Korallrev runt om i världen står inför växande fara från ett förändrat klimat, ovanpå de historiska hoten från lokala föroreningar och förstörelse av livsmiljöer. Som svar, forskare forskar om nya ingrepp som har potential att bromsa korallrevsskador från uppvärmning och försurande hav. Interventionerna spänner över ett brett spektrum av fysiska och biologiska tillvägagångssätt för att öka stabiliteten hos korallrev, men de har bara testats i liten skala.

En ny rapport från National Academies of Sciences, Teknik, och medicin undersöker dessa motståndskraftsverktyg och ger beslutsfattare en process som de kan följa för att överväga om de ska använda en eller flera av de nya metoderna.

Många av de nya insatserna syftar till att förstärka den naturliga motståndskraften, såsom laboratorieuppfödning av koraller som visar större värmebeständighet. Andra metoder, vissa bara vid horisonten som genetisk manipulation av koraller, kanske en dag introducerar nya nivåer av stresstolerans. I sista hand, alla ingrepp förändrar revet på något sätt. Dessa ändringar kommer att resultera i fördelar som skiljer sig åt mellan olika webbplatser, och de kan ha olika oavsiktliga konsekvenser – vilket innebär att riskerna och fördelarna måste vägas lokalt, säger rapporten.

"Att upprätthålla stabiliteten hos korallreven inför lokala och klimatstressorer är ett nyckelmål för att stödja människors välbefinnande runt om i världen, sade Stephen Palumbi, ordförande i kommittén med 12 medlemmar som skrev rapporten, och Jane och Marshall Steel Jr. professor i marina vetenskaper vid Stanford University. "Många nya insatser har lovande för dessa ansträngningar, men de skiljer sig mycket åt i sina beredskapsnivåer, och att genomföra dem kommer att kräva noggrann uppmärksamhet på regionala sammanhang."

Nya lösningar på växande hot

Sedan 1980-talet, tropisk korallrevs täckning runt om i världen har minskat med cirka 30% till 50%. Förorening, förstörelse av livsmiljöer, och överfiske har länge varit bland de skyldiga på många ställen, men alltmer, korallrevsförlust kan tillskrivas ett förändrat klimat. Stigande vattentemperaturer ökar frekvensen av massblekningshändelser och gör sjukdomsutbrott vanligare. Och när havsvattnet blir surare av att absorbera koldioxid, det kommer att bli svårare för koraller att växa och underhålla sina skelett.

Korallrevens förstörelse har allvarliga mänskliga kostnader, eftersom många kustsamhällen är beroende av lokala rev för fiske och turism. Korallreven absorberar också energi från vågorna som passerar över dem, buffra kustsamhällen mot destruktiva stormar.

Som svar på dessa hot, forskare utvecklar nya sätt att förbättra korallers uthållighet i ett föränderligt klimat – 23 av dessa beskrevs i den första rapporten som släpptes av kommittén i november förra året.

Kommitténs nya, slutrapporten innehåller en bedömning av olika insatsers tekniska beredskap. Vissa är möjliga att använda nu, t.ex. förutsätta koraller för mild uppvärmning för att förbättra deras tolerans mot högre värmenivåer. Med mer forskning och testning, andra kan vara tillgängliga för användning under de kommande två till fem åren, som att använda antibiotika för att behandla sjukdomar, blanda kallt vatten i revhabitat, eller skugga koraller från solljus och värme. Ytterligare andra föreslagna insatser — t.ex. använda verktyg som CRISPR/Cas9 för att genetiskt manipulera koraller för att göra dem mer hotresistenta – behöver betydligt mer forskning och utveckling, och är minst ett decennium bort.

"Även om alla dessa ingrepp innebär vissa risker, risken att inte göra någonting ökar år för år, " sa kommittémedlemmen Nancy Knowlton, tidigare innehavare av Sant Chair in Marine Science vid Smithsonian Institution.

Att välja rätt interventionsstrategi är en lokal, intressentstyrda beslut

Huruvida en specifik intervention (eller en kombination av insatser) är lämplig beror inte bara på dess tekniska beredskap, men på varje särskild ekologisk och social miljö, i rapporten betonas. Lokala faktorer som graden av revnedbrytning, kvaliteten på vattnet, och de tillgängliga resurserna och infrastrukturen kommer att avgöra om en intervention behövs eller är fördelaktig.

Lika viktigt är om interventionen är acceptabel för en gemenskap, säger rapporten. Under hela beslutsprocessen, det är viktigt att engagera en bred uppsättning intressenter – både för att sätta upp mål och att välja ett handlingssätt som speglar samhällets värderingar. "Intressenternas engagemang gör det möjligt att välja interventioner med förväntade resultat som är i linje med målen för samhället, " sa kommittémedlem Marissa Baskett, professor i miljövetenskap och politik vid University of California, Davis.

Rapporten rekommenderar också att korallrevsförvaltare följer en "adaptiv förvaltning"-metod när de fattar beslut om interventioner - ett tillvägagångssätt som erkänner osäkerhet och inkluderar att lära sig att justera och förbättra strategier över tid. "Vetenskapen om korallrevsinterventioner är fortfarande ung, och särskilda miljöer kan reagera på dem på olika sätt. Så att använda ett strukturerat och adaptivt beslutsfattande gör det möjligt för chefer att fatta beslut även när det råder osäkerhet, sa Palumbi.

Det första steget i den adaptiva förvaltningscykeln är att sätta upp mål och mål tillsammans med intressenter, mot vilka interventionernas effekter kan jämföras, och beskriva acceptabla handlingssätt. Lokalt skräddarsydda modeller av korallrevdynamik, och hur de förändras med olika ingrepp, är ett nödvändigt verktyg för att utvärdera och jämföra effekten av olika interventionsstrategier på korallrevens resultat. Att utveckla ett framgångsrikt ramverk för modellering kräver betydande ansträngningar, rapporten avslutar, men det lönar sig i förmågan att bedöma riskerna med nya insatser jämfört med riskerna om man inte vidtar några åtgärder.

När strategier implementeras, insatser måste satsas på att övervaka effekterna av insatser för att öka kunskapen om deras effekter, utvärdera deras resultat, och kommunicera med intressenter. Baserat på de observerade effekterna, chefer kan sedan fortsätta eller ändra sitt tillvägagångssätt efter behov.

Förmågan att fatta välgrundade beslut och effektivt implementera nya interventioner skulle kunna förbättras om kvarvarande luckor i forskningen – både på interventionerna och på korallerna själva – fylldes, säger rapporten. Den identifierar prioriterade områden för forskning inom grundläggande korallbiologi, platsbaserade bedömningar, förbättring av insatser, och förbättringar av riskbedömning och modellering. Öka användarvänligheten och användningsskalan för olika insatser, så att samhällen har en större verktygslåda att välja mellan, är viktiga forskningsmål.

"Vi måste också brottas med och lösa nyckelproblemet med utsläpp av växthusgaser, ", sa Palumbi. "Men rikedomen av interventionsalternativ ger oss lite hopp om att vi kan hjälpa korallreven att framgångsrikt överleva nästa århundrade som olika, produktiv, och vackra platser i havet."

Studien – genomförd av kommittén för interventioner för att öka korallrevens motståndskraft – sponsrades av NOAA och Paul G. Allen Family Foundation. National Academies är privata, ideella institutioner som tillhandahåller oberoende, objektiv analys och råd till nationen för att lösa komplexa problem och informera offentliga politiska beslut relaterade till vetenskap, teknologi, och medicin. De verkar under en kongressstadga från 1863 till National Academy of Sciences, undertecknad av president Lincoln. För mer information, besök nationalacademies.org.