Korallrev möter intensifierade kamper när växthusgaser värmer och försurar havet, men ny forskning tyder på ett potentiellt silverfoder:Vissa korallsjukdomar kan också minska i miljöförändringar.

En kontrollerad laboratoriestudie som leds av Mote Marine Laboratory och publicerades 1 juni i den peer-reviewed journal PLOS ONE avslöjade att svartbandssjukdom var mindre dödlig för bergiga stjärnkoraller (Orbicella faveolata) när vatten surgjordes, eller minskat i pH. Forskare från Mote och University of South Carolina, och studenter från University of Rhode Island, University of New Hampshire, University of Hawaii och Unity College i Maine genomförde studien.

Havets pH sjunker genom processen för försurning av havet (OA) som drivs av överskott av koldioxid, samma växthusdrivningstemperatur ökar över hela världen. OA kan försvaga eller lösa upp korallernas hårda skelett och orsaka andra förändringar hos flera marina arter. Värmande vatten stressar koraller, får dem att förlora de vitala algerna i sina vävnader. Korallsjukdomar, ett annat stort hot, kan förvärras hos koraller som stressas av värmande vattentemperaturer, men få studier har undersökt hur dessa sjukdomar kan förändras bland låga pH -nivåer som förväntas med OA.

Den nya studien är den första som undersöker hur lågt pH-vatten påverkar svartband-ett snabbt framsteg, ofta dödligt, världsomspännande korallsjukdom som påverkar minst 42 korallarter enbart i Karibien. Berörda arter inkluderar bergiga stjärnkoraller, en stor bidragsgivare till revsystemet i Florida Keys och listad som hotad enligt U.S. Endangered Species Act.

Svart band, en variabel grupp av flera bakteriearter, bildar en mörk cirkel som sprider sig över en korall, dödar det.

"Bergiga stjärnkoraller växer bara ett par millimeter om året, och svart band kan döda ett hundra år gammal korall inom några veckor, sade Dr Erinn Muller, huvudförfattare och chef för Mote's Coral Health and Disease Research Program.

I mycket liten skala, svart band ger en lägre pH -miljö än omgivningen - lokal försurning. "I labbet, vi trodde att exponering av en infekterad korall för försurat vatten skulle påskynda virulensen av denna sjukdom, men till vår förvåning, det motsatta hände, "Sa Muller.

Under labbet 2013 på Mote's Summerland Key campus, forskarna ympade 32 bergiga stjärnkorallfragment med svartbandssjukdom, placera några i tankar med temperatur och pH som liknar dagens havsvatten, och andra i tankar med förhöjd temperatur, sänkt pH eller båda-med prognoser från år 2100 från mellanstatliga panelen om klimatförändringars femte utvärderingsrapport.

"Dessa experimentella studier i laboratoriet är extremt viktiga - de ger oss en inblick i den potentiella framtiden för våra rev, "säger Motes chef för Ocean Acidification Research Program, Dr Emily Hall. Hon övervakar forskning i Motes Ocean Acidification Flow-through Experimental Raceway Unit på Summerland Key, som inrättades tack vare ett NSF -bidrag. "Med försurning av havet, inte varje organism påverkas på samma sätt. Det är viktigt för förvaltare av marina skyddade områden att veta hur effekterna kan variera. "

Forskarna övervakade noggrant vattenförhållandena och fotograferade och mätte täckningen av svartband i 16 dagar; då, några korallfragment hade helt försvunnit av sjukdomen. Teamet samplade svarta bandbakterier och korallernas naturliga bakterier - varav några bidrar till korallimmunsystemet - och sekvenserade deras 16S rRNA -gen, vilket hjälper till att klassificera bakterier i vetenskapliga kategorier.

Deras analys avslöjade en överraskning:"Även om varmare temperaturer inte signifikant påverkade utvecklingen av svartbandssjukdom under denna tidsperiod, den låga pH -behandlingen gjorde - det saktade sjukdomsutvecklingen med 25 procent, "Sa Muller." Det tog oss ett tag att tro det. "

Skeptisk, Muller och kollegor körde liknande tester med andra korallarter förutom den bergiga stjärnkorallen i den aktuella studien. Den bergiga stjärnkorallen visade den tydligaste trenden, men data från andra arter föreslog liknande mönster.

Hur kan försurning sakta ner svartbandssjukdom?

"Svartbandssjukdom har ett mycket distinkt konsortium av mikrober, och det verkar som att sänkt pH påverkade olika mikrober på olika sätt, "sade studiepartner Dr. Kim Ritchie docent vid University of South Carolina i Beaufort." Överflödet av en betydande medlem av konsortiet gick ner. "

Specifikt, surt vatten minskade mängden Oscillatoriophycidae, en klass av cyanobakterier som ofta dominerar svartbandssjukdom. Dessa bakterier bär pigment som ger sjukdomen dess distinkta färg. Även om dessa bakterier lever i den redan surgjorda miljön av svart band, tidigare studier av andra tyder på att cyanobateria kan sjunka om vattnet försuras utöver deras toleransgränser.

"Det skedde också förändringar i korallernas eget mikrobiella samhälle, men ingen som förklarade förändringen av sjukdomen, "Sa Muller." Vad som hände i själva svarta bandet, en minskning av den främsta bidragsgivaren till sjukdomskonsortiet, var förmodligen en bättre förklaring. "

"Ett av våra nästa steg är att studera hur lågt pH påverkar de mycket småskaliga förhållandena i mikromiljön för svartbandssjukdom när yttre miljön förändras, "Sa Muller.

Forskarna försöker också utöka och replikera studien på fler anläggningar, med mer detaljer, längre tidsramar, fler korallarter och fler sjukdomar. Ingen enda laboratoriestudie kan simulera alla komplexiteter av förväntade effekter på försurning av havet, men viktiga framsteg är på gång. Mote öppnade sitt nya Elizabeth Moore International Center for Coral Reef Research &Restoration (IC2R3) i maj 2017 på Summerland Key, Florida. Detta 19, 000 kvadratmeter anläggning innehåller nya laboratorier för förbättrad forskning om försurning av havet, stort tack till en donation från Alfred och Ann Goldstein Foundation, som gjorde det möjligt för Mote att etablera sitt Alfred Goldstein Institute for Climate Change Studies.

På fältet, Muller och andra undersöker möjliga metoder för att kontrollera spridningen av svartband på vilda koraller.

Den nya PLOS ONE studien gynnades av det hårda arbetet av praktikanter i NSF Research Experiences for Undergraduates -programmet och Motes omfattande college -praktikprogram. Genom studien, University of St. Andrews-studenten Keir Macartney var medförfattare till sin första peer-reviewed journalartikel och hittade nya riktningar för hans karriär.

"Min erfarenhet av Mote drev mig mot korallrev; det var fantastiskt, "sa Macartney, en dykare som nu tar sin doktorsexamen från University of New Hampshire, studera svampar på rev med djupare vatten. Med två somrar av arbete på PLOS ONE studie, Macartney formulerar det tydliga hemmeddelandet:

"Havsförsurning kommer fortfarande att ha negativa effekter ekologiskt, men det kanske inte destabiliserar reven på exakt de sätt vi förväntar oss, "Macartney sa." Med tanke på hur mikrobiella samhällen förändrades i denna studie, Jag tror att försurning av havet kan göra saker som verkligen kommer att överraska oss. "