研究表明，耐熱珊瑚可以更好地在海洋熱浪中生存

我們的研究小組培育出的珊瑚能夠更好地抵御海洋熱浪。我們的工作現(xiàn)已發(fā)表于自然通訊表明，即使在一代人中，也有可能提高珊瑚的耐熱性。

我們使用選擇性育種來實現(xiàn)這一點：人類數(shù)千年來一直使用的一種技術(shù)，用于生產(chǎn)具有理想特征的動植物。選擇性繁殖是人類如何將像狼一樣的狗變成圣伯納犬、吉娃娃和介于兩者之間的一切.

現(xiàn)在，選擇性繁殖被視為自然保護的工具，尤其是珊瑚礁。Coralassist 實驗室（我們是其中的一部分）和帕勞國際珊瑚礁中心一直在專門研究珊瑚熱浪的生存。我們的最新成果是七年努力的結(jié)晶。

海洋熱浪引發(fā)大規(guī)模珊瑚白化和死亡，2023-2024 年被宣布為第四次全球大規(guī)模白化事件.輔助進化方法（如選擇性育種）旨在促進自然適應(yīng)，為以下珊瑚爭取時間氣候變化.

然而，與預(yù)計未來海洋熱浪的強度相比，我們選擇性繁殖的珊瑚的耐熱性改善是微不足道的。雖然選擇性育種是可行的，但它可能不是萬能的。我們?nèi)匀恍枰ㄟ^減少溫室氣體排放來解決大規(guī)模珊瑚白化的原因，以緩解變暖并給輔助進化計劃時間生效。

如何培育耐熱的珊瑚

第一步是確定珊瑚礁上許多潛在母珊瑚的耐熱性。然后，我們選擇特定的個體來培育兩個獨立的后代家族，根據(jù)高耐熱性或低耐熱性進行選擇。我們將這些后代飼養(yǎng)了三到四年，直到它們達到生殖成熟，然后測試它們的耐熱性。

我們針對兩種不同的性狀進行了選擇性育種試驗，要么是對短暫、強烈的高溫暴露的耐受性（溫度比正常高 3.5°C 持續(xù) 10 天）或強度較低但長期的暴露，更典型的自然海洋熱浪（比平均水平高 2.5°C，持續(xù)一個月）。這使我們能夠估計每個性狀的遺傳性、對選擇性育種的反應(yīng)以及兩個性狀是否具有共同的遺傳基礎(chǔ)。

選擇耐高溫而不是耐低溫的親本增強了其成年后代對這兩種測試性狀的耐受性。

遺傳力約為 0.2 到 0.3（從 0 到 1），這意味著后代耐熱性大約四分之一的變異是由于父母傳遞的基因造成的。換句話說，這些性狀具有自然和人工選擇可以起作用的堅實遺傳基礎(chǔ)。

我們根據(jù)以下方面衡量累積熱應(yīng)力和耐受性度加熱周 （°C-周），它反映了天氣的熱度和持續(xù)時間。鑒于在這些特定珊瑚中發(fā)現(xiàn)的性狀變異性，理論上，耐熱性可以在一代內(nèi)每周提高約 1°C。

然而，即使是這種級別的增強也可能不足以跟上越來越強烈的熱浪。根據(jù)氣候行動，預(yù)計未來幾十年熱浪的強度將增加約每十年 3°C 周，比我們研究中實現(xiàn)的增強更快。

有趣的是，選擇性培育為高而非低、短應(yīng)力耐受性的珊瑚在長時間的熱應(yīng)激暴露中存活下來并不好。在沒有檢測到遺傳相關(guān)性的情況下，這些特征很可能是由獨立的基因集驅(qū)動的，而擅長在短暫的劇烈熱應(yīng)激中幸存下來的珊瑚不一定最擅長在長期的海洋熱浪中幸存下來。

這將具有重要意義，因為像這樣的工作將受益于廉價和快速的測試，這些測試可以有效地識別耐熱的菌落以進行繁殖。然而，如果這些測試無法預(yù)測哪些珊瑚群落將在長達一個月的熱浪中幸存下來，那就是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。

擴大選擇性育種

由于可以選擇性地繁殖珊瑚以提高耐熱性，因此下一步是在野外進行大規(guī)模試驗。這可能需要部署大量選擇性繁殖的珊瑚，可能是直接在珊瑚礁上播種珊瑚幼蟲，或者在水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施中種植珊瑚。

要做到這一點，外植珊瑚本身必須具有繁殖能力，并為野生種群基因庫做出貢獻。在非常大的比例下執(zhí)行此操作將具有挑戰(zhàn)性，但可能沒有必要補充大面積的珊瑚覆蓋。

相反，創(chuàng)建一個戰(zhàn)略性位置較少的幼蟲生產(chǎn)中心網(wǎng)絡(luò)可能就足夠了，其中包含選擇性繁殖的高密度珊瑚，以最大限度地提高受精成功率。這些中心將用于播種其他珊瑚礁，并可以為有針對性的行動提供更多的親魚。

仍需要更多的研究和開發(fā)，許多關(guān)鍵問題仍未得到解答。需要種植多少珊瑚才能達到預(yù)期的效果？我們能否確保沒有可能損害種群 （迄今為止的證據(jù)表明這不是一個很大的風(fēng)險）嗎？一旦添加到野外，我們?nèi)绾伪苊膺x定性狀的稀釋？我們?nèi)绾巫畲蠡瘜x擇的反應(yīng)？

鑒于海洋變暖的速度，輔助進化的優(yōu)化與實現(xiàn)需要盡快發(fā)生，他們才有機會成功，即使只是小規(guī)模的。最重要的是，珊瑚礁的生存仍然取決于緊急的氣候行動。

利亞姆·拉克斯， 氣候變化生態(tài)學(xué)與進化博士后研究助理，紐卡斯爾大學(xué);Adriana Humanes， 紐卡斯爾大學(xué)珊瑚礁生態(tài)學(xué)博士后研究助理，紐卡斯爾大學(xué)和詹姆斯·蓋斯特，珊瑚礁生態(tài)學(xué)讀者，紐卡斯爾大學(xué)

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