Program komputerowy do modelowania pomaga w zachowaniu raf koralowych

Zespół badaczy z University of British Columbia Okanagan opracował program komputerowy do modelowania, który pomaga naukowcom przewidywać wpływ uszkodzeń klimatycznych i planów odbudowy na rafy koralowe na całym świecie.

Według dr. Bruno Carturana, jest to kluczowy krok w walce z zmianą klimatu, która powoduje śmierć wielu gatunków koralowców i przyczynia się do upadku całych ekosystemów raf koralowych. Rafy koralowe są jednak bardzo złożone, co utrudnia badanie wpływu dewastacji i regeneracji.

Problem z eksperymentami w świecie rzeczywistym

Eksperymenty w świecie rzeczywistym nie są praktyczne, ponieważ wymagałyby od badaczy manipulowania i zakłócania dużych obszarów raf, kolonii koralowców i populacji roślinożerców. Następnie musieliby monitorować wszelkie zmiany strukturalne i różnorodność w ciągu kilku lat.

Dr. Carturan niedawno ukończył swoje studia doktorskie na wydziale Irving K. Barber Faculty of Science.

„Nie trzeba dodawać, że prowadzenie eksperymentów, które zakłócają naturalne rafy koralowe, jest nieetyczne i powinno być unikane, a korzystanie z dużych akwariów jest po prostu niepraktyczne”, mówi dr. Carturan. „Z tych powodów nie przeprowadzono żadnych takich eksperymentów, co utrudnia nam przewidywanie różnorodności koralowców i związanej z tym wytrzymałości raf.”

Najnowsze badania dr. Carturana zostały opublikowane w Frontiers in Ecology and Evolution.

Tworzenie społeczności koralowych

Użył modeli do stworzenia 245 społeczności koralowych, z których każda miała unikalny zestaw dziewięciu gatunków i zajmowała powierzchnię 25 metrów kwadratowych. Modele zostały zaprojektowane tak, aby reprezentować kolonie koralowców i różne gatunki glonów, które rosną, konkurują i rozmnażają się razem, pod wpływem klimatu.

Dr. Carturan mówi, że wszystkie kluczowe składniki modeli, w tym cechy gatunków, są poinformowane przez istniejące, rzeczywiste dane z 800 różnych gatunków.

Zespół symulował różne scenariusze, takie jak silne fale lub intensywne ciepło, zanim zmierzył wytrzymałość każdego modelu rafy. Zanotowali wszelkie uszkodzenia, czas regeneracji i jakość siedliska 10 lat po zakłóceniu.

Symulacje i scenariusze doprowadziły zespół do odkrycia, że bardziej zróżnicowane społeczności były najbardziej wytrzymałe, co oznacza, że lepiej radziły sobie z regeneracją i miały lepszą jakość siedliska 10 lat po zakłóceniu.

„Bardziej zróżnicowane społeczności są bardziej prawdopodobne, aby mieć pewne gatunki, które są bardzo ważne dla wytrzymałości”, mówi dr. Carturan. „Te gatunki mają szczególne cechy – są morfologicznie złożone, konkurencyjne i mają dobrą zdolność do regeneracji. Gdy są obecne w społeczności, te gatunki utrzymywały lub nawet zwiększały jakość siedliska po zakłóceniu. W przeciwieństwie do tego, społeczności bez tych gatunków często były dominowane przez szkodliwe glony na końcu.”

Mówi również, że różnorodność koralowców determinuje siłę i przyszłe zdrowie raf koralowych.

„To, co jest unikalne w naszym badaniu, to fakt, że nasze wyniki mają zastosowanie do większości społeczności koralowych na świecie. Poprzez pomiar wpływu różnorodności na wytrzymałość w ponad 245 różnych społecznościach koralowych, zakres różnorodności prawdopodobnie pokrywa się z rzeczywistą różnorodnością koralowców znalezioną w większości raf.”

Nowe badanie dostarcza również ramy do skutecznego zarządzania tymi ekosystemami i pomocy w odbudowie raf koralowych, ujawniając, jak wytrzymałość społeczności koralowych może być zarządzana za pomocą ustanowionych kolonii gatunków o komplementarnych cechach.

„To jest bardzo realny i smutny wniosek, że możemy kiedyś stracić te ważne gatunki”, kończy dr. Carturan. „Nasz model może być użyty do eksperymentów i perhaps określenia, czy utrata tych gatunków może być skompensowana przez niektóre inne, bardziej odporne, które zapobiegną ostatecznemu upadkowi raf.”