Forskeren bruger computermodellering til at forudsige revs sundhed

En UBC Okanagan -forsker har udviklet en måde at forudsige fremtidens sundhed for planetens koralrev.

Arbejder med forskere fra Australiens Flinders 'universitet og det privatejede forskningsfirma Nova Blue Environment, biologidoktorand Bruno Carturan har studeret økosystemerne i verdens truede rev.

"Koralrev er blandt de mest forskelligartede økosystemer på Jorden, og de understøtter levebrødet for mere end 500 millioner mennesker, "siger Carturan." Men koralrev er også i fare. Omkring 75 procent af verdens koralrev er truet af tab af levesteder, klimaændringer og andre forstyrrelser forårsaget af mennesker. "

Carturan, der studerer modstandskraft, biodiversitet og komplekse systemer under UBCO -professorerne Lael Parrott og Jason Pither, siger, at næsten alle verdens rev vil blive farligt ramt af 2050, hvis der ikke træffes effektive foranstaltninger.

Der er håb, imidlertid, da han har bestemt en måde at undersøge revene på og undersøge, hvorfor nogle revøkosystemer ser ud til at være mere modstandsdygtige end andre. Afsløre hvorfor, han siger, kunne hjælpe med at dæmme op for tabene.

"I andre økosystemer, herunder skove og vådområder, forsøg har vist, at mangfoldighed er nøglen til modstandsdygtighed, "siger Carturan." Med flere arter, kommer en større variation af form og funktion - hvad økologer kalder træk. Og med dette, der er større sandsynlighed for, at nogle særlige træk, eller kombination af træk, hjælpe økosystemet bedre med at modstå og hoppe tilbage fra forstyrrelser. "

Mangfoldighedens betydning for økosystemernes sundhed og stabilitet er blevet grundigt undersøgt af økologer, forklarer han. Selvom konsensus er, at økosystemer med mere mangfoldighed er mere modstandsdygtige og fungerer bedre, hypotesen er sjældent blevet testet eksperimentelt med koraller.

At bruge et eksperiment til at genskabe de forhold, der findes i ægte koralrev, er udfordrende af flere årsager - en er, at den nødvendige størrelse, tidsramme og antal forskellige prøver og replikater er bare uoverskuelige.

Det er her computersimuleringsmodellering kommer ind.

"Teknisk kaldet en 'agent-baseret model', det kan betragtes som en virtuel eksperimentel arena, der sætter os i stand til at manipulere arter og forskellige former for forstyrrelser, og derefter undersøge deres forskellige indflydelse på modstandsdygtighed på måder, der bare ikke er mulige i reelle rev, "forklarer Carturan.

I hans simuleringsarena, individuelle koralkolonier og alger vokser, konkurrere med hinanden, reproducere og dø. Og de gør alt dette på realistiske måder. Ved at bruge agentbaserede modeller-med data indsamlet af mange forskere gennem årtier-kan forskere manipulere den oprindelige mangfoldighed af koraller, herunder deres nummer og identitet, og se, hvordan de virtuelle revsamfund reagerer på trusler.

"Dette er afgørende, fordi disse træk er byggestenene, der giver anledning til økosystemets struktur og funktion. F.eks. koraller findes i forskellige former - fra simple sfærer til komplekse forgreninger - og dette påvirker de forskellige fiskearter, disse rev er vært for, og deres modtagelighed for forstyrrelser såsom cykloner og koralblegning. "

Ved at køre simuleringer igen og igen, modellen kan identificere kombinationer, der kan give den største modstandsdygtighed. Dette vil hjælpe økologer med at designe revhåndterings- og restaureringsstrategier ved hjælp af forudsigelser fra modellen, siger den samarbejdende Flinders -forsker professor Corey Bradshaw.

"Sofistikerede modeller som vores vil være nyttige til håndtering af koralrev rundt om i verden, "Tilføjer Bradshaw." F.eks. Australiens ikoniske Great Barrier Reef er i dybe problemer fra invasive arter, klimaændringer drevet masseblegning og overfiskeri. "

"Dette højopløselige koral 'videospil' giver os mulighed for at kigge ind i fremtiden for at træffe de bedst mulige beslutninger og undgå katastrofer."