È in corso il quarto sbiancamento di massa dei coralli a livello mondiale, ma le barriere coralline potrebbero avere maggiori possibilità di riprendersi

Le barriere coralline del mondo sono come città sottomarine, brulicanti di tutti i tipi di pesci e animali marini.Le barriere coralline coprono meno dell'1% dell'oceano, ma lo sostengono circa il 25% di tutte le specie marine, comprese molte specie ittiche importanti.Viene stimato il valore economico dei servizi forniti da questi ecosistemi complessi oltre 3,4 miliardi di dollari all’anno solo negli Stati Uniti

Oggi, l’aumento della temperatura dell’oceano minaccia la sopravvivenza di molte barriere coralline.Quando le acque oceaniche diventano troppo calde per troppo tempo, i coralli espellono il alghe simbiotiche colorate, chiamate zooxantelle, che vivono nei loro tessuti – un processo chiamato sbiancamento dei coralli.Queste alghe forniscono cibo ai coralli, quindi i coralli sbiancati sono vulnerabili alla fame e alle malattie e possono morire se l'acqua non si raffredda abbastanza rapidamente.

Con il calore globale dell’oceano a livelli record, gli scienziati lo hanno confermato è in corso un evento globale di sbiancamento dei coralli.Dall’inizio del 2023, i coralli stanno morendo negli oceani Indiano, Pacifico e Atlantico, sia a nord che a sud dell'equatore.

L’attuale evento di sbiancamento nella più ampia regione dei Caraibi è più lungo e più grave di qualsiasi precedente episodio di sbiancamento registrato dal primo episodio globale del 1998.Studio dinamiche climatiche e oceaniche su larga scala e sto analizzando come le connessioni biologiche tra le barriere coralline – che a volte si estendono su grandi distanze – possano aiutare le barriere coralline a riprendersi dallo stress da calore.

Relazioni sulla barriera corallina

Data la rapidità con cui le temperature oceaniche si stanno riscaldando, gli scienziati stanno lavorando per sviluppare strategie di risposta.Questi includono rendere i coralli più resistenti al calore;ripristinare le aree danneggiate con coralli sani; trasferimento dei vivai di corallo verso aree più fresche; allevare “super coralli”.” che sono più resistenti a queste sollecitazioni;e migliorando segnali chimici naturali E segnali sonori per attirare coralli larvali e pesci verso le barriere coralline danneggiate.

Molte specie di pesci presenti sulle barriere coralline svolgono un ruolo prezioso nel mantenere sane queste comunità.Ad esempio, le alghe competono con i coralli per lo spazio e la luce e spesso prendono il sopravvento sulle barriere coralline dopo episodi di sbiancamento.

I coralli rimangono più sani e si riprendono più velocemente se sono circondati da pesci che mangiano diversi tipi di alghe, come ad esempio pesce pappagallo, pesce chirurgo e pesce coniglio.Riflettendo il loro ruolo, queste specie vengono spesso definite collettivamente come erbivori.

Cetrioli di mare: abitanti coriacei dei fondali, lontanamente imparentato con le stelle marine e i ricci – sono anche importanti partner della barriera corallina.Si nutrono di batteri e altri materiali organici nei sedimenti oceanici, ripulendo l'area attorno alle barriere coralline.

Il mio collega della Georgia Tech Marco Hay ha recentemente pubblicato uno studio che ha dimostrato che la rimozione dei cetrioli di mare dalle comunità della barriera corallina ha portato ad un aumento dei materiali di scarto organico un aumento di 15 volte della morte dei coralli.Proteggere i cetrioli di mare, che lo sono sfruttato eccessivamente come fonte di cibo, potrebbe aiutare a mantenere in salute le barriere coralline.

Il ruolo della connettività oceanica

Le barriere coralline non sono avamposti isolati.Quando i pesci e i coralli si riproducono, rilasciano milioni di larve che vanno alla deriva grazie alle correnti e vengono scambiate attraverso le barriere coralline processi di miscelazione e trasporto.Questi scambi costituiscono la connettività delle barriere coralline.

Alcune barriere coralline forniscono larve a molte altre.Altre barriere coralline sono più isolate, quindi gli scienziati potrebbero dover introdurre artificialmente le larve per aiutare le barriere coralline a riprendersi dallo sbiancamento e da altre minacce.

La ricerca mostra che le barriere coralline sono ben collegate recuperare più velocemente da stress come lo sbiancamento.Ricevere abbondanti scorte di coralli e larve di pesci, trasportati dalle correnti oceaniche da molto lontano, aiuta a ripristinare le aree sbiancate e a mantenere diverse comunità della barriera corallina.Preservare questa connettività è fondamentale per la conservazione della barriera corallina.

Ma misurare la connettività è dispendioso in termini di tempo e denaro.I ricercatori raccolgono campioni di coralli dalle barriere coralline che potrebbero essere collegate e analizzano il DNA dei coralli per ricostruire la loro storia genetica.Ciò fornisce un quadro di come le diverse popolazioni siano interconnesse.

Utilizziamo anche modelli computerizzati simulare le correnti oceaniche che trasportano larve virtuali dai punti di rilascio ai luoghi in cui si stabiliscono.Ma le correnti non sono fisse come le autostrade:La loro forza e direzione cambiano nel tempo, a seconda della stagione e dell'anno.Lo studio della connettività della barriera corallina richiede l’esecuzione di simulazioni di modelli pluriennali che coprano piccole aree nei minimi dettagli, il che comporta molti calcoli.

Approfondimenti dall'apprendimento automatico

Ora, apprendimento automatico offre un nuovo modo di analizzare le connessioni della barriera corallina.Questo sottocampo dell'intelligenza artificiale consente ai computer di apprendere compiti o associazioni senza essere esplicitamente diretti.Invece, usano algoritmi per affrontare vari compiti.

Il mio gruppo di ricerca ha sviluppato uno strumento che prende informazioni sulle correnti oceaniche, derivate da dati satellitari;genera una rete di ecoregioni, ovvero aree in cui gli ecosistemi sono generalmente simili;E calcola la loro connettività negli ultimi 30-40 anni.Identifichiamo quindi le barriere coralline meglio connesse utilizzando Centralità del PageRank – l’algoritmo che Google ha sviluppato per misurare la popolarità delle pagine web.

Una volta definita una rete di ecoregioni, è possibile determinare quanto siano “popolari” – cioè connesse – le barriere coralline conosciute.E possiamo verificare che i nostri algoritmi funzionino bene verificando se le comunità coralline “popolari” contengono popolazioni di coralli più diversificate e sane.

Lo abbiamo trovato in Il triangolo corallino del sud-est asiatico – il più grande punto caldo di biodiversità sulla Terra – spostamenti periodici tra Modelli climatici di El Niño e La Niña promuovere la biodiversità, e probabilmente lo hanno fatto negli ultimi 5-7 milioni di anni.La connettività durante gli eventi di El Niño è molto diversa da quella durante gli eventi di La Niña, perché le correnti oceaniche sono diverse.Questa dinamica aiuta le barriere coralline garantendo che ricevano larve da molti luoghi diversi in anni diversi.

Comprendere quali caratteristiche dei coralli e dell’ambiente contribuiscono a rendere le barriere coralline resilienti e associare queste informazioni alle reti di connettività apre nuove strade per aiutare i coralli a sopravvivere un po’ più a lungo.Insieme, questi approcci indicano come e dove dare priorità agli sforzi di monitoraggio e ripristino.

Nel lungo termine, gli unici modi per fermare la moria dei coralli e proteggere gli habitat della barriera corallina che sostengono così tanta vita marina sono limitare l’inquinamento delle acque e frenare il cambiamento climatico.Ma azioni più localizzate che rendono le barriere coralline più sane possono far guadagnare loro un po’ di tempo, e forse renderle più resilienti al riscaldamento degli oceani.