世界で 4 回目となる大規模なサンゴの白化が進行中ですが、サンゴ礁が回復する可能性はさらに高まるかもしれません

世界のサンゴ礁は、あらゆる種類の魚や海洋動物で賑わう水中都市のようなものです。サンゴ礁は海洋の 1% 未満しかカバーしていませんが、 全海洋種の推定25%, 、多くの重要な魚種が含まれます。これらの複雑な生態系が提供するサービスの経済的価値は次のように推定されています。 米国だけで年間34億米ドル以上

現在、海水温の上昇により、多くのサンゴ礁の生存が脅かされています。海水が長期間にわたって高温になりすぎると、サンゴは海水を排出します。 褐虫藻と呼ばれるカラフルな共生藻類, サンゴの白化と呼ばれるプロセスで、組織内に生息しています。これらの藻類はサンゴに餌を与えるため、白化したサンゴは飢餓や病気に弱く、水が十分に早く冷えないと死んでしまう可能性があります。

地球規模の海洋熱で 記録的なレベルで, 、科学者たちはそれを確認しました 世界的なサンゴの白化現象が進行中. 。2023年の初めから、 サンゴが死滅しつつある インド洋、太平洋、大西洋、赤道の北と南の両方にあります。

カリブ海広域地域における現在の白化現象は、1998 年の最初の世界的な白化現象以降に記録されたどの白化現象よりも長く、より深刻です。私は勉強します 大規模な気候と海洋の動態 そして、サンゴ礁間の生物学的つながり（時には長距離に及ぶこともある）が、サンゴ礁が熱ストレスから回復するのにどのように役立つかを分析しています。

サンゴ礁との関係

海洋温度の上昇速度が速いことを考慮して、科学者たちは対応戦略の開発に取り組んでいる。これらには以下が含まれます サンゴを暑さに強くする;損傷した地域を健全なサンゴで回復する。 サンゴの苗床を移転する 涼しい地域へ。 スーパーコーラルの飼育」これらのストレスに対してより耐性があります。そして強化する 自然の化学シグナル そして 音の合図 損傷したサンゴ礁に幼生サンゴや魚を誘引します。

サンゴ礁で見られる多くの魚種は、サンゴ礁のコミュニティを健全に保つ上で貴重な役割を果たしています。たとえば、海藻は空間と光をめぐってサンゴと競合し、白化現象が起こった後にサンゴ礁を占領することがよくあります。

サンゴは、さまざまな種類の海藻を食べる魚に囲まれていると、より健康な状態を保ち、より早く回復します。 ブダイ、クロハギ、アイゴ. 。その役割を反映して、これらの種は総称して草食動物と呼ばれることがよくあります。

ナマコ – 革のような底に住むナマコ、 ヒトデやウニと遠い関係にある – サンゴ礁の重要なパートナーでもあります。彼らは海洋堆積物中のバクテリアやその他の有機物を食べて、サンゴ礁の周りの地域をきれいにします。

ジョージア工科大学の同僚 マーク・ヘイ 最近発表された研究では、サンゴ礁群落からナマコを取り除くと有機性廃棄物が増加し、 サンゴの死滅は15倍に増加. 。ナマコを保護する 食糧源として乱獲される, 、サンゴ礁を健全に保つのに役立つ可能性があります。

海洋接続の役割

サンゴ礁は孤立した前哨基地ではありません。魚やサンゴは産卵すると何百万もの幼生を放ち、流れに乗って漂い、サンゴ礁を越えて交換されます。 混合および輸送プロセス. 。これらの交換により、サンゴ礁の接続が形成されます。

一部のサンゴ礁は、他の多くのサンゴ礁に幼生を供給しています。他のサンゴ礁はより孤立しているため、科学者はサンゴ礁が白化やその他の脅威から回復するために人為的に幼生を導入する必要があるかもしれない。

研究によると、サンゴ礁はしっかりとつながっている 漂白などのストレスからより早く回復する. 。遠くから海流によって運ばれるサンゴや魚の幼生を豊富に受け取ることは、白化した地域を回復し、多様なサンゴ礁群集を維持するのに役立ちます。このつながりを維持することがサンゴ礁保護の鍵となります。

しかし、接続性の測定には時間と費用がかかります。研究者は、つながっている可能性のあるサンゴ礁からサンゴのサンプルを収集し、サンゴの DNA を分析してサンゴの遺伝史を再構築します。これにより、異なる集団がどのように相互関係にあるかがわかります。

また、コンピューターモデルを使用して、 仮想幼生を運ぶ海流をシミュレートします 彼らの放出地点から彼らが定住する場所まで。しかし、海流は高速道路のように一定の場所に固定されているわけではありません。その強さと方向は、季節や年に応じて時間の経過とともに変化します。サンゴ礁の接続性を研究するには、狭いエリアを詳細にカバーする複数年にわたるモデル シミュレーションを実行する必要があり、これには多くの計算が必要です。

機械学習からの洞察

今、 機械学習 サンゴ礁のつながりを分析する新しい方法を提供します。人工知能のこのサブ分野により、コンピューターは明示的に指示されずにタスクや関連付けを学習できるようになります。代わりに、アルゴリズムを使用してさまざまなタスクに取り組みます。

私の研究グループは、衛星データから得られる海流に関する情報を取得するツールを開発しました。エコリージョン、つまり生態系が一般的に類似しているエリアのネットワークを生成します。そして 過去 30 ～ 40 年間の接続性を計算します. 。次に、以下を使用してよりつながりの良いサンゴ礁を特定します。 PageRank の中心性 – Web ページの人気を測定するために Google が開発したアルゴリズム。

エコリージョンのネットワークを定義したら、既知のサンゴ礁がどの程度「人気」、つまりつながっているかを判断することができます。そして、「人気のある」サンゴ礁群落に、より多様で健全なサンゴ個体群が含まれているかどうかを確認することで、アルゴリズムが適切に機能していることを検証できます。

私たちはそれを発見しました 東南アジアのサンゴトライアングル – 地球上で最大の生物多様性ホットスポット – 生物多様性間の周期的な変化 エルニーニョとラニーニャの気候パターン 生物多様性を促進し、おそらくそうしてきた可能性がある 過去500万年から700万年の間. 。海流が異なるため、エルニーニョ現象時の接続性はラニーニャ現象時の接続性とは大きく異なります。この力学により、サンゴ礁はさまざまな年にさまざまな場所から幼生を確実に受け入れることができ、サンゴ礁を助けています。

どのサンゴと環境の特性がサンゴ礁の回復力を高めるのに役立っているかを理解し、この情報を接続ネットワークと組み合わせることで、サンゴがもう少し長く生き残れるようにするための新しい道が開かれます。これらのアプローチを総合すると、監視と復旧の取り組みをどこでどのように優先するかを示します。

長期的には、サンゴの死滅を阻止し、多くの海洋生物を支えるサンゴ礁の生息地を保護する唯一の方法は、 水質汚染を制限する そして気候変動の抑制。しかし、サンゴ礁をより健全にするためのより局所的な取り組みにより、サンゴ礁の時間を稼ぐことができ、おそらく海洋温暖化に対するサンゴ礁の回復力を高めることができます。