Under tre decennier av dykning på platser inklusive Röda havet och Great Barrier Reef, Gal Eyal har sett korallrev förvandlas framför ögonen.

"Förändringen är enorm, "sa Dr Eyal, en marin ekolog vid Bar-Ilan University i Israel och University of Queensland i Australien. "Jag var på Great Barrier Reef för första gången 2004 ... När du dyker ner och ser denna korallblekning, det är galet. Du ser allt revet som du brukade se färgglada och fulla av fisk allt blekt och vitt ... och det är som en kyrkogård. "

Ett stort miljöpussel under de senaste åren har varit hur man kan mildra den förödande påverkan som klimatförändringarna, föroreningar och andra mänskliga effekter har på korallrev - med stora förluster redan, och alarmerande prognoser att 70% till 90% av befintliga rev kan dö under de närmaste 20 åren.

Istället för att bara fokusera på traditionella, klart vatten grunda rev ner till cirka 30 meter, vissa forskare tittar på livsmiljöer i både djupare och grumligare vatten - miljöer där koraller fortfarande är beroende av ljus för att stödja fotosyntes av algpartnerna som de behöver för att upprätthålla dem, men på en lägre nivå.

En expanderande mängd bevis tyder på att sådana områden kan vara nyckeln till att skörda nedbrutna rev i framtiden, liksom viktiga ekosystem för havets hälsa.

Mesofotisk

Rev som kallas mesofotiska korallekosystem (MCE) finns 30 till 150 meter ner i tropiska och subtropiska regioner, men har ofta missats i studier mellan utforskning av mycket mer tillgängliga grunda koraller och det djupare havet.

Detta trots att dessa ekosystem innehåller massiva revstrukturer, med några studier som uppskattar att MCE utgör hälften eller mer av revområdet över hela världen. Tidigare forskning har också föreslagit att de bleker mindre än grunda koraller, bor i livsmiljöer med lägre naturliga fluktuationer eller påverkan från mänskliga effekter.

Det mesofotiska projektet, som Dr Eyal leder, ser på dessa livsmiljöer för att bygga en bas för förståelse, inte bara om deras omedelbara syn, men deras utsikter för de kommande hundratals eller till och med tusentals år.

"Vi vet väldigt lite om dessa rev, och vi vet inte riktigt vilka effekter termisk stress har, föroreningar och konkurrens mellan arter finns på dem, "sa han." Om folk inte ser på revet som helhet, från grunt till djupt, de saknar mycket. "

I en undersökning av nästan 100 mesofotiska korallarter utanför Eilat vid norra spetsen av Röda havet, Dr Eyal säger att hans team var förvånad över att upptäcka hur många arter som levde i båda livsmiljöerna, med cirka två tredjedelar av de kända arterna i regionens grunda rev som också förekommer i den mesofotiska zonen.

Detta tyder på betydande överföring av reproduktiva förplantningar - delar av korallen som bryts av och blir nya koraller - mellan de två livsmiljöerna. Det stöder också hypotesen att djupare rev kan fungera som en tillflyktsort och en källa för återbefolkning av sina grundare motsvarigheter genom naturlig återsådd efter katastrofala händelser som utbredd blekning eller föroreningar.

Verkligen, när forskarna transplanterade fragment av den mesofotiska korallen Euphyllia paradivisa från 50 meters djup till fem meter, överlevnadsgraden var hög efter tre år och det fanns bevis för att korallerna hade acklimatiserat sig till de högre ljusnivåerna - även om Dr Eyal varnar för resultaten eftersom endast vuxna transplanterades snarare än larver eller ungdomar.

Dessutom, de hittade arter som var sällsynta på grunda djup men blomstrade i mesofotiska vatten, inklusive E. paradivisa, som vissa miljöorgan hade ansett hotade i vissa delar av världen. Leptoseris glabra, trodde ursprungligen knappt på grund av dess sällsynthet på grunda rev, verkade vara den vanligaste arten i norra Eilatbukten, är utbredd på mesofotiska djup.

Sådana fynd kan stödja förbättrad inriktning på arter för bevarandeinsatser på både mesofotiska och grunda rev, samt informera beslut om marina skyddade områden och utbilda allmänheten om hela revets ekosystem, säger Dr Eyal.

"I den mesofotiska zonen finns en enorm artdiversitet, och en blandning av generalistiska arter och mesofotiska specialister, sa han. Om du bara tittar på det grunda revet, man ser inte på helheten utan bara toppen av isberget. Du måste titta på hela isberget för att verifiera var du ska agera för att skydda hela miljön. "

För att hjälpa forskare globalt, teamet har utvecklat en onlineapplikation som gör det möjligt för användare att ange ljusrelaterade data för att approximera förändringar i samhällsstrukturen på olika djup, som Dr Eyal säger verkar hittills översätta bra till andra delar av världen.

Över tid

Mesophotic tittar också på hur korallgemenskapen har förändrats över tiden genom att ta kärnor från revsediment för att undersöka om arter som var vanliga i den mesofotiska zonen tidigare migrerade från grundarna när miljöförhållandena förändrades.

På grund av utmaningen att ta kärnor på sådana djup med den för närvarande tillgängliga utrustningen, resultaten är hittills begränsade till de senaste hundra åren och mycket lokaliserade, men han sa att det finns bevis för sådana övergångar tidigare. Under tiden, bilder han jämför från de senaste 40 åren tyder på att mesofotiska rev har förändrats lite under det senaste.

Men även om dessa rev verkar visa löften som refugia och historiskt anses vara stabila, Dr Eyal säger att hans egen forskning har föreslagit att antropogena störningar som föroreningar kan ha större inverkan på MCE än grunda rev på grund av att de är anpassade till en mer förutsägbar miljö.

Komplexiteten som skapas av enormt varierande revmiljöer betyder att det fortfarande finns mycket forskning att göra. "Du har enorma skillnader i förhållanden ... och det är inte bara mellan olika rev runt om i världen, det är i varje revmiljö, sa Dr Eyal.

Andra forskare tittar på grumliga revmiljöer som finns på grunda djup och kännetecknas av höga nivåer av terrestrisk avrinning. Många av dessa finns i Coral Triangle, ett område som ungefär spänner över vattnet utanför Indonesien, Malaysia, Filippinerna och Papua Nya Guinea i västra Stilla havet.

I området finns världens mest mångsidiga revlivsmiljö, som innehåller 75% av kända korallarter. Det är också nära många enorma befolkningar som är beroende av reven för näring, tillhandahåller en idealisk studieplats för pågående antropogen förändring.

Utvecklats

Från tidigare analys av fossilregistret, ett projekt som heter 4D_REEF, som studerar dessa system, hypoteser om att korallrev förmodligen ursprungligen utvecklats i grumliga vatten och att de i sådana miljöer kan vara bättre placerade för att hantera störningar i havet.

Dessutom, tidigare forskning från teamet och andra tyder på att det blir mindre blekning på grumliga rev på grund av lägre exponering för ljusstress, och att de kan återhämta sig snabbare från störningar, säger doktor Willem Renema, projektledare och en marin biologisk mångfaldsforskare vid Naturalis Biodiversity Center i Leiden, Nederländerna.

"Tanken vi utforskar här är att kanske de högljusmiljöer i det vi ser som de mest typiska korallreven du kan tänka dig är geologiskt (över stora tidsskalor) atypiska, "sa han." Vi har en kunskapslucka i dessa grumliga vattenrev eftersom få människor verkligen har studerat dem i hög intensitet. "

Ett år in, det mesta av arbetet har omfattat granskningar av forskning och metodutveckling, med pandemin som orsakar förseningar i att komma ut till reven själva. Dr Renema hoppas dyk kan börja nästa mars eller april.

En stor del av 4D_REEF handlar om att analysera fossiler som samlats in redan för att undersöka hur korallmiljöer tidigare såg ut och hur de hanterade miljöförändringar.

Forskarna går in på Pliocen -epoken mellan 5,3 och 2,6 miljoner år sedan - en period under vilken uppvärmningsförhållanden ofta används för att ge en analog för klimatförändringarna i dag - och den nuvarande Holocene -epoken före betydande antropogen påverkan.

Detta kan också hjälpa till att belysa grundare som tidigare gav upphov till rev, eventuellt ge idéer att använda för framtida rehabiliteringsprojekt, säger Dr Renema, även om det inte finns några verkliga resultat från dessa studier än.

'(Vi tittar på) vad är dynamiken i dessa ekosystem? Kan vi modellera deras svar på förändrad havsnivå, ändra temperatur och så vidare? "

För Dr Renema, Att studera olika korallmiljöer - från dem på mesofotiska djup till dem i grumliga vatten - är avgörande för att få ett ordentligt grepp om hur man bäst skyddar hela revmiljön.

"Du kan inte säga att vi bara tittar på fem meters djuplinje och då förstår du vad korallrev är, "sa han." Vi måste förstå hela systemet. "

Studerar koraller som lever på djupt vatten, där mindre ljus tränger in, kan avslöja sätt att återsåda nedbrutna korallrev i grunt vatten.