Forskare vid University of Hawai'i vid Manoa's Hawai'i Institute of Marine Biology (HIMB) tilldelades nyligen ett anslag på 1,026 miljoner dollar från NASA för att utveckla prognosmodeller för korallsjukdomar för Hawai'i, USA-anslutna Stillahavsöarna, och Stora barriärrevet. Megan Donahue, principiell utredare och HIMB-forskare, och Jamie Caldwell, HIMB postdoktor på projektet, kommer att leda ett internationellt team när de kombinerar fältarbete, experimentellt arbete, tidigare insamlade data, och satellitdata för att förutsäga sjukdomsrisk upp till sex månader före ett förväntat utbrott. Forskarna Mark Eakin, Scott Heron och Bernardo Vargas-Angel från National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Coral Reef Watch och Coral Reef Ecosystem Program är medutredare om bidraget, och Tracy Ainsworth och Bill Leggat från James Cook University i Australien är nyckeldeltagare i det fyraåriga projektet.

Korallsjukdomar anses vara en av de största bidragsgivarna till korallrevets nedgång i världen. Koraller är mer benägna att drabbas av sjukdomar när de är stressade; till exempel, på grund av dålig markanvändningsmetoder som ökar avrinningen, och klimatförändringar, som värmer havet.

"Korallrev stödjer över 500 miljoner människor världen över genom kustlinjeskydd, försörjning, och livsmedelssäkerhet; de är en otroligt biologisk mångfald och viktigt ekologiskt system, " sa Caldwell. "Bättre verktyg för beslutsstöd, som dessa prognosmodeller, kommer att hjälpa oss att inrikta oss på kritiska områden av ledningsfrågor. Vi hoppas att detta projekt kommer att lyfta fram lokala miljöstressfaktorer som ökar mottagligheten för sjukdomar, så att vi kan prioritera särskilda förvaltningsmetoder – till exempel, minska avrinning av gödselmedel från jordbruk och golfbanor."

För närvarande, NOAA Coral Reef Watch producerar ett experimentellt verktyg för riskbedömning av korallsjukdomsutbrott baserat på en korallsjukdom. Det nya anslaget kommer att tillåta forskargruppen att förfina och utöka modellen för flera korallsjukdomar och till nya regioner.

"Prediktiva verktyg kan vägleda revchefer och forskare till var utbrott är mest sannolikt, som kan rikta in responsåtgärder för att minimera stressfaktorer på dessa platser, " sade Eakin. "Viktigt, undersökningsobservationer från dessa platser kan återkopplas till utvecklingsprocessen för att ytterligare förbättra verktygen."

Denna forskning kommer att använda korallhälsoobservationer från tidigare insamlade undervattensvisuella undersökningar som genomförts sedan 2004 från forskare vid akademiska institutioner, stat, och federala myndigheter från Hawai'i, Guam, Amerikanska Samoa, och Australien. Riktat fältarbete kommer att ytterligare hjälpa utvecklingen av modellerna och ge insikt i mekanismerna för sjukdomsdebut.

"Det jag älskar med att modellera dessa relationer med data från ett brett geografiskt område är att vi kan börja urskilja mönster om utbrottshändelser, som är notoriskt svåra att förutsäga i rum och tid, sade Caldwell. Dessutom, när vi väl börjar kvantifiera dessa samband, vi kan identifiera specifika luckor i vår kunskap och designa framtida experiment för att fylla i den saknade informationen, vilket i slutändan kommer att återkopplas till att förbättra modellförutsägelserna."

Produkterna för att prognostisera korallsjukdomar kommer att uppdateras automatiskt med inkommande data om havsytans temperatur från satelliter och klimatmodeller, tillsammans med andra variabler som är kända för att påverka korallernas hälsa som nederbörd och vattenkvalitet, och varna alla intresserade om potentiella utbrottshändelser. NOAA kommer att fortsätta att distribuera dessa produkter efter att bidraget upphör.

Om ett utbrott inträffar under finansieringsperioden, teamet kommer att intensivt undersöka dessa platser för att bättre förstå korallstressresponsen under uppgången och fallet av en utbrottshändelse. Med hjälp av banbrytande tekniker från Ainsworth och Leggat, forskarna kommer att hjälpa till att fastställa artspecifika svar på miljöstressorer, före synliga skador.

"Denna aspekt av arbetet är verkligen spännande eftersom visuella undersökningar under vatten bygger på sjukdomsskador som vi kan se med blotta ögat, vid vilken tidpunkt korallen redan är mycket påverkad av sjukdomen, ", sa Caldwell. "I slutändan vill vi förutsäga synliga tecken på stress så att vi kan rikta in oss på ledningsinsatser för att minska stressfaktorer innan en sjukdom uppstår."

"De modeller vi utvecklar kommer att förbättra vår förståelse för när, var, och varför korallsjukdomar uppstår, " sa Donahue. "För att se till att dessa produkter utvecklas på ett sätt som är användbart, vi kommer att vara värd för en workshop den 26 juni för att sammanföra forskare med cheferna som sannolikt kommer att använda modellerna när de väl utvecklats."