Forskere leder efter korallers nye hjem

Koralrev har længe stået over for problemer som overfiskning, global opvarmning og forurening - men de er også truet af, hvor langsomt de regenererer.

At reproducere, koral frigiver sæd og æg og danner larver, som derefter svømmer rundt og fæstner sig til en overflade, hvor de begynder at udvikle sig til koralpolypper og vokse. De står over for en række forskellige konkurrenter, og de fleste overlever ikke. Hvis de overlever, det tager år for korallen at være i stand til at formere sig, og endnu længere for at danne hele rev.

Forskere ved Carl R. Woese Institute for Genomic Biology (IGB) ved University of Illinois ønsker at øge hastigheden af ​​koralregenerering ved at skabe et nyt hjem for korallarver:kunstige strukturer, der fremmer larvernes bosættelse og modvirker væksten af ​​konkurrerende arter.

Forskningen vil blive ledet af IGB-fakultetsmedlem Amy Wagoner Johnson, professor i mekanisk videnskab og teknik, sammen med fire Co-PI'er, herunder IGB-fakultetet Bruce Fouke, professor i geologi og mikrobiologi, Gabriel Juarez, adjunkt i maskinvidenskab og teknik, Forest Rohwer, Professor i biologi ved San Diego State University, Kristen Marhaver, og samarbejdspartner Mark Vermeij. Marhaver og Vermeij er to førende koralforskere ved CARMABI Research Station, et feltsted på den caribiske ø Curaçao, der studerer koralrev, og stedet for feltarbejdet for denne forskning.

Sidste år, Wagoner Johnson havde ideen til at anvende sin forskning om knogleregenerering til koralforskning.

"Vi tænkte, at det ville være virkelig interessant, hvis vi kunne tage nogle af de ting, vi har lært fra vævsteknologi - celler, der interagerer med materialer, og hvilke slags faktorer, der påvirker celler ... og anvende det på koralreproduktion, " hun sagde.

Hun vil bruge sin baggrund i materialevidenskab til at designe kunstige strukturer, som korallarverne kan slå sig ned på, mens Juarez vil bygge en vandtank for at teste, hvordan larverne interagerer med strukturerne og vandets strømning.

"Når du kigger nærmere, det viser sig, at disse organismer er i stand til at fornemme ting, som kemiske gradienter og væskekræfter, "Sagde Juarez." De har komplicerede små sansesystemer. De er ikke blevet undersøgt meget på denne måde. Dette arbejde vil forhåbentlig give os mulighed for i det mindste at få indsigt i, om de faktisk er en smule mere autonome, end vi tror."

Ved at teste forskellige materialer, de vil lære, hvilke materialer og overfladestrukturer der er ideelle til larvernes bosættelse.

"Når vi forstår mere om overfladen, så burde vi være i stand til at replikere den overflade på noget større, der kan implementeres i større skala, " sagde Wagoner Johnson. "Ideen er at forstå mere af de umiddelbare interaktioner og gøre det på en meget systematisk måde."

Fouke, som har studeret Curaçaos koralrev i næsten 30 år, vil give den overordnede geobiologiske kontekst for økologien og udviklingen af ​​revene. Han vil også lave detaljerede analyser af koralskelettet, efterhånden som det vokser.

Teamet er finansieret af et treårigt NSF Growing Convergence Research Grant, som tilskynder til samarbejde mellem forskere, der ikke typisk arbejder sammen.

Som en blanding af ingeniører og biologer, holdet skal først lære mere om hinandens felter. De vil gøre dette gennem en række workshops på CARMABI Research Station på Curaçao, som er hjemsted for nogle af verdens førende eksperter i dyrkning af korallarver.

"De vil lære os om larvekultur, indsamling af prøver, så vi bliver nødt til at lære at dykke, før vi går, " sagde Wagoner Johnson. "Så vil vi lære dem nogle tekniske principper, noget væskemekanik, noget materialevidenskab, og 3D-print. På den måde vil vi krydsbefrugte disciplinerne på en meget målrettet måde."

Derved, holdet håber at skabe et nyt forskningsområde:koralrevsteknik.

"Der er ikke lavet meget arbejde på dette område, " sagde Wagoner Johnson. "Vi tror virkelig, at potentialet er der for at få betydelig indflydelse."

Det er gode nyheder for koralrev, som giver fødevaresikkerhed, biodiversitet, og endda økonomisk vækst fra fiskeri og turisme.

"Vi ser det hele tiden i nyhederne, at koralrev er truet, og der er mange statistikker om, hvordan de dør, " sagde Wagoner Johnson. "At være i stand til mere effektivt at regenerere koraller kan bidrage en lille smule til at løse problemet med at miste koralrevene."