Koraalriffen kampen al lang met problemen zoals overbevissing, opwarming van de aarde en vervuiling, maar ze worden ook bedreigd door hoe langzaam ze regenereren.

Te reproduceren, koraal laat sperma en eieren los en vormt larven, die dan rondzwemmen en zich hechten aan een oppervlak, waar ze zich beginnen te ontwikkelen tot koraalpoliepen en groeien. Ze hebben te maken met verschillende concurrenten, en de meeste overleven het niet. Als ze het overleven, het duurt jaren voordat het koraal zich kan voortplanten, en zelfs langer voor de vorming van hele riffen.

Onderzoekers van het Carl R. Woese Institute for Genomic Biology (IGB) aan de Universiteit van Illinois willen de snelheid van koraalregeneratie verhogen door een nieuw huis voor koraallarven te creëren:kunstmatige structuren die de vestiging van larven stimuleren en de groei van concurrerende soorten ontmoedigen.

Het onderzoek zal worden geleid door IGB-faculteitslid Amy Wagoner Johnson, een professor in de mechanische wetenschappen en techniek, samen met vier Co-PI's, waaronder IGB-faculteit Bruce Fouke, Hoogleraar Geologie en Microbiologie, Gabriël Juárez, Universitair docent werktuigbouwkunde en techniek, Bos Rohwer, Hoogleraar biologie aan de San Diego State University, Kristen Marhaver, en medewerker Mark Vermeij. Marhaver en Vermeij zijn twee vooraanstaande koraalwetenschappers bij CARMABI Research Station, een veldlocatie op het Caribische eiland Curaçao die koraalriffen bestudeert, en de site van het veldwerk voor dit onderzoek.

Vorig jaar, Wagoner Johnson kwam op het idee om haar onderzoek naar botregeneratie toe te passen op koraalonderzoek.

"We dachten dat het heel interessant zou zijn als we enkele van de dingen die we hebben geleerd van tissue engineering - cellen die in wisselwerking staan ​​met materialen en welke soorten factoren cellen beïnvloeden, zouden kunnen gebruiken ... " ze zei.

Ze zal haar achtergrond in materiaalkunde gebruiken om kunstmatige structuren te ontwerpen waarop de koraallarven zich kunnen vestigen, terwijl Juarez een watertank zal bouwen om te testen hoe de larven omgaan met de structuren en de stroming van het water.

"Als je goed kijkt, het blijkt dat deze organismen dingen kunnen waarnemen, zoals chemische gradiënten en vloeistofkrachten, "Zei Juarez. "Ze hebben ingewikkelde kleine sensorsystemen. Ze zijn niet veel op deze manier bestudeerd. Dit werk zal ons hopelijk in staat stellen om op zijn minst inzicht te krijgen in de vraag of ze daadwerkelijk een beetje meer autonoom zijn dan we denken."

Door verschillende materialen te testen, ze leren welke materialen en oppervlaktestructuren ideaal zijn voor de vestiging van larven.

"Zodra we meer over het oppervlak begrijpen, dan zouden we dat oppervlak moeten kunnen repliceren op iets groters dat op grotere schaal kan worden ingezet, " zei Wagoner Johnson. "Het idee is om meer van de directe interacties te begrijpen en dit op een zeer systematische manier te doen."

Fouk, die al bijna 30 jaar de koraalriffen van Curaçao bestudeert, zal de algemene geobiologische context van de ecologie en evolutie van de riffen bieden. Hij zal ook gedetailleerde analyses maken van het koraalskelet terwijl het groeit.

Het team wordt gefinancierd door een driejarige NSF Growing Convergence Research Grant, die samenwerking aanmoedigt tussen wetenschappers die normaal niet samenwerken.

Als een mix van ingenieurs en biologen, het team zal eerst meer over elkaars vakgebieden moeten leren. Dit doen ze door middel van een reeks workshops op het CARMABI Research Station op Curaçao, die de thuisbasis is van enkele van 's werelds toonaangevende experts op het gebied van het kweken van koraallarven.

"Ze zullen ons leren over larvencultuur, monsters verzamelen, dus we zullen moeten leren duiken voordat we gaan, " zei Wagoner Johnson. "Dan zullen we ze wat technische principes leren, wat vloeistofmechanica, wat materiaalkunde, en 3D-printen. Zo gaan we heel gericht de disciplines kruisbestuiven.”

Daarbij, het team hoopt een nieuw onderzoeksgebied te creëren:koraalriftechniek.

"Er is niet veel werk gedaan op dit gebied, " zei Wagoner Johnson. "We denken echt dat het potentieel er is om een ​​significante impact te maken."

Dat is goed nieuws voor koraalriffen, die voedselzekerheid brengen, biodiversiteit, en zelfs economische groei door visserij en toerisme.

"We zien het de hele tijd in het nieuws dat koraalriffen worden bedreigd, en er zijn veel statistieken over hoe ze sterven, "Zei Wagoner Johnson. "In staat zijn om koraal efficiënter te regenereren, kan een beetje bijdragen aan het oplossen van het probleem van het verlies van de koraalriffen."