En forskare från UBC Okanagan har utvecklat ett sätt att förutsäga den framtida hälsan för planetens korallrev.

Arbetar med forskare från Australiens Flinders' University och det privatägda forskningsföretaget Nova Blue Environment, biologidoktoranden Bruno Carturan har studerat ekosystemen i världens utrotningshotade rev.

"Korallrev är bland de mest mångsidiga ekosystemen på jorden och de stödjer försörjningen för mer än 500 miljoner människor, " säger Carturan. "Men korallreven är också i fara. Cirka 75 procent av världens korallrev är hotade av förlust av livsmiljöer, klimatförändringar och andra mänskligt orsakade störningar."

Carturan, som studerar resiliens, biologisk mångfald och komplexa system under UBCO-professorerna Lael Parrott och Jason Pither, säger att nästan alla världens rev kommer att vara farligt påverkade år 2050 om inga effektiva åtgärder vidtas.

Det finns hopp, dock, eftersom han har bestämt ett sätt att undersöka reven och utforska varför vissa revekosystem verkar vara mer motståndskraftiga än andra. Att avslöja varför, han säger, kan hjälpa till att stoppa förlusterna.

"I andra ekosystem, inklusive skogar och våtmarker, experiment har visat att mångfald är nyckeln till motståndskraft, " säger Carturan. "Med fler arter, kommer en större variation av form och funktion – det som ekologer kallar egenskaper. Och med detta, det finns en större sannolikhet att vissa speciella egenskaper, eller kombination av egenskaper, hjälpa ekosystemet att bättre stå emot och studsa tillbaka från störningar."

Vikten av mångfald för ekosystemens hälsa och stabilitet har undersökts omfattande av ekologer, han förklarar. Medan konsensus är att ekosystem med mer mångfald är mer motståndskraftiga och fungerar bättre, hypotesen har sällan testats experimentellt med koraller.

Att använda ett experiment för att återskapa de förhållanden som finns i riktiga korallrev är utmanande av flera skäl – en är att den erforderliga storleken, tidsram och antal olika prover och replikat är helt enkelt ohanterliga.

Det är där datorsimuleringsmodellering kommer in.

"Tekniskt kallad en 'agent-baserad modell', det kan ses som en virtuell experimentell arena som gör det möjligt för oss att manipulera arter och olika typer av störningar, och sedan undersöka deras olika inverkan på motståndskraft på sätt som helt enkelt inte är genomförbara i riktiga rev, " förklarar Carturan.

I sin simuleringsarena, enskilda korallkolonier och alger växer, tävla med varandra, reproducera och dö. Och de gör allt detta på realistiska sätt. Genom att använda agentbaserade modeller – med data som samlats in av många forskare under decennier – kan forskare manipulera den initiala mångfalden av koraller, inklusive deras nummer och identitet, och se hur de virtuella revsamhällena reagerar på hot.

"Detta är avgörande eftersom dessa egenskaper är de byggstenar som ger upphov till ekosystemstruktur och funktion. Till exempel, koraller finns i en mängd olika former – från enkla sfärer till komplexa förgreningar – och detta påverkar mångfalden av fiskarter som dessa rev är värd för, och deras mottaglighet för störningar som cykloner och korallblekning."

Genom att köra simuleringar om och om igen, modellen kan identifiera kombinationer som kan ge störst motståndskraft. Detta kommer att hjälpa ekologer att utforma revhanterings- och restaureringsstrategier med hjälp av förutsägelser från modellen, säger den samarbetande Flinders-forskaren professor Corey Bradshaw.

"Sofistikerade modeller som vår kommer att vara användbara för korallrevshantering runt om i världen, Bradshaw tillägger. "Till exempel, Australiens ikoniska Great Barrier Reef är i djupa problem från invasiva arter, klimatförändringsdriven massblekning och överfiske."

"Det här högupplösta korall-"videospelet" tillåter oss att titta in i framtiden för att fatta de bästa möjliga besluten och undvika katastrofer."