Lås op for mysterierne om dybvandskoraller for at genoprette den Mexicanske Golf

Koralgenetik kan redde Den Mexicanske Golf - selvom det kan tage et par hundrede år.

Golfen, grænser mod nord af Alabama, Florida, Louisiana, Mississippi og Texas, blev hårdt beskadiget af Deepwater Horizon-ulykken i 2010, som resulterede i 11 olieriggers dødsfald og det største marine olieudslip i historien.

Udslippet havde en katastrofal indvirkning på Golfens enorme, indbyrdes forbundne økosystemer. Det skadede naturressourcer så forskellige som fisk og skaldyr, produktive vådområders levesteder, sandstrande, fugle, truede og truede havskildpadder, beskyttede havpattedyr – og dybvandskoralsamfund.

Dybvandskoraller - der lever dybere end 150 fod - er marine hvirvelløse dyr, en gruppe dyr uden rygrad. Deres grenlignende strukturer tjener som grundlaget for mange økosystemer i Golfen, giver levesteder for mangfoldige og rigelige fiskesamfund til at trives og formere sig. Sikring af restaurering og bæredygtighed af Golfens dybvandskoraller er nøglen til at sikre gendannelsen og bæredygtigheden af ​​Golfen.

Imidlertid, lidt er forstået om, hvordan Golfen er rumligt diskret, ø-lignende koralsamfund er forbundet med hinanden. At forstå forholdet mellem samfundene er vigtigt for at bestemme deres reproduktive mønstre og, ultimativt, for at opnå deres fulde regenerering.

Det er her koralgenetik kommer ind, ifølge Santiago Herrera, Gæsteassistent ved Institut for Biologiske Videnskaber ved Lehigh University. Herrera er en biologisk oceanograf med ekspertise i molekylær økologi, evolution og genomik af hvirvelløse dyr, med fokus på dybvandskoraller.

Han og hans kolleger er blevet tildelt en bevilling på $1,3 millioner af National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) RESTORE Act Science Program, et videnskabsbaseret føderalt agentur, at adressere afgørende huller i forståelsen af ​​de processer, der former befolkningsforbindelsesmønstre i habitatdannende dybvandskoraller, der lever mellem 150 og 7, 500 fod dybt i den Mexicanske Golf, herunder arter, der er direkte påvirket af Deepwater Horizon -olieudslippet.

Ud over Herrera - der vil fungere som ledende - er hovedefterforskere Andrea Quattrini fra Harvey Mudd College; Annalisa Bracco fra Georgia Institute of Technology og Peter Etnoyer fra National Centres for Coastal Ocean Science, en gruppe inden for NOAA.

Holdet vil samarbejde med Erik Cordes fra Temple University, samt ledere ved Flower Garden Banks National Marine Sanctuary, et føderalt udpeget og beskyttet undervandsområde - det eneste af sin slags i Golfen. Helligdommen har foreslået en udvidelse af grænserne for nuværende beskyttede områder til at omfatte yderligere koralområder. Teamets arbejde sigter mod at hjælpe med at vejlede beslutninger om, hvilke steder der er særligt vigtige at udpege som havbeskyttede områder og informere deres ledelse.

Tilskuddet vil finansiere tre ekspeditioner til Golfen til feltprøveudtagning og dataindsamling ved hjælp af fjernbetjente køretøjer. Den første ekspedition begynder i næste uge på onsdag, 19. juli. Holdet vil søge at bestemme mangfoldigheden og den genetiske struktur af nøglekoralpopulationer. De vil også identificere retningen og hastigheden for genetisk udveksling blandt koralpopulationer for at fastslå, hvilke der er kilden til de mest succesrige larver - korallens "frø", der til sidst danner nye kolonier.

Ved at bruge en avanceret populationsgenomisk analysemetode kaldet Restriction-site Associated DNA Sequencing (RADseq) – banebrydende af Herrera til brug i koraller – og forudsigelige modeller for larvespredning vil de være i stand til at estimere, hvor langt bestemte koralfamilier " sprede og bestemmer forbindelsesmønstre blandt koralpopulationer.

"Vi har i øjeblikket en dårlig forståelse af de faktorer, der begrænser reproduktiv udveksling blandt populationer i dybvandskoraller, da ingen undersøgelser er blevet udført for at undersøge de genetiske tilslutningsmønstre for koralsamfund på disse dybder mellem 150 og 450 fod, og dybere end 3, 000 fod, " siger Herrera. "At få en holistisk forståelse af dybvandsstrømme og larvernes spredningsmønstre er afgørende for at vide, hvilke områder der er mest afgørende at beskytte for at genoprette Golfen."

Bestemmelse af reproduktiv udveksling mellem koraller

Når det kommer til reproduktion, koraller har meget til fælles med træer - begge forbliver på plads, afhængig af ekstern mekanisme til at sprede deres "frø" til andre steder. Træernes frø bliver båret af dyr eller af vinden til steder på land, hvor de spirer og slår rod. Dybvandskoraller er afhængige af havstrømme for at sprede deres afkom, i form af larver.

En af måderne, hvorpå Herrera og hans kolleger vil bestemme, hvordan koralpopulationerne i Golfen er forbundet, er ved at se på samspillet mellem artsspecifikke træk blandt koralsamfund på forskellige steder.

De vil generere befolkningsgenomiske data ved hjælp af RADseq, en genomisk sekventeringsstrategi, der kan overskue den genetiske diversitet indeholdt i tusindvis af forskellige loci (positionen på et kromosom), hvilket gør det ideelt at udlede spredningshastigheder og retningsbestemt genflow i populationer. Brug af denne metode - som Herrera allerede med succes har brugt til at belyse mønstre af genetisk struktur hos koraller - burde dramatisk forbedre evnen til at opdage underliggende økologiske og evolutionære mønstre sammenlignet med tidligere undersøgelser.

"Når vi kombinerer information om havstrømme med de genetiske data, vi vil være i stand til at udlede, hvordan forskellige koralpopulationer i Golfen er relateret, " siger Herrera. "Disse data vil give os et vindue til, hvordan gener bliver delt - om, for eksempel, en given koralpopulation reproducerer for det meste indbyrdes eller med andre koralpopulationer. At vide dette kunne afsløre, hvilke koralpopulationer der er kilderne til de mest succesrige larver."

Han tilføjer:"Fordi regenerering sandsynligvis vil tage årtier eller, også selvom, århundreder, på grund af korallers langsomme væksthastigheder, at vide, hvilke populationer der er kilden til det mest succesrige afkom, er afgørende information. Sådanne data kunne informere beslutninger om, hvilke områder der er de vigtigste at beskytte for regenerering af beskadigede koraller og den ultimative genopretning af Golfen."