Tidlig detektionssystem for generende alger, der angriber Papahānaumokuākea-revene

En ny art af generende alger, som formelt blev beskrevet i 2020 af eksperter fra University of Hawaiʻi i Mānoa, fortsætter med at kvæle flere rev og koraller ved Papahānaumokuākea Marine National Monument. En tidlig detektionsteknik udviklet af UH Mānoa-forskere kan dog identificere små partikler af algen i vandet, hvilket giver eksperter meget mere tid til at handle, før det dækker revet. Forskere tester også i øjeblikket dødelige metoder til at dræbe algen.

Chondria tumulosa blev først opdaget i 2016 og er siden blevet observeret, der kvæler hele rev og de koraller, hjemmehørende alger og andre organismer, der lever der. Den har en "tumbleweed-lignende" vækst uden kendt oprindelse og ser ud til let at løsne sig og sprede sig. UH Mānoa College of Natural Sciences midlertidig associeret dekan og professor Alison Sherwood og hendes team gav formelt navn til algen i 2020. Nylige ekspeditioner fra 2019-21 til Manawai (Pearl og Hermes Atoll) har afsløret tykke måtter, der kvæler revene, og algen har også blevet opdaget ved Kuaihelani (Midway Atoll) i 2021 og 2022.

Et team af UH Mānoa School of Life Sciences forskere, ledet af Ph.D. kandidat Patrick Nichols, brugte vandprøver indsamlet i Manawai og Kuaihelani til at udvikle en test til at påvise tilstedeværelsen af ​​Chondria tumulosa DNA i vandet, før problemet kommer ud af hånden. Denne værdifulde metode til tidlig detektion vil give ressourceforvaltere mulighed for mere effektivt og effektivt at overvåge for nye populationer af algen, inspicere udstyr og udstyr og hurtigt at implementere deres indeslutningsteknikker for at forhindre fremtidig spredning.

"Det er ret spændende at være en del af dette projekt, fordi jeg ved, at det er nyttigt og kan implementeres stort set med det samme. Det vil have en udbredt effekt," sagde Nichols.

Nichols sagde, at den nuværende flaskehals i processen er, at han skal vente på, at prøver bliver returneret til Oʻahu fra hver ekspedition for at teste dem. Adgang til Papahānaumokuākea har været begrænset af en række årsager, herunder COVID-19-pandemien, høje omkostninger og grænser for infrastrukturen i Manawai og Kuaihelani. Nichols og School of Life Sciences professor Peter Marko er ved at udvikle et bærbart assay (undersøgelsesprocedure), så forskerhold kan teste vandet for tilstedeværelsen af ​​algen på stedet. De arbejder sammen med U.S. Fish and Wildlife Service (USFWS) om at udvikle teknikken og teste den på forskningsekspeditioner.

"Et assay som dette kan testes og valideres i laboratoriet, men vi kan ikke vurdere dets nøjagtighed uden prøver fra de rigtige rev," sagde Marko. "Vi har brug for flere muligheder for at få flere prøver fra hele monumentet, især fra steder, hvor algen endnu ikke har spredt sig."

Sådan dræber du algen

UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology kandidatstuderende Mario Kaluhiokalani, der arbejdede sammen med professor Brian Popp i Institut for Oceanografi, var en af ​​fem forskere, der påbegyndte en 17-dages mission til Kuaihelani i august 2022 for yderligere at undersøge Chondria tumulosa og bestemme de betingelser, der kan fremme væksten. Algen blev observeret på 30 % af de 150 inspicerede lokaliteter, men kun i høj overflod på otte lokaliteter. Forskere sagde, at distributionsmønstrene ved Kuaihelani ligner dem, man fandt i Manawai i 2021, men med mindre massedannelse.

Prøver blev indsamlet for at undersøge dens befolkningsstruktur, reproduktive tilstand, sammensætning og tilhørende hvirvelløse samfund. Vandprøver blev sendt til Nichols ved UH Manoa for at teste for algen. Oceanografiske data om temperatur, næringsstofniveauer og andre parametre blev også indsamlet, og koralprøver vil blive brugt til at studere "før" og "efter" biogeokemiske tilstande af koralrevets fødevæv som reaktion på angrebet. Det oceanografiske arbejde ledes af Andrea Kealoha, direktør for UH Maui College's Water Quality Lab.

Forskere udfører eksperimenter for at bestemme de dødelige parametre, der kræves for at dræbe algen. Prøver blev udsat for en række forskellige kemiske behandlinger, sol- og skyggeeksponeringer og frysebehandlinger. Resultaterne vil hjælpe med at udvikle bedste forvaltningspraksis for at forhindre spredningen.

"At opdage Chondria tumulosa på Papahānaumokuākea-steder uden for Manawai er en stor bekymring," sagde Sherwood. "Samtidig har det været virkelig inspirerende at se et så fantastisk samarbejde mellem UH-forskere fra flere gymnasier og campusser og ressourcechefer fra flere forskellige agenturer, der går sammen for at tackle dette problem direkte."

Samarbejde med U.S. Fish and Wildlife Service

Siden opdagelsen af ​​algen har USFWS arbejdet sammen med UH-forskere om at udvikle værktøjer til at hjælpe med dens overvågning og detektion i vandet i Papahānaumokuākea, det største beskyttede fredningsområde i USA. Kaʻuaʻoa Fraiola er biolog hos USFWS Pacific Island Refuges og Monuments Office, og en UH-alumne i biologi. Han tjente som medlem af den tværorganisatoriske arbejdsgruppe, der identificerede behovet for at udvikle et eDNA-assay for at opdage algen, søgte involvering af UH-forskere og hjalp med at udarbejde samarbejdsaftalen mellem UH og USFWS, der understøtter eDNA-analyseudviklingsprojektet .

"På grund af Papahānaumokuākeas ekstreme størrelse og afsides beliggenhed er traditionelle dykkerbaserede tilgange til undersøgelse af Chondria tumulosa ikke nok, især i områder, hvor det er nyetableret og svært at se," sagde Fraiola. "Inkorporeringen af ​​de nyeste økologiske metoder, såsom eDNA, i vores styringsværktøjsbælte gør det muligt for os at undersøge og overvåge store områder af revet for Chondria tumulosa hurtigt og enkelt. Dette partnerskab er kritisk." + Udforsk yderligere

Algearter opdaget, der angriber NW Hawaii-farvande, er blevet identificeret