"Vyšlechtili jsme korály, abychom lépe snášeli smrtící vlny veder"

Selektivní šlechtění funguje, ale k záchraně útesů je stále potřeba rychlá opatření v oblasti klimatu, hlásí LIAM LACHS, ADRIANA HUMANES a JAMES GUEST z Newcastle University

Naše výzkumná skupina vyšlechtila korály schopné lépe přežít mořské vlny veder. Naše práce, nyní publikovaná v Nature Communications, ukazuje, že je možné zlepšit odolnost korálů vůči teplu i během jediné generace.

Udělali jsme to pomocí selektivního šlechtění: techniky používané lidmi po tisíce let k produkci zvířat a rostlin s požadovanými vlastnostmi. Selektivní šlechtění je způsob, jakým lidé proměnili psy podobné vlkům na bernardýny, čivavy a vše mezi nimi.

Nyní se o selektivním šlechtění uvažuje jako o nástroji ochrany přírody, zejména u korálových útesů. Coralassist Lab (jehož jsme součástí) a Palau International Coral Reef Center specificky pracují na přežití korálových veder. Naše nejnovější výsledky jsou vyvrcholením sedmileté práce.

Mořské vlny veder vyvolávají hromadné bělení korálů a úmrtnost, přičemž roky 2023–2024 jsou prohlášeny za čtvrtá celosvětová akce hromadného bělení. Metody asistované evoluce – jako je selektivní šlechtění – mají za cíl podpořit přirozenou adaptaci, aby se získal čas pro korály při změně klimatu.

Přesto bylo zlepšení tepelné tolerance u našich selektivně chovaných korálů mírné ve srovnání s intenzitou mořských veder očekávaných v budoucnu.

I když je selektivní chov proveditelný, pravděpodobně to není všelék. Stále budeme muset řešit příčinu hromadného bělení korálů snížením emisí skleníkových plynů, abychom zmírnili oteplování a poskytli programům asistované evoluce čas, aby se projevily.

Jak chovat korály pro tepelnou odolnost

Prvním krokem bylo stanovení tepelné tolerance mnoha potenciálních mateřských korálů na útesu. Poté jsme vybrali konkrétní jedince pro chov dvou samostatných rodin potomků, vybraných pro vysokou nebo nízkou tepelnou toleranci. Tyto potomky jsme chovali tři až čtyři roky, dokud nedosáhli reprodukční zralosti, a poté jsme testovali jejich tepelnou odolnost.

Provedli jsme selektivní šlechtitelské pokusy pro dva různé znaky, buď toleranci ke krátkému intenzivnímu vystavení teplu (teploty 3.5 °C nad normál po dobu deseti dnů), nebo méně intenzivní, ale dlouhodobé vystavení typičtější pro přírodní mořské vlny veder (2.5 °C nadprůměr za měsíc).

To nám umožnilo odhadnout dědičnost každého znaku, reakci na selektivní šlechtění a zda mají oba znaky společný genetický základ.

Výběr rodičů pro vysokou toleranci spíše než nízkou tepelnou toleranci zvýšil toleranci jejich dospělých potomků pro oba testované vlastnosti.

Dědičnost byla zhruba 0.2 až 0.3 na stupnici od 0 do 1, což znamená, že asi čtvrtina variability v tepelné toleranci potomstva byla způsobena geny předanými jejich rodiči. Jinými slovy, tyto vlastnosti mají podstatný genetický základ, na kterém může působit přirozený i umělý výběr.

Měříme kumulativní tepelný stres a toleranci z hlediska týdny topného stupně (°C-týdny), která odráží jak horkost, tak i dobu. Vzhledem k variabilita vlastností identifikovaná u těchto konkrétních korálůtepelná tolerance by teoreticky mohla být zvýšena asi o 1 °C-týden během jedné generace.

Ani tato úroveň vylepšení však nemusí stačit k udržení kroku se stále intenzivnějšími vlnami veder. V závislosti na klimatických opatřeních se očekává, že intenzita vln veder v příštích desetiletích poroste přibližně o 10 let 3°C-týdny za dekádu, rychlejší než vylepšení dosažené v naší studii.

Zajímavé je, že koráli selektivně vyšlechtění pro vysokou, spíše než nízkou, krátkou stresovou toleranci, nebyli o nic lepší v přežití dlouhého tepelného stresu.

Bez zjištěné genetické korelace je pravděpodobné, že tyto vlastnosti jsou řízeny nezávislými sadami genů a koráli, kteří jsou dobří při přežití krátkého ostrého tepelného stresu, nemusí být nutně nejlepší při přežití dlouhodobých mořských veder.

To by mělo důležité důsledky, protože práce jako je tato by těžila z levných a rychlých testů, které mohou účinně identifikovat včelstva tolerantní vůči teplu pro chov. Pokud však tyto testy nedokážou předpovědět, které kolonie korálů přežijí měsíční vlny veder, představuje to vážnou výzvu.

Rozšíření selektivního chovu

Vzhledem k tomu, že je možné selektivně chovat korály pro zvýšenou odolnost vůči teplu, dalším krokem je provedení rozsáhlých zkoušek ve volné přírodě. To bude pravděpodobně vyžadovat značné množství selektivně vyšlechtěných korálů, které mají být rozmístěny, možná přímo vysetím larev korálů na útesech nebo vysazením korálů chovaných v akvakulturním zařízení.

Aby to fungovalo, musí se vysazené korály samy rozmnožit a přispívat k genofondu divoké populace. Udělat to ve velmi velkém měřítku bude náročné, ale nemusí být nutné doplňovat korálové pokrytí velkých oblastí.

Místo toho by mohlo stačit vytvořit síť méně strategicky umístěných produkčních center larev obsahujících selektivně chované korály ve vysoké hustotě, aby se maximalizoval úspěch oplodnění. Tyto uzly by sloužily k osévání dalších útesů a mohly by poskytovat další množitele pro cílené akce.

Stále je zapotřebí mnohem více výzkumu a vývoje, přičemž mnoho kritických otázek zůstává nezodpovězeno.

Kolik korálů je třeba vysadit, aby měly požadovaný účinek? Můžeme zajistit, že neexistují žádné kompromisy, které by mohly ohrozit obyvatelstvo (zatím důkazy naznačuje, že to není velké riziko)? Jak se můžeme vyhnout zředění vybraných vlastností, které byly přidány do přírody? Jak můžeme maximalizovat odezvy na výběr?

Vzhledem k tempu oteplování oceánů, optimalizace a implementace asistované evoluce bude muset proběhnout brzy, aby měly šanci na úspěch, i když jen v malém měřítku. Přežití korálových útesů především stále závisí na naléhavých opatřeních v oblasti klimatu.

Nemáte čas číst o změně klimatu tolik, kolik byste chtěli? Získejte místo toho naše oceněné týdenní shrnutí do vaší schránky. Každou středu napíše editor prostředí The Conversation Imagine, krátký e-mail, který jde trochu hlouběji do jednoho klimatu otázka. Připojte se k více než 35,000 XNUMX čtenářům, kteří se dosud přihlásili k odběru.

Také na Divernetu: VĚDCI OBJEVUJÍ TEPLNĚ ODOLNÉ KORÁLY SKRYTÉ NA POHLED, VELKÉ ZVÝŠENÍ TEPELNÉ ODOLNOSTI OD SUPER-KORÁLŮ SECORE, VZDÁLENÝ PACIFICKÝ KORÁLOVÝ ÚTES VYKAZUJE JISTOU SCHOPNOST VYROVNAT SE S OTEPLOVÁNÍM OCEÁNŮ, NAŠE DIGITÁLNÍ 3D MODELY MOHOU POMOCI OŽIVIT OBROVSKÉ KORÁLOVÉ ÚTESY