«Коралл не является независимым организмом», — сказала Луиза Марселино, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии инженерной школы Маккормика Северо-Западного университета. «Это зависит от водорослей, которые живут в его тканях, чтобы дать ему пищу. Высокие температуры разрушают это партнерство, и коралл, по сути, умирает от голода».
Но так бывает не во всех случаях. Некоторые генетические типы водорослей более терпимы к повышению температуры изменения климата. Обесцвечивание происходит, когда кораллы, находящиеся в стрессовом состоянии, изгоняют свои жизненно важные водоросли, делая рифы совершенно белыми, когда видны их скелеты.
Кораллы с термотолерантными водорослями часто восстанавливаются после обесцвечивания или совсем не обесцвечиваются.«Кораллы, не связанные с термотолерантными водорослями, подвергаются наибольшему риску», — сказал Марселино.Существует более 400 различных видов водорослей Симбиодиниума и тысячи различных коралловых рифов. Это пространство — в сочетании с тем фактом, что водоросли трудно культивировать в лаборатории — чрезвычайно затруднило полное изучение и понимание восприимчивости водорослей к теплу.
Алгоритм команды Northwestern объединяет все исследования водорослей, опубликованные до февраля 2015 года, чтобы определить, какие генетические типы являются наиболее термотолерантными, а какие — наиболее термочувствительными. Результаты опубликованы в Интернете в журнале «Функциональная экология». Соавтором статьи является Вадим Бакман, профессор биомедицинской инженерии Уолтера Дилла Скотта из Northwestern Engineering.
Тимоти Суэйн, научный сотрудник лаборатории Марселино, и Джон Чендлер, аспирант лаборатории Бэкмана, были соавторами статьи.Ранее этой весной группа Марселино опубликовала первый глобальный индекс для стандартизации измерений уязвимости различных видов кораллов к тепловому стрессу. Этот алгоритм, который оценивает уязвимость 110 наиболее распространенных генетических типов водорослей, является дополнительным.
Марселино и Суэйн ожидают, что по мере дальнейшего изучения более редких типов водорослей алгоритм в конечном итоге будет включать ранжирование для всех различных генетических типов.«Первое исследование — это только половина дела», — сказал Марселино. «Вместе эти исследования показывают полную картину».Необходимость лучше понять партнерство кораллов с водорослями особенно остро, поскольку в настоящее время мир переживает самое продолжительное глобальное обесцвечивание кораллов из когда-либо зарегистрированных. Знание, какие коралловые колонии связаны с более термочувствительными водорослями, может помочь защитникам природы сосредоточить свои усилия.
Эти чувствительные колонии могут быть защищены от дополнительных факторов риска, таких как туризм, перелов и загрязнение, в целях сохранения. Выявление наиболее термотолерантных водорослей также может помочь исследователям вывести в лаборатории более крепкие кораллы.
«Обесцвечивание, которое мы наблюдаем сейчас, беспрецедентно, — сказал Суэйн. «Целые группы населения рушатся из-за изменения климата. Сейчас нам нужно больше информации, чтобы дать людям, которые могут принять меры».Новый итерационный алгоритм Марселино и Суэйна основан на частичном ранговом агрегировании, который позволяет проводить и реконструировать неразрешенные или неполные сравнения термотолерантности среди генетических типов.
Дополнительное преимущество: алгоритм может быть применен к любому типу рейтинга, включая другие экологические вопросы, рестораны, школы, схемы выборов, поисковые системы и другие научные и инженерные проблемы.«Мы разработали алгоритм для решения проблемы со своей стороны», — сказал Марселино. «Но у него есть огромное применение в любой области».