Koraalriffen worden geconfronteerd met een intensivering van de strijd terwijl broeikasgassen de oceaan opwarmen en verzuren, maar nieuw onderzoek suggereert een mogelijke zilveren rand:sommige koraalziekten kunnen ook afnemen te midden van veranderingen in het milieu.

Een gecontroleerd laboratoriumonderzoek onder leiding van Mote Marine Laboratory en gepubliceerd op 1 juni in het peer-reviewed tijdschrift PLOS EEN onthulde dat zwarte bandziekte minder dodelijk was voor bergachtig sterkoraal (Orbicella faveolata) naarmate het water verzuurde, of verlaagd in pH. Wetenschappers van Mote en de Universiteit van South Carolina, en studenten van de Universiteit van Rhode Island, Universiteit van New Hampshire, University of Hawaii en Unity College in Maine voerden het onderzoek uit.

De pH van de oceaan neemt af door het proces van oceaanverzuring (OA) aangedreven door overtollig koolstofdioxide, dezelfde temperatuurstijging voor broeikasgassen wereldwijd. OA kan de harde skeletten van koralen verzwakken of oplossen en andere veranderingen in meerdere mariene soorten veroorzaken. Opwarmend water belast koralen, waardoor ze de vitale algen in hun weefsels verliezen. koraal ziekten, een andere grote bedreiging, kan verergeren in koralen die worden gestresst door de temperatuur van het opwarmende water, maar weinig studies hebben onderzocht hoe deze ziekten kunnen veranderen bij lage pH-waarden die worden verwacht met OA.

De nieuwe studie is de eerste die onderzoekt hoe water met een lage pH de zwarte band beïnvloedt - een snel voortschrijdend, vaak dodelijk, wereldwijde koraalziekte die alleen al in het Caribisch gebied ten minste 42 koraalsoorten treft. Aangetaste soorten zijn onder meer bergachtig sterkoraal, een belangrijke bijdrage aan het rifsysteem van de Florida Keys en vermeld als bedreigd onder de Amerikaanse Endangered Species Act.

zwarte band, een variabele groep van meerdere bacteriesoorten, vormt een donkere cirkel die zich over een koraal verspreidt, het doden.

"Bergsterkoraal groeit maar een paar millimeter per jaar, en zwarte band kan binnen enkele weken een honderd jaar oud koraal doden, " zei dr. Erinn Muller, hoofdauteur en manager van het Coral Health and Disease Research Program van Mote.

Op zeer kleine schaal, zwarte band produceert een lagere pH-omgeving dan zijn omgeving - gelokaliseerde verzuring. "In het labortorium, we dachten dat het blootstellen van een geïnfecteerd koraal aan verzuurd water de virulentie van deze ziekte zou versnellen, maar tot onze verbazing het tegenovergestelde gebeurde, ' zei Müller.

Tijdens laboratoriumwerk in 2013 op de Summerland Key-campus van Mote, de onderzoekers inoculeerden 32 bergachtige sterkoraalfragmenten met zwarte bandziekte, sommige in tanks plaatsen met een temperatuur en pH vergelijkbaar met het huidige oceaanwater, en andere in tanks met verhoogde temperatuur, verlaagde pH of beide - met behulp van projecties voor het jaar 2100 van het vijfde beoordelingsrapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering.

"Deze experimentele onderzoeken in het laboratorium zijn buitengewoon belangrijk - ze geven ons een kijkje in de mogelijke toekomst voor onze riffen, " zei Mote's Ocean Acidification Research Program manager, Dr. Emily Hall. Ze houdt toezicht op het onderzoek in Mote's Ocean Acidification Flow-through Experimental Raceway Unit op Summerland Key, die tot stand kwam dankzij een NSF-subsidie. "Met oceaanverzuring, niet elk organisme wordt op dezelfde manier beïnvloed. Het is belangrijk voor beheerders van beschermde mariene gebieden om te weten hoe de effecten kunnen variëren."

De onderzoekers hielden de watercondities nauwlettend in de gaten en fotografeerden en maten de dekking van zwarte band gedurende 16 dagen; dan, sommige koraalfragmenten waren volledig vergaan door de ziekte. Het team bemonsterde zwarte bandbacteriën en de natuurlijke bacteriën van de koralen - waarvan sommige bijdragen aan het koraalimmuunsysteem - en hun 16S rRNA-gen gesequenced, die helpt bij het classificeren van bacteriën in wetenschappelijke categorieën.

Hun analyse bracht een verrassing aan het licht:"Hoewel warmere temperaturen de progressie van zwarte bandziekte in deze periode niet significant beïnvloedden, de lage pH-behandeling deed het - het vertraagde de progressie van de ziekte met 25 procent, "Zei Muller. "Het kostte ons een tijdje om het te geloven."

Sceptisch, Muller en collega's voerden soortgelijke tests uit met andere koraalsoorten, afgezien van het bergachtige sterkoraal in de huidige studie. Het bergachtige sterkoraal vertoonde de duidelijkste trend, maar gegevens van andere soorten suggereerden vergelijkbare patronen.

Hoe kan verzuring de zwarte bandziekte vertragen?

"Blackband-ziekte heeft een zeer duidelijk consortium van microben, en het lijkt erop dat een verlaagde pH verschillende microben op verschillende manieren beïnvloedde, " zei studiepartner Dr. Kim Ritchie Associate Professor aan de Universiteit van South Carolina in Beaufort. "De overvloed van een belangrijk lid van het consortium ging omlaag."

specifiek, aangezuurd water verminderde de overvloed aan Oscillatoriophycidae, een klasse van cyanobacteriën die vaak de zwarte bandziekte domineert. Deze bacteriën dragen pigmenten die de ziekte zijn uitgesproken kleur geven. Hoewel deze bacteriën in de reeds verzuurde omgeving van zwarte band leven, eerdere studies van anderen suggereren dat cyanobateria kan afnemen als het water verzuurd raakt buiten hun tolerantiegrenzen.

"Er waren ook verschuivingen in de eigen microbiële gemeenschap van de koralen, maar geen enkele die de verandering in de ziekte verklaarde, "Zei Muller. "Wat er gebeurde in de zwarte band zelf, een vermindering van de belangrijkste bijdrage aan het ziekteconsortium, was waarschijnlijk een betere verklaring."

"Een van onze volgende stappen is om te bestuderen hoe lage pH de zeer kleinschalige omstandigheden in de micro-omgeving van zwarte bandziekte beïnvloedt als de buitenomgeving verandert, ' zei Müller.

De onderzoekers proberen het onderzoek ook uit te breiden en te repliceren in meer faciliteiten, met meer details, langere termijnen, meer koraalsoorten en meer ziekten. Geen enkele laboratoriumstudie kan alle complexiteit van de verwachte gevolgen van verzuring van de oceaan simuleren, maar er zijn belangrijke vorderingen in het verschiet. Mote opende in mei 2017 zijn nieuwe Elizabeth Moore International Center for Coral Reef Research &Restoration (IC2R3) op Summerland Key, Florida. deze 19, De faciliteit van 1000 vierkante meter omvat nieuwe laboratoria voor onderzoek naar de verzuring van de oceaan, grotendeels dankzij een donatie van de Alfred en Ann Goldstein Foundation, waardoor Mote zijn Alfred Goldstein Institute for Climate Change Studies kon oprichten.

In het veld, Muller en anderen onderzoeken mogelijke methoden om de verspreiding van zwarte band op wilde koralen te beheersen.

De nieuwe PLOS EEN studie profiteerde van het harde werk van stagiaires in het NSF Research Experiences for Undergraduates-programma en het uitgebreide universiteitsstageprogramma van Mote. Door de studie, Universiteit van St. Andrews student Keir Macartney was co-auteur van zijn eerste peer-reviewed tijdschriftartikel en vond nieuwe richtingen voor zijn carrière.

"Mijn ervaring met Mote dreef me naar koraalriffen; het was geweldig, " zei Macartney, een duiker die nu zijn doctoraat behaalt aan de Universiteit van New Hampshire, het bestuderen van sponzen op diepere waterriffen. Met twee zomers werk aan de PLOS EEN studie, Macartney verwoordt de duidelijke take-home-boodschap:

"Verzuring van de oceaan zal ecologisch nog steeds negatieve gevolgen hebben, maar het zal de riffen misschien niet destabiliseren op de manier die we verwachten, Macartney zei. "Gezien hoe de microbiële gemeenschappen in deze studie veranderden, Ik denk dat oceaanverzuring dingen kan doen die ons echt zullen verrassen."