Những rạn san hô phát sáng bí ẩn đang chiến đấu để phục hồi

Một nghiên cứu mới của Đại học Southampton đã tiết lộ lý do tại sao một số san hô thể hiện một màn hình rực rỡ đầy màu sắc thay vì chuyển sang màu trắng khi chúng bị ‘tẩy trắng san hô’ – một điều kiện có thể tàn phá các rạn san hô và gây ra bởi sự nóng lên của đại dương. Các nhà khoa học đứng sau nghiên cứu cho rằng hiện tượng này là dấu hiệu cho thấy san hô đang chiến đấu để sinh tồn.

Nhiều động vật san hô sống trong một mối quan hệ mong manh cùng có lợi, một “sự cộng sinh” với tảo nhỏ được nhúng trong các tế bào của chúng. Các loài tảo có được nơi trú ẩn, carbon dioxide và chất dinh dưỡng, trong khi san hô nhận được các sản phẩm quang hợp để đáp ứng nhu cầu năng lượng của chúng. Nếu nhiệt độ chỉ tăng 1 độ C so với mức tối đa thông thường của mùa hè, sự cộng sinh này sẽ bị phá vỡ; tảo bị mất, bộ xương đá vôi trắng của san hô tỏa sáng qua mô trong suốt của nó và một quá trình gây hại được gọi là ‘tẩy trắng san hô’ xảy ra.

Tình trạng này có thể gây tử vong cho san hô. Một khi mô sống của nó biến mất, bộ xương tiếp xúc với các lực ăn mòn của môi trường. Trong một vài năm, toàn bộ rạn san hô có thể bị phá vỡ và phần lớn đa dạng sinh học phụ thuộc vào cấu trúc phức tạp của nó bị mất – một kịch bản hiện đang đe dọa tương lai của các rạn san hô trên khắp thế giới.

Tuy nhiên, một số san hô tẩy trắng trải qua một sự biến đổi bí ẩn – phát ra một loạt các màu neon sáng khác nhau. Tại sao điều này xảy ra hiện đã được giải thích bởi một nhóm các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm San hô San hô của Đại học Southampton, người đã công bố những hiểu biết chi tiết của họ trên tạp chí Current Biology .

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành một loạt các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm có kiểm soát tại cơ sở bể cá san hô của Đại học Southampton. Họ phát hiện ra rằng trong các sự kiện tẩy trắng đầy màu sắc, san hô tạo ra lớp kem chống nắng của chính chúng, hiển thị như một màn hình đầy màu sắc. Hơn nữa, nó nghĩ rằng quá trình này khuyến khích các cộng sinh san hô trở lại.

Giáo sư Jörg Wiedenmann, người đứng đầu Phòng thí nghiệm San hô San hô của Đại học Southampton giải thích: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy tẩy trắng nhiều màu liên quan đến một cơ chế tự điều chỉnh, cái gọi là vòng phản hồi quang học liên quan đến cả hai đối tác của cộng sinh. Ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi các sắc tố quang hợp của cộng sinh tảo. Khi san hô mất đi sự cộng sinh của chúng, ánh sáng dư thừa di chuyển qua lại bên trong mô động vật – được tạo ra bởi bộ xương san hô trắng. Mức độ ánh sáng bên trong này rất căng thẳng đối với cộng sinh và có thể trì hoãn hoặc thậm chí ngăn chặn sự trở lại của họ sau khi điều kiện trở lại bình thường.

Tuy nhiên, nếu các tế bào san hô vẫn có thể thực hiện ít nhất một số chức năng bình thường của chúng, bất chấp áp lực môi trường gây ra tẩy trắng, mức độ ánh sáng bên trong tăng lên sẽ thúc đẩy sản xuất các sắc tố màu sắc, bảo vệ ánh sáng. Lớp kem chống nắng sau đó sẽ thúc đẩy Sự trở lại của các cộng sinh. Khi quần thể tảo phục hồi bắt đầu lấy lại ánh sáng để quang hợp trở lại, mức độ ánh sáng bên trong san hô sẽ giảm xuống và các tế bào san hô sẽ hạ thấp việc sản xuất các sắc tố đầy màu sắc xuống mức bình thường.

Các nhà nghiên cứu tin rằng san hô trải qua quá trình này có khả năng đã trải qua các giai đoạn nóng lên hoặc xáo trộn nhẹ trong đại dương trong môi trường dinh dưỡng của chúng – chứ không phải là các sự kiện cực đoan.

Tiến sĩ Cecilia D’Angelo, Giảng viên sinh học phân tử san hô tại Southampton, nhận xét: “Tẩy trắng không phải lúc nào cũng là án tử hình đối với san hô, động vật san hô vẫn có thể sống. Nếu sự kiện căng thẳng đủ nhẹ, san hô có thể tái lập Sự cộng sinh với đối tác tảo của chúng. Thật không may, các đợt tẩy trắng toàn cầu gần đây do nước ấm bất thường đã dẫn đến tỷ lệ chết san hô cao, khiến các rạn san hô trên thế giới phải vật lộn để sinh tồn. “

Tiến sĩ Elena Bollati, Nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore, người đã nghiên cứu đề tài này trong khóa đào tạo Tiến sĩ tại Đại học Southampton, cho biết thêm: “Chúng tôi đã xây dựng lại lịch sử nhiệt độ của các sự kiện tẩy trắng đầy màu sắc trên toàn cầu bằng hình ảnh vệ tinh. Thỏa thuận tuyệt vời với kết luận của các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm có kiểm soát của chúng tôi cho thấy rằng tẩy trắng nhiều màu xảy ra liên quan đến các đợt căng thẳng ngắn hoặc nhẹ. “

Các nhà khoa học được khuyến khích bởi các báo cáo gần đây cho thấy việc tẩy trắng nhiều màu đã xảy ra ở một số khu vực của Rạn san hô Great Barrier trong đợt tẩy trắng hàng loạt gần đây nhất vào tháng 3-tháng 4 năm 2020. Họ nghĩ rằng điều này làm tăng hy vọng rằng ít nhất một số mảng của hệ thống rạn san hô lớn nhất thế giới có thể có triển vọng phục hồi tốt hơn các quốc gia khác, nhưng nhấn mạnh rằng chỉ có việc giảm đáng kể khí nhà kính ở quy mô toàn cầu và cải thiện bền vững chất lượng nước ở cấp độ khu vực có thể cứu các rạn san hô sau thế kỷ 21.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Southampton . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Elena Bollati, Cecilia D’Angelo, Rachel Alderdice, Morgan Pratchett, Maren Ziegler, Jörg Wiedenmann. Phản hồi quang Vòng lặp liên quan đến Dinoflagellate Symbiont và Scleractinian Host truyền động tẩy trắng san hô đầy màu sắc . Sinh học hiện tại , 2020; DOI: 10.1016 / j.cub.2020.04.055