Die weltweit vierte massive Korallenbleiche ist im Gange, aber die Riffe haben möglicherweise bessere Chancen, sich zu erholen

Die Korallenriffe der Welt sind wie Unterwasserstädte, in denen es von allen Arten von Fischen und Meerestieren wimmelt.Korallenriffe bedecken weniger als 1 % des Ozeans, aber sie unterstützen Schätzungsweise 25 % aller Meeresarten, darunter viele wichtige Fischarten.Der wirtschaftliche Wert der Dienstleistungen, die diese komplexen Ökosysteme erbringen, wird auf geschätzt allein in den USA über 3,4 Milliarden US-Dollar pro Jahr.

Heutzutage gefährden steigende Meerestemperaturen das Überleben vieler Riffe.Wenn das Meerwasser zu lange zu warm wird, stoßen Korallen es aus bunte symbiotische Algen, sogenannte Zooxanthellen, die in ihrem Gewebe leben – ein Prozess, der Korallenbleiche genannt wird.Diese Algen versorgen die Korallen mit Nahrung, sodass gebleichte Korallen anfällig für Hunger und Krankheiten sind und sterben können, wenn das Wasser nicht schnell genug abkühlt.

Mit globaler Meereswärme auf Rekordniveau, Wissenschaftler haben das bestätigt Eine weltweite Korallenbleiche ist im Gange.Seit Anfang 2023 Korallen sind gestorben im Indischen, Pazifischen und Atlantischen Ozean, sowohl nördlich als auch südlich des Äquators.

Das aktuelle Bleichereignis in der gesamten Karibikregion ist länger und schwerwiegender als jede andere Bleichepisode, die seit der ersten weltweiten Bleichkatastrophe im Jahr 1998 aufgezeichnet wurde.Ich studiere großräumige Klima- und Ozeandynamik und analysiere, wie biologische Verbindungen zwischen Korallenriffen – die sich manchmal über große Entfernungen erstrecken – Riffen helfen können, sich von Hitzestress zu erholen.

Riffbeziehungen

Angesichts der schnellen Erwärmung der Meerestemperaturen arbeiten Wissenschaftler an der Entwicklung von Reaktionsstrategien.Dazu gehören Dadurch werden Korallen hitzetoleranter;Wiederherstellung beschädigter Gebiete mit gesunden Korallen; Verlegung von Korallengärten in kühlere Gebiete; Zucht von „Superkorallen“.„die widerstandsfähiger gegen diese Belastungen sind;und verstärkend natürliche chemische Signale Und Klanghinweise um Korallenlarven und Fische zu beschädigten Riffen zu locken.

Viele Fischarten, die in Korallenriffen vorkommen, spielen eine wichtige Rolle bei der Gesunderhaltung dieser Gemeinschaften.Beispielsweise konkurrieren Algen mit Korallen um Platz und Licht und übernehmen nach Bleichereignissen häufig Riffe.

Korallen bleiben gesünder und erholen sich schneller, wenn sie von Fischen umgeben sind, die verschiedene Arten von Algen fressen, wie z Papageienfische, Doktorfische und Kaninchenfische.Aufgrund ihrer Rolle werden diese Arten oft zusammenfassend als Grasfresser bezeichnet.

Seegurken – ledrige Bodenbewohner, entfernt mit Seesternen und Seeigeln verwandt – sind auch wichtige Riffpartner.Sie ernähren sich von Bakterien und anderen organischen Materialien in Meeressedimenten und säubern die Umgebung von Riffen.

Mein Kollege von der Georgia Tech Mark Hay veröffentlichte kürzlich eine Studie, die zeigte, dass die Entfernung von Seegurken aus Riffgemeinschaften zu einem Anstieg organischer Abfälle führte ein 15-facher Anstieg des Korallensterbens.Schutz von Seegurken, die sind als Nahrungsquelle übererntet, könnte dazu beitragen, Korallenriffe gesund zu halten.

Die Rolle der Ozeankonnektivität

Korallenriffe sind keine isolierten Außenposten.Wenn Fische und Korallen laichen, setzen sie Millionen von Larven frei, die auf Strömungen treiben und über Riffe hinweg ausgetauscht werden Misch- und Transportprozesse.Diese Austausche machen die Konnektivität der Korallenriffe aus.

Einige Riffe versorgen viele andere mit Larven.Andere Riffe sind isolierter, daher müssen Wissenschaftler möglicherweise künstlich Larven einführen, um den Riffen zu helfen, sich von der Bleiche und anderen Bedrohungen zu erholen.

Untersuchungen zeigen, dass Riffe gut miteinander verbunden sind erholen Sie sich schneller von Belastungen wie Bleichen.Der Erhalt reichlicher Korallen- und Fischlarven, die von weit entfernten Meeresströmungen transportiert werden, trägt dazu bei, gebleichte Gebiete wiederherzustellen und vielfältige Riffgemeinschaften zu erhalten.Der Erhalt dieser Konnektivität ist für den Schutz der Riffe von entscheidender Bedeutung.

Doch die Messung der Konnektivität ist zeitaufwändig und teuer.Forscher sammeln Korallenproben aus möglicherweise verbundenen Riffen und analysieren die DNA der Korallen, um ihre genetische Geschichte zu rekonstruieren.Dadurch entsteht ein Bild davon, wie unterschiedliche Bevölkerungsgruppen miteinander verbunden sind.

Wir verwenden dazu auch Computermodelle Simulieren Sie Meeresströmungen, die virtuelle Larven transportieren von ihren Freisetzungsorten bis zu den Orten, an denen sie sich niederlassen.Aber Strömungen sind nicht ortsgebunden wie Autobahnen:Ihre Stärke und Richtung ändern sich im Laufe der Zeit, je nach Jahreszeit und Jahr.Die Untersuchung der Riffkonnektivität erfordert die Durchführung mehrjähriger Modellsimulationen, die kleine Gebiete bis ins kleinste Detail abdecken, was einen hohen Rechenaufwand erfordert.

Erkenntnisse aus maschinellem Lernen

Jetzt, maschinelles Lernen bietet eine neue Möglichkeit zur Analyse von Riffverbindungen.Dieses Teilgebiet der künstlichen Intelligenz ermöglicht es Computern, Aufgaben oder Zusammenhänge zu erlernen, ohne dass sie dazu explizit angewiesen werden.Stattdessen nutzen sie Algorithmen, um verschiedene Aufgaben zu bewältigen.

Meine Forschungsgruppe hat ein Tool entwickelt, das aus Satellitendaten Informationen über Meeresströmungen gewinnt;erzeugt ein Netzwerk von Ökoregionen oder Gebieten, in denen Ökosysteme im Allgemeinen ähnlich sind;Und berechnet ihre Konnektivität über die letzten 30 bis 40 Jahre.Anschließend identifizieren wir besser verbundene Riffe PageRank-Zentralität – der Algorithmus, den Google entwickelt hat, um die Popularität von Webseiten zu messen.

Sobald wir ein Netzwerk von Ökoregionen definiert haben, ist es möglich zu bestimmen, wie „beliebt“ – also verbunden – bekannte Riffe sind.Und wir können überprüfen, ob unsere Algorithmen gut funktionieren, indem wir sehen, ob „beliebte“ Riffgemeinschaften vielfältigere und gesündere Korallenpopulationen enthalten.

Das haben wir herausgefunden Südostasiens Korallendreieck – der größte Biodiversitäts-Hotspot der Erde – periodische Verschiebungen zwischen den El Niño- und La Niña-Klimamuster Sie fördern die biologische Vielfalt und haben dies wahrscheinlich auch getan in den letzten 5 bis 7 Millionen Jahren.Die Konnektivität während El Niño-Ereignissen unterscheidet sich stark von der während La Niñas, da die Meeresströmungen anders sind.Diese Dynamik hilft Riffen, indem sie sicherstellt, dass sie in verschiedenen Jahren Larven von vielen verschiedenen Orten erhalten.

Das Verständnis, welche Korallen- und Umweltmerkmale dazu beitragen, Riffe widerstandsfähig zu machen, und die Verknüpfung dieser Informationen mit Konnektivitätsnetzwerken eröffnet neue Möglichkeiten, Korallen dabei zu helfen, etwas länger zu überleben.Zusammengenommen zeigen diese Ansätze, wie und wo Überwachungs- und Wiederherstellungsbemühungen priorisiert werden sollten.

Langfristig besteht die einzige Möglichkeit, das Korallensterben zu stoppen und Rifflebensräume zu schützen, die so viele Meereslebewesen beherbergen Begrenzung der Wasserverschmutzung und den Klimawandel einzudämmen.Aber lokalere Maßnahmen, die die Riffe gesünder machen, können ihnen etwas Zeit verschaffen und sie möglicherweise widerstandsfähiger gegen die Erwärmung der Ozeane machen.