珊瑚礁气候变化如何威胁海洋生态系统隐藏的多样性

就像我们都熟悉的陆地热浪一样，海洋热浪也因气候变化而加剧。这些极端的暖水事件带来了气候变化的一些最具灾难性的影响，现在已成为海洋生物的主要威胁。

珊瑚礁是海洋中四分之一生物的家园，也是最脆弱的。鉴于大量人口依赖珊瑚礁维持生计和生计，这种情况十分严峻。

随着气候变化使珊瑚超出其极限，一个关键问题是为什么不同的珊瑚对温暖水域的敏感性有所不同。

在《科学进展》杂志上的新研究中，我们检查了2015-16年厄尔尼诺现象驱动的热浪期间数百个珊瑚个体的遗传学。我们的研究结果表明，热浪对造礁珊瑚的遗传组成有隐藏的影响。了解这一点可以帮助科学家增强珊瑚礁对未来热浪的抵御能力。

将珊瑚推出舒适区

珊瑚高度适应当地水域的温度，即使温度比正常情况高1°C，珊瑚也会离开舒适区。

异常温暖的海水破坏了石珊瑚(珊瑚礁建造者)与其共生伙伴(为珊瑚提供食物的微藻)之间的重要关系。这会导致珊瑚白化，并在许多情况下导致死亡。

我们位于太平洋中部基里蒂马蒂(圣诞岛)的研究地点的热带热浪持续了十个月，创下了世界纪录。这导致了广泛的珊瑚白化，为确定为什么一些珊瑚死亡而另一些珊瑚幸存提供了机会。

我们重点关注分布广泛的叶珊瑚(Poriteslobata)。该物种是最耐热的珊瑚之一，尽管Kiritimati上几乎90%的珊瑚覆盖面积都消失了，但超过一半的叶状珊瑚幸存下来。

2015-16年海洋热浪结束时基里蒂马蒂(圣诞岛)的珊瑚礁上，一些滨珊瑚群落幸存下来(黄色/棕褐色)，一些还活着，但已白化(白色群落)，还有一些与其余珊瑚一起死亡。珊瑚礁(覆盖死亡菌落的草皮藻类的红色/紫色/粉色)。图片来源：DanielleClaar，作者提供

事实上，一些滨珊瑚群落根本没有白化。

为什么?

使用基因组工具，我们在Kiritimati上识别出了三种不同类型的Poriteslobata。这些谱系可能代表不同的物种，肉眼无法区分，但基因不同。

这种生物多样性被称为“隐秘多样性”或“隐藏多样性”。尽管神秘的多样性在珊瑚中广泛存在，但其生态影响仍不清楚。

海洋热浪威胁着神秘的多样性

我们发现滨珊瑚的一种遗传谱系对热浪高度敏感：只有15%的群体存活下来，而其他谱系的存活率为50%–60%。因此，即使在被广泛认为具有抗压能力的珊瑚中，热浪也可能产生隐藏的影响，威胁到肉眼看不见的多样性。

如果未来的海洋热浪继续产生类似的影响，最终像这样的敏感基因型可能会完全消失，从而减少珊瑚礁的遗传多样性。

由于神秘谱系和物种之间的杂交可以为未来的适应提供潜在的途径，因此遗传多样性的丧失可能会限制未来对不断变化的环境的适应，从而使本来就很糟糕的问题变得更加严重。

2015-16年海洋热浪期间，两个珊瑚群体在Kiritimati(圣诞岛)上并排生长。一个菌落看起来很健康，而另一个则严重白化。图片来源：KieranCox，作者提供

被迫分手

那么为什么Kiritimati上的滨珊瑚谱系在生存方面存在差异呢?

一种假设是，它们拥有具有不同热敏感性的共生伙伴。使用元条形码(一种试图识别珊瑚组织中发现的所有生物的技术)，我们确定了在热浪之前、期间和之后哪些共生体与哪些珊瑚合作。

我们发现，在热浪到来之前，不同的滨珊瑚谱系有着不同的伙伴关系。滨珊瑚物种将它们的共生体从一代传给下一代，因此这些关系可能会持续很多代。

然而，到热浪结束时，滨珊瑚独特的藻类伙伴之一实际上已经被消灭了。所有谱系的幸存者都有相似的共生体，这表明伴侣之间的特殊关系在极端温度下已经消失。

因此，不仅一个神秘的珊瑚谱系在局部灭绝的边缘摇摇欲坠，而且其特殊的共生关系也被强行打破。

对保护珊瑚礁的影响

由于气候变化和其他威胁，我们目前正在经历生物多样性危机。我们的研究结果强调，这场危机超出了肉眼所能看到的范围。

隐秘物种通常占据独特的生态位并在生态系统中发挥特定的作用。发现这些隐藏的差异可以增强我们对生态系统如何运作的理解。但令人担忧的是，我们可能在发现这种关键多样性之前就已经失去了它。

对神秘多样性的持续研究可能对于建立气候适应型生态系统至关重要。例如，在恢复方法中使用耐热的神秘谱系可能有助于使珊瑚礁更能耐受未来的变暖。

最终，必须迅速减少温室气体排放，以遏制地球变暖。虽然有针对性地支持珊瑚礁应对气候变化的努力可能会赢得有限的时间，但目前覆盖世界海洋的热浪突显出，海洋对于珊瑚来说变得太热了，我们需要迅速采取行动，减轻损害。

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