他们的环境。”“如果我们了解珊瑚需要保持健康的表面微生物组的类型,我们可能能够预测何时发生疾病和漂白剂,甚至可以预测它们。”

在佛罗里达州,诺瓦东南大学的海洋生物学家卡伦·尼利(Karen Neely)正在努力保存一个不祥的名为棺材补丁的礁石珊瑚礁的最后剩余的高密度支架。如果科学家不干预,这些高度感染的珊瑚可能会从该地区消失。Neely将抗生素阿莫西林(一种常见的支气管炎治疗方法)混合到基于硅胶的糊状物中,并将其包装到接近患病珊瑚边缘的浅沟槽中,类似于消防员使用防火员的方式。

尼利说:“这些是耗时的治疗方法,我们无法治疗所有患病的珊瑚。”因此,她的团队正在优先考虑自然具有弹性,高度生殖且对生态系统尤其重要的珊瑚。通过将这种方法与他人相结合,她希望“我们可以拥有一旦[疾病]稳定就需要重建所需的材料。”

一位专家说:“我们不能向社区保证我们将在明年甚至10年内用超级珊瑚拯救他们的礁石。”

一些研究人员担心,诸如超级珊瑚之类的头条干预措施可能永远不会成功地拯救珊瑚礁,尤其是考虑到保护或恢复庞大的礁石区域的大规模规模。“这些人目前是天哪,”科尔迪奥东非总监戴维·奥布拉(David Obura)说,这是一个致力于对该地区珊瑚礁进行可持续管理的组织。“We should certainly support research, as without it we’ll never know what may be possible, but we mustn’t promise some poor island or community we’re going to save their reefs and their lives with super corals next year or even in 10 years.” The main focus, Obura says, must be on “addressing the causes, not the symptoms. In many cases, the costs of all these things might be better spent on primary interventions upstream.” Obura points to mitigation of such common environmental threats as agricultural runoff, wastewater outflows, poor fisheries management — and of course delays in reducing carbon dioxide emissions. In other words, he says, “remove the sources of stress, rather than putting on Band-Aids.”

佛罗里达礁石专家普雷希特(Precht)表示,可能需要采取一种全面的方法来保存礁石,包括在疾病袭击时迅速反应。去年2月,他接到另一个电话时,他经历了Déjàvu,这次是开曼岛环境部的塔米·沃伦德(Tammi Warrender),他在一个名为Killer Pillar的著名潜水地点工作。Warrender报道说,该地点的大支柱珊瑚显示出类似于佛罗里达州所述的疾病迹象。普雷希特(Precht)告诉她,他们可能无法停止这种差异,但是他们可以采取步骤来拯救单个珊瑚。沃伦德(Warrender)和她的团队通过将珊瑚锯下来并将其移植到其他礁石上,从而挽救了珊瑚的健康部分。他们使用氯化的环氧树脂试图阻止疾病的扩散,并用povidone碘和海水溶液处理健康的组织碎片,然后将其移至托儿所以保留它们。

生物学家阿比盖尔·克拉克(Abigail Clark)从佛罗里达州的患病珊瑚中收集组织。自2014年以来,该州的珊瑚病暴发已扩散到96,000英亩的礁石。

生物学家阿比盖尔·克拉克(Abigail Clark)从佛罗里达州的患病珊瑚中收集组织。自2014年以来,该州的珊瑚病暴发已扩散到96,000英亩的礁石。雷·巴尼斯特(Ray Banister)

杀手柱干预的初步结果是有希望的。Precht说,治疗两个月后,环氧树脂的应用没有在两个单个支柱上产生活性疾病的迹象。到目前为止,托儿所中保存的所有碎片都已经幸存,大约80%的健康碎片移植到远离疾病的新位置的健康碎片还活着。

普雷希特说:“我们没有时间等待实验室的答案,因为如果我们这样做,我们将确切地看到佛罗里达州发生的事情。”“当我们等待答案时,我们会看到整个柱状珊瑚殖民地死亡。”通过迅速做出反应,Precht说他们能够挽救一些大殖民地。“希望他们将生活和战斗。”