Et nyopdaget rev tilbyder vigtige lektioner i modstandsdygtighed

Cartagena -bugten kan være det sidste sted, du forventer at finde et koralrev. Skyskrabere og hoteller i feriestedstunge Bocagrande krammer den nærliggende strand. Krydstogtskibe og fragtskibe sejler i den travle havn. Den levende, selve den historiske by er både Colombias førende turistmål og en af ​​dens store havne.

På et tidspunkt, Ja, denne lavvandede bugt var stort set dækket af koraller. Men det begyndte at ændre sig, da spanierne ankom i 1533. Da de opdagede rigdommen i det sydamerikanske indre, Spanske ingeniører byggede Canal del Dique, omdirigerede den mægtige Magdalena -flod til at udføre sølv og guld. Tømmer i bugten, kanalen bragte også to andre ting, begge skadelige for marine hvirvelløse dyr:ferskvand, og tonsvis af sediment. I dag, fem hundrede år senere, næsten alle koraller er væk. Men der ved mundingen af ​​bugten, skjult under ti fod vand så grumset og grimt, at du måske blancherer for at stikke albuen i det, bor en kvadratkilometer rev, der er et af de bedste i hele Caribien.

Varadero -revet har længe været kendt af indbyggerne i de lokale øsamfund. Efterkommere af slaver bragt til at bygge de robuste stenborde, der stadig har udsigt over havnen, de har altid fisket revet efter deres mad. Men det var først i 2013, at Varadero blev opdaget af videnskaben. Det var da lokale biologer gik på dykning efter et eksempel på et forringet rev, en de troede kunne være vokset med invasive svampe. Hvad de fandt i stedet var en sand koralhave, med over 30 arter, der dækker op til 80 procent af dens overflade.

Mónica Medina fandt ud af om Varadero et år senere. En koralmikrobiolog ved Penn State, hun var gået til en konference i Cartagena for at holde en tale om sit arbejde. Da konferencen var slut, en kollega insisterede på at tage hende med ud på stedet.

"Det skøre er, at du svømmer ned, og du ikke kan se personen ved siden af ​​dig, det er så grumset, "Medina siger." Der er dette beskidte lag ferskvand på toppen, og så bliver det klart, og der er et fantastisk rev dernede. "

Under mikroskopet

Medinas første tanke var automatisk:Hvorfor klarer dette rev sig så godt? Koraller, hun vidste, afhænger som intet andet dyr af tilstedeværelsen af ​​sollys. Mere præcist, de mikroskopiske alger, der lever i koraller, afhænger af sollys for at generere, via fotosyntese, den energi, koraller kræver for at leve og vokse. Koraller, derfor, gør det bedst i krystalklart vand, lav nok til, at sollys let kan trænge ind. Hvordan kunne et rev trives her, sultet af lys og kvalt af sediment og forurening?

Det er et spørgsmål, hvis svar kan have globale konsekvenser. Med rev rundt om i verden, der dør som reaktion på stigende havtemperaturer, modstandsdygtighed er blevet et centralt begreb blandt koralbiologer. Som Medina og andre har vist, nogle arter af koraller har evnen til at overleve under mindre end optimale forhold, mens andre dør. Hvad giver disse hårdere eksemplarer styrken til at tilpasse sig og hoppe tilbage? At identificere, hvad der gør dem forskellige, kan være afgørende for korallernes overlevelse.

Som mikrobiolog, Medina var mest interesseret i Varaderos mikrobiom, det svimlende komplekse samfund bestående af alle bakterierne, Archaea, og svampe, der lever i korallerne, der udgør revet. Ligesom menneskelig tarm og offentlige toilethåndtag, hver enkelt koral er vært for sit eget mikroskopiske menageri, formet af, hvor det bor, og hvilke slags organismer det er stødt på. Koral, der kunne lykkes i dette udfordrende miljø, ræsonnerede hun, burde have et meget usædvanligt mikrobiom.

Tilbage i 2007, Medina, derefter ved University of California i Merced, var en af ​​de første til at bruge næste generations gensekvenseringsteknologi til at se på mikrobiomer i koraller. Det tidlige værk kalder hun forholdsvis groft:"Vi tog lige stykker koraller fra et dusin arter og grundede dem og sekventerede dem, så dybt vi kunne, siger hun. Alligevel "Vi afslørede en enorm mikrobiel mangfoldighed." Efterfølgende forbedringer viste, at hver del af en koral - dens skelet, det bløde væv, og slimet, dyret udskiller - rummer sit eget separate fællesskab.

I løbet af de sidste par år har Medina arbejdet sammen med Rebecca Vega Thurber fra Oregon State University for at katalogisere biodiversiteten af ​​koralmikrobiomer rundt om i verden, og hun forventede fuldt ud at finde en markant signatur hos dem, der kunne overleve på Varadero. Spørgsmålet var, hvorfor? Var det simpelthen fordi disse koraller havde tilpasset sig så godt til deres atypiske miljø? Eller var de faktisk genetisk forskellige?

Et løb mod tiden

At nærme sig svaret har betydet væddeløb mod tiden. Ironisk, Varaderos opdagelse falder sammen med en periode med stor gæring i Colombia, udløst af underskrivelsen af ​​en historisk fredsaftale efter mere end et halvt århundredes blodige konflikt. Med øget sikkerhed og en ny optimistisk ånd, investortilliden stiger, og de økonomiske undertrykkelseskræfter, der længe har været undertrykt, er sluppet løs. Den resulterende hurtige vækst truer noget, som den lange skygge af vold havde formået at beskytte:Colombias fantastiske biodiversitet.

Cartagena -bugten, i særdeleshed, gennemgår et boom inden for skibsfart og luksusturisme. Trafikkens svulme har skabt planer om uddybning for at udvide sine skibskanaler, og den nuværende plan for denne forbedring skæres lige igennem hjertet af Varadero. Revet, der overlevede ubemærket så længe, ​​er pludselig i fare for at blive ødelagt.

I 2014 og 2015 har Medina og Penn State -kollegerne Roberto Iglesias Prieto og postdoktor Joe Pollock arbejdede sammen med et team af colombianske og amerikanske biologer for at kortlægge og undersøge revet, beskriver dens struktur og sammensætning og katalogiserer de livssorter, de fandt der. Men en meget mere grundig undersøgelse ville være påkrævet, hvis man kunne lære mere af Varaderos lektioner.

Lokal modstand mod regeringens udviklingsplan havde endnu ikke vundet meget indpas, så Medina ansøgte hurtigt National Science Foundation om et såkaldt RAPID-tilskud, forbeholdt hastende handling i lyset af forestående katastrofe. Da denne anmodning blev afvist, hun tog sin sag til journalisten Lizzie Wade, der skrev om Varadero til tidsskriftet Videnskab .

"Den historie hjalp os på en måde med at få NSFs opmærksomhed, "Medina siger." Det fik også de lokale nyheder til at lægge mærke til, hvilket har hjulpet vores colombianske kolleger med at holde fortet og være mere vokal. "Kort tid efter at historien dukkede op, Medina og Iglesias Prieto omarbejdede deres forslag, og denne gang blev nødstilskuddet tildelt.

Skyer og sol

Da de vendte tilbage til Colombia og begyndte at grave dybere, Medina og Iglesias Prieto opdagede, at Varaderos historie er mere kompliceret, end de først havde troet. At forklare, Iglesias Prieto producerer et par luftfotografier af revet, den ene taget i december 2014 og den anden i januar 2015. På det tidligere foto, vandoverfladen er uigennemtrængelig, en grumset sky. I det andet, det er næsten gennemsigtigt - masser klart nok til at vise omridset af et rev.

"Første gang jeg gik der, forholdene var sådan, " han siger, peger på den uigennemsigtige version. "Men det vi lærer er, at vandets optiske egenskaber her ændrer sig meget hurtigt." Varadero, med andre ord, er ikke altid indhyllet i uklarhed - nogle gange er vandet over det klart. Det hele afhænger af mængden af ​​sedimentplommen, der hælder fra kanalen, og den herskende cirkulation i bugten.

"Vi ved endnu ikke, hvor meget af tiden det er, og hvor meget den anden, "Siger Iglesias Prieto." Det, vi ved, er, at overgangen i begge retninger kan finde sted på få minutter. "

Han og hans elever har placeret sensorer i bugten for at registrere disse skift, og arbejder med eksperter i oceancirkulation om computermodeller for at forudsige dem. I mellemtiden, der er rige beviser at hente fra selve korallen.

Koraller vokser ved at deponere calciumcarbonat for at bygge nyt skelet. Denne forkalkning afhænger stærkt af energien produceret af korallens symbiotiske alger. Under overskyet himmel, fotosyntesen haler af, og det samme gør forkalkning. Omvendt hvor sollys trænger ind, væksten sætter fart. Det har været kendt siden atomprøvningen på Bikini-atollen under Anden Verdenskrig, at et røntgenbillede af et koralskelet vil afsløre bånd af årlig vækst, som træringe, svarende til varigheden og intensiteten af ​​sæsonbestemt sollys dyret har absorberet. Men det samme skelet, Iglesias Prieto siger, kan også registrere ændringer i lys, der forekommer på meget kortere tidsskalaer - måske endda dem, der vedrører sedimentskyerne.

Mens han fortsætter med at undersøge skeletfysiologien, han og Medina har også testet hendes hypotese om Varaderos mikrobiom, sammenligning af bakterieprøver taget der med prøver fra tre rev i nærheden, hver lidt længere ude på havet og derfor mindre udsat for sediment og forurening. Det, de har fundet, bekræfter hendes mistanke:Varadero -prøverne er meget forskellige fra dem, der kun er taget få kilometer væk.

Analysen er i gang, men Medina synes det er usandsynligt, at korallerne selv er genetisk adskilte. "De to rev ligger så tæt på hinanden, der er ingen barriere for at forhindre genstrøm mellem dem, "forklarer hun." Jeg formoder, at disse koraller må have blandet sig tidligere, men når de først blev bosat i disse forskellige miljøer, kravene til dem var forskellige. Et miljø er næringsrigt, de andre næringsfattige; man har meget store svingninger i lys tilgængelighed, den anden har altid det samme lys. Jeg tror, ​​at alt dette spiller ind i mikrobiomet. "

For at afgøre, hvor stabile deres forskelle kan være, Medina og Iglesias Prieto transplanterede derefter små prøver af koraller fra hvert af de fire revsteder til alle de andre. Selvom det er tidligt at sige, om mikrobiomerne i disse prøver er morphing til at matche deres nye miljøer, forskerne har allerede bemærket, at transplantationer fra Rosario og Baru overlever bedre på Varadero, end Varadero -prøverne gør på disse "renere" rev.

"Det overraskede os, "Medina siger." Men det, vi har set, er, at når oplaget er rigtigt, der er faktisk meget rent vand - og godt lys - over revet. Når det ikke er, det beskidte vand indeholder alle slags små væsner, som de kan fodre med. Det ser ud til, at de har det bedste fra begge verdener. "

Kommer hjem

Nylige rapporter om et brasiliansk rev, der trives under stærkt sediment ved Amazonas munding, tyder på, at Varadero måske ikke var så usædvanlig som Medina og andre oprindeligt troede. Der kan være koralrev, der lurer andre steder på usandsynlige steder, hvor ingen har tænkt på at lede efter dem. Men til Medina, det gør kun denne vigtigere. "I betragtning af at flere og flere steder kan stå over for denne form for forurening, forståelse af revrespons er kritisk, især et rev, der har modstået så mange års misbrug, " hun siger.

Hun er også interesseret i de menneskelige befolkninger, der har været afhængige af Varadero - den håndfuld fattige fiskersamfund, afskåret fra fastlandet, der har eksisteret her i århundreder. Kan de, ligesom revet selv, overleve den kommende udviklingsbølge?

"Indtil for nylig disse mennesker er blevet ignoreret fuldstændigt, "Medina siger." Nu flytter resortkæderne ind. Godkendelser er givet til 16 lystbådehavne. "Hun frygter, at med svag ejendomsret og ingen politisk stemme, disse samfund vil gå tabt i kampen. "Hvis revet ødelægges, de vil ikke have noget, "bekymrer hun sig.

Medina har rekrutteret Penn State -antropolog Carter Hunt, en ekspert i de sociale og miljømæssige konsekvenser af turisme, at dokumentere livet i disse bosættelser i dette øjeblik med truende forandringer, og for at hjælpe med at undersøge indbyrdes forhold:hvordan forstyrrelser forårsaget af mennesker kan påvirke et naturligt system, og hvordan de menneskelige samfund, der er afhængige af dette system, påvirkes igen.

Med Hunts hjælp, og to andre samfundsforskere fra Penn State, Leland Glenna og Larry Gorenflo, Medina og Iglesias Prieto håber at undersøge disse koblede virkninger i realtid, kombinerer det historiske og genetiske bevis, der er registreret i selve korallen, med støvede arkivdokumenter, der beskriver bugtenes miljøhistorie, og overlejrer det med nutidens etnografi.

For Medina, imidlertid, Varadero er mere end et casestudie. Hun er født og opvokset i Colombia, forlader kandidatskolen i USA i 1992. "Jeg har altid ønsket at gå tilbage, da jeg var færdig med min ph.d. " hun siger, "men det var en særlig dårlig tid." Bortførelser og attentater var en hyppig forekomst - selv hendes egen bedstefar blev kidnappet, men senere frigivet. I årene siden, en chance for at forske i Colombia "var noget, jeg altid længtes efter, "Medina siger. At Varadero skulle komme med, ved dette vendepunkt, "virker som en drøm. Det er det ideelle projekt, en chance for at gøre det, jeg gør, og at bringe det en ny betydning. Fordi jeg kan hjælpe disse fællesskaber. Allerede, Jeg tror, ​​vi har hjulpet dem med at finde deres stemme. "Selvom udsigterne for Varadero stadig er meget i tvivl, ”Jeg er mere håbefuld, end jeg var, da vi startede, " hun siger.

Til Medina, at være klar, dette projekt er kritisk fra et videnskabeligt punkt alene. ”Men det er også en måde for mig at bidrage på, "siger hun." Til fredsprocessen, og generelt. Det bringer mig hjem. "