Chương trình Mô hình hóa Máy tính Giúp Cải thiện Nỗ lực Bảo tồn Rạn San hô

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học British Columbia Okanagan đã phát triển một chương trình mô hình hóa máy tính giúp các nhà khoa học dự đoán hiệu ứng của thiệt hại khí hậu và kế hoạch phục hồi cuối cùng đối với các rạn san hô trên toàn thế giới.

Theo Tiến sĩ Bruno Carturan, đây là một bước quan trọng trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu, đang giết chết nhiều loài san hô và góp phần làm sụp đổ toàn bộ hệ sinh thái rạn san hô. Với điều đó được nói, các rạn san hô cực kỳ phức tạp, khiến cho việc nghiên cứu tác động của sự tàn phá và tái tạo của chúng trở nên khó khăn.

Vấn đề với Thử nghiệm Thế giới Thực

Thử nghiệm thế giới thực không thực tế vì chúng sẽ yêu cầu các nhà nghiên cứu thao túng và làm gián đoạn các khu vực lớn của rạn san hô, thuộc địa san hô và quần thể động vật ăn cỏ. Sau đó, họ sẽ cần theo dõi bất kỳ thay đổi cấu trúc và đa dạng nào trong nhiều năm.

Tiến sĩ Carturan gần đây đã hoàn thành nghiên cứu tiến sĩ với Khoa Khoa học Irving K. Barber.

“Không cần phải nói, việc tiến hành các thí nghiệm sẽ làm gián đoạn các rạn san hô tự nhiên là không đạo đức và nên tránh, trong khi sử dụng các bể cá lớn là không khả thi,” Tiến sĩ Carturan nói. “Vì những lý do này, không có thí nghiệm nào như vậy đã được tiến hành, điều này đã cản trở khả năng dự đoán đa dạng loài san hô và sự bền vững liên quan của rạn san hô.”

Nghiên cứu mới nhất của Tiến sĩ Caturan đã được công bố trên Frontiers in Ecology and Evolution.

Tạo Cộng đồng San hô

Ông đã sử dụng các mô hình để tạo ra 245 cộng đồng san hô, với mỗi cộng đồng có một tập hợp duy nhất gồm chín loài và chiếm một bề mặt 25 mét vuông. Các mô hình được thiết kế để đại diện cho các thuộc địa san hô và các loài tảo khác nhau phát triển, cạnh tranh và sinh sản cùng nhau trong khi bị ảnh hưởng bởi khí hậu.

Tiến sĩ Caturan nói rằng tất cả các thành phần chính của các mô hình, bao gồm cả đặc điểm loài, đều được thông tin bởi dữ liệu thực tế có sẵn từ 800 loài khác nhau.

Đội ngũ đã mô phỏng các kịch bản khác nhau như sóng mạnh hoặc nhiệt độ cao trước khi đo độ bền của mỗi rạn san hô mô hình. Họ đã ghi lại bất kỳ thiệt hại, thời gian phục hồi và chất lượng môi trường sống 10 năm sau khi bị xáo trộn.

Những mô phỏng và kịch bản này đã dẫn đội ngũ đến việc phát hiện ra rằng các cộng đồng đa dạng hơn là bền vững nhất, nghĩa là chúng tốt hơn trong việc phục hồi từ thiệt hại và có chất lượng môi trường sống tốt hơn 10 năm sau khi bị xáo trộn.

“Các cộng đồng đa dạng hơn có khả năng có một số loài rất quan trọng đối với sự bền vững,” Tiến sĩ Carturan nói. “Những loài này có các đặc điểm cụ thể – chúng có hình thái phức tạp, cạnh tranh và có khả năng phục hồi tốt. Khi có mặt trong một cộng đồng, những loài này đã duy trì hoặc thậm chí tăng chất lượng môi trường sống sau khi bị xáo trộn. Ngược lại, các cộng đồng không có những loài này thường bị chi phối bởi tảo có hại ở cuối.”

Ông cũng nói rằng đa dạng loài san hô quyết định sức mạnh và sức khỏe tương lai của rạn san hô.

“Điều gì độc đáo với nghiên cứu của chúng tôi là kết quả của chúng tôi áp dụng cho hầu hết các cộng đồng san hô trên thế giới. Bằng cách đo lường hiệu ứng của đa dạng đối với sự bền vững trong hơn 245 cộng đồng san hô khác nhau, phạm vi đa dạng có khả năng chồng chéo với đa dạng san hô thực tế được tìm thấy trong hầu hết các rạn san hô.”

Nghiên cứu mới cũng cung cấp một khuôn khổ để quản lý thành công các hệ sinh thái này và hỗ trợ phục hồi rạn san hô bằng cách tiết lộ cách độ bền của các cộng đồng san hô có thể được quản lý với các thuộc địa loài có đặc điểm bổ sung.

“Đây là một kết luận rất thực tế và buồn rằng chúng ta có thể mất những loài quan trọng này vào một ngày nào đó,” Tiến sĩ Carturan kết luận. “Mô hình của chúng tôi có thể được sử dụng để thí nghiệm và có thể xác định xem việc mất những loài này có thể được bù đắp bằng một số loài khác, kháng hơn, mà sẽ ngăn chặn sự sụp đổ cuối cùng của rạn san hô.”