En bedre forståelse af koralskeletets vækst foreslår måder at genoprette rev

Koralrev er levende samfund, der huser en fjerdedel af alle arter i havet og er indirekte afgørende for restens overlevelse. Men de dør langsomt - nogle skøn siger, at 30 til 50 procent af revene er gået tabt - på grund af klimaforandringer.

I en ny undersøgelse, University of Wisconsin-Madison fysikere observerede revdannende koraller på nanoskala og identificerede, hvordan de skaber deres skeletter. Resultaterne giver en forklaring på, hvordan koraller er modstandsdygtige over for forsurende oceaner forårsaget af stigende kuldioxidniveauer og antyder, at styring af vandtemperaturen, ikke surhed, er afgørende for at afbøde tab og genoprette rev.

"Koralrev er i øjeblikket truet af klimaændringer. Det er ikke i fremtiden, det er i nuet, "siger Pupa Gilbert, en fysikprofessor ved UW-Madison og seniorforfatter af undersøgelsen. "Hvordan koraller deponerer deres skeletter er grundlæggende vigtigt at vurdere og hjælpe deres overlevelse."

Revdannende koraller er havdyr, der producerer et hårdt skelet, der består af aragonit, en form for mineralet calciumcarbonat. Men hvordan skeletterne vokser, er forblevet uklart. En model tyder på, at opløste calcium- og carbonationer i korallernes forkalkende væske vedhæfter en ad gangen i den voksende skelets krystallinske aragonit. En anderledes model, foreslået af Gilbert og kolleger i 2017 og baseret på en undersøgelse af en art af koraller, foreslår i stedet, at uopløste nanopartikler vedhæfter og derefter langsomt krystalliserer.

I den første del af en ny undersøgelse, offentliggjort 9. november i Procedurer fra National Academy of Sciences , Gilbert og hendes forskerhold brugte en spektromikroskopiteknik kendt som PEEM til at undersøge de voksende skeletter af fem nyhøstede koraller, herunder repræsentanter for alle fire mulige revdannende koralformer:forgrening, massiv, indkapsling, og bord. PEEM kemiske kort over calciumspektre gjorde det muligt for forskerne at bestemme organisationen af ​​forskellige former for calciumcarbonat på nanoskala.

PEEM-resultater viste amorfe nanopartikler til stede i koralvævet, ved vækstoverfladen, og i området mellem vævet og skelettet, men aldrig i selve det modne skelet, understøtter nanopartikel vedhæftningsmodel. Imidlertid, de viste også, at mens vækstkanten ikke er tæt pakket med calciumcarbonat, det modne skelet er -et resultat, der ikke understøtter nanopartikel -fastgørelsesmodellen.

"Hvis du forestiller dig en flok kugler, du kan aldrig fylde rummet helt ud; der er altid plads mellem kugler, "Gilbert siger." Så det var den første indikation på, at fastgørelse af nanopartikler måske ikke er den eneste metode. "

Forskerne brugte derefter en teknik, der måler det udsatte indre overfladeareal af porøse materialer. Store geologiske krystaller af aragonit eller calcit - dannet af noget, der ikke er levende - viser sig at have omkring 100 gange mindre overfladeareal end den samme mængde materiale, der består af nanopartikler. Da de anvendte denne metode på koraller, deres skeletter gav næsten samme værdi som store krystaller, ikke nanopartikelmaterialer.

"Koraller fylder rummet lige så meget som en enkelt krystal af calcit eller aragonit. Således kan både ionfastgørelse og partikelfastgørelse skal forekomme, " siger Gilbert. "De to separate lejre, der advokerer for partikler versus ioner, har faktisk begge ret."

Denne nye forståelse af koralskeletdannelse kan kun give mening, hvis en ting mere er sandt:at havvand ikke er i direkte kontakt med det voksende skelet, som det er almindeligt antaget. Faktisk, nyere undersøgelser af koralforkalkningsvæsken viste, at den indeholder lidt højere koncentrationer af calcium og tre gange flere bikarbonationer end havvand gør, understøtter ideen om, at det voksende skelet faktisk er isoleret fra havvand.

I stedet, forskerne foreslår en model, hvor korallerne pumper calcium- og carbonationer fra havvand gennem koralvæv, som koncentrerer disse mineraler nær skelettet. Vigtigere, denne kontrol gør det muligt for koraller at regulere deres indre ionkoncentrationer, selvom havene forsurer på grund af stigende kuldioxidniveauer.

"Indtil dette arbejde, folk havde antaget, at der var kontakt mellem havvand og det voksende skelet. Vi viste, at skelettet er fuldstændig adskilt fra havvand, og det har umiddelbare konsekvenser, "Siger Gilbert." Hvis der skal være strategier til afhjælpning af koralrev, de bør ikke fokusere på at modvirke havets forsuring, de bør fokusere på at modvirke havopvarmningen. For at redde koralrev bør vi sænke temperaturen, ikke øge vandets pH. "