_ Ca schimbările climatice și poluarea pune în pericol recifele de corali, oamenii de știință îngheață corali pentru a repopula viitoarele oceane

Recifele de corali sunt unele dintre cele mai vechi și mai diverse ecosisteme de pe Pământ și printre cele mai valoroase. Ele hrănesc 25% din întreaga viață oceanică, protejează coastele de furtuni și adaugă miliarde de dolari anual economiei globale prin influențele lor asupra pescuitului, noilor produse farmaceutice, turismului și recreerii.

Astăzi, recifele de corali din lume sunt degradarea la ritmuri fără precedent din cauza poluării, a pescuitului excesiv și a practicilor distructive forestiere și miniere de pe uscat. Schimbările climatice determinate de activitățile umane încălzesc și acidifică oceanul, producând o criză de recif care ar putea duce la dispariția majorității coralilor în câteva generații.

Sunt biolog marin la Grădina Zoologică Națională și Biologie de Conservare a Smithsonian. Institut. Timp de 17 ani, am lucrat cu colegii pentru a crea un program științific global numit Reef Recovery Initiative, care își propune să ajute la salvarea recifelor de corali prin utilizarea științei crioconservării.

Această abordare nouă implică depozitarea și răcirea spermei de corali. și larvele, sau celulele germinale, la temperaturi foarte scăzute și ținându-le în biodepozitele guvernamentale.

Aceste depozite reprezintă un gard important împotriva dispariției pentru corali. Gestionate eficient, ele pot ajuta la compensarea amenințărilor la adresa recifelor Pământului la scară globală. Aceste active înghețate pot fi folosite astăzi, peste 10 ani sau chiar peste 100 de ani pentru a ajuta la reînsămânțarea oceanelor și la refacerea recifelor vii.

Crioconservarea este un proces de înghețare a materialului biologic, menținând în același timp viabilitatea acestuia. Aceasta implică introducerea de substanțe asemănătoare zahărului, numite crioprotectori, în celule pentru a ajuta la prevenirea formării letale de gheață în timpul fazei de îngheț. Dacă se face corect, celulele rămân înghețate și vii în azot lichid, neschimbate, timp de mulți ani.

Multe organisme supraviețuiesc prin ierni reci în natură devenind crioconservate în mod natural, pe măsură ce temperaturile din habitatele lor scad sub nivelul de îngheț. Două exemple care sunt comune în America de Nord sunt tardigradele — animale microscopice care trăiesc în mușchi și licheni — și broaștele de lemn.

Astăzi, tehnicile de crioconservare a coralilor se bazează în mare parte pe înghețarea spermei și a larvelor. Din 2007, am pregătit mulți colegi în crioconservarea coralilor și am lucrat cu ei pentru a conserva cu succes spermatozoizii de corali. Astăzi avem spermă de la peste 50 de specii de corali conservate în biodepozite din întreaga lume.

Am folosit acest spermă crioconservat pentru a produce noi corali în Caraibe printr-un proces selectiv de reproducere numit flux genetic asistat. Scopul a fost de a folosi spermatozoizi crioconservați și corali încrucișați care nu s-ar fi întâlnit neapărat unul pe altul – un tip de potrivire la distanță lungă.

Diversitatea genetică este menținută prin combinarea a cât mai mulți părinți diferiți pentru a produce noi pe cale sexuală. a produs descendenți. Deoarece coralii sunt cimentați pe fundul mării, atunci când numărul populației din zona lor scade, noi indivizi pot fi introduși prin crioconservare. Speranța este că aceste noi combinații genetice ar putea avea o adaptare care să ajute coralii să supraviețuiască schimbărilor în viitoarele oceane care se încălzesc.

Aceste studii asistate de flux genic au produs 600 de noi indivizi asortate genetic din coralul elkhorn amenințat Acropora palmata. La începutul anului 2024, în populația din Florida au rămas doar aproximativ 150 de indivizi de elkhorn în sălbăticie. Dacă li se oferă șansa, acești corali crescuți selectiv și ținuți în captivitate ar putea crește în mod semnificativ rezerva genetică de elkhorn sălbatic.

Conservarea celulelor spermatozoizilor și a larvelor este un gard important împotriva pierderii biodiversității și a disparițiilor speciilor. Dar putem colecta acest material doar în timpul evenimentelor trecătoare de depunere a icrelor, când coralii eliberează ovule și spermatozoizi în apă.

Aceste episoade au loc în doar câteva zile pe an — o fereastră de timp mică care ridică provocări logistice pentru cercetători și conservaționişti și limitează viteza cu care putem criobanca cu succes speciile de corali.

Pentru a complica și mai mult lucrurile, încălzirea oceanelor și valurile marine din ce în ce mai frecvente pot stresa biologic coralii. Acest lucru poate face ca materialul lor de reproducere să fie prea slab pentru a rezista rigorilor crioconservate și dezghețate.

Pentru a colecta materialul de corali mai rapid, dezvoltăm un proces de crioconservare pentru fragmente întregi de corali, folosind o metodă numită vitrificare izocorică. Această tehnică este încă în curs de dezvoltare. Cu toate acestea, dacă reușește pe deplin, va conserva fragmente întregi de corali fără a provoca formarea de gheață în țesuturile lor, producând astfel fragmente viabile după ce s-au dezghețat, care prosperă și pot fi plasate înapoi pe recif.

Pentru a fă acest lucru, deshidratăm fragmentul expunându-l la un cocktail crioprotector vâscos. Apoi îl punem într-un cilindru mic de aluminiu și scufundăm cilindrul în azot lichid, care are o temperatură de minus 320 de grade Fahrenheit (minus 196 Celsius).

Acest proces îngheață conținutul cilindrului atât de repede încât crioprotectorul formează un pahar transparent în loc să permită dezvoltarea cristalelor de gheață. Când vrem să decongelăm fragmentele, le punem câteva minute într-o baie de apă caldă, apoi le rehidratăm în apă de mare.

Folosind această metodă, putem colecta și crioconserva fragmente de corali pe tot parcursul anului, deoarece nu trebuie să așteptăm și să urmărim evenimente trecătoare de icre. Această abordare accelerează foarte mult eforturile noastre de conservare.

Protejarea cât mai multor specii posibil va necesita extinderea și împărtășirea științei noastre pentru a crea material de corali robust crioconservat și dezghețat prin metode multiple. Eu și colegii mei ne dorim ca tehnologia să fie ușoară, rapidă și ieftină, astfel încât orice profesionist să poată replica procesul nostru și să ne ajute să păstrăm coralii de pe tot globul.

Am creat un program de crioformare a coralilor bazat pe video, care include instrucțiuni pentru construirea de crio-congelatoare simple, imprimate 3D și au colaborat cu inginerii pentru a dezvolta noi metode care permit acum înghețarea sutelor de larve de corali pe plase metalice simple și ieftine. Aceste noi instrumente vor face posibil ca laboratoarele din întreaga lume să accelereze semnificativ colectarea coralilor de pe glob în următorii cinci ani.

Modele climatice recente estimează că, dacă emisiile de gaze cu efect de seră continuă nescăzut, 95% sau mai mult din coralii lumii ar putea muri până la mijlocul anilor 2030. Acest lucru lasă puțin timp prețios pentru a conserva biodiversitatea și diversitatea genetică a recifelor.

O abordare, care este deja în curs, este aducerea tuturor speciilor de corali în grija umană. Smithsonian face parte din Coral Biobank Alliance, o colaborare internațională pentru conservarea coralilor prin colectarea de colonii vii, schelete și mostre genetice și folosind cele mai bune practici științifice pentru a ajuta la reconstruirea recifelor.

Până în prezent, peste 200 de specii de corali , din aproximativ 1.000 de specii de corali duri cunoscute, și mii de colonii sunt sub îngrijirea umană în instituții din întreaga lume, inclusiv organizații legate de brațele americane și europene ale Asociației Grădinii Zoologice și Acvariilor. Deși acestea sunt clone de colonii din sălbăticie, acești indivizi ar putea fi introduși în sisteme de reproducere a coralilor care ar putea fi utilizați pentru crioconservarea ulterioară a larvelor lor asortate genetic. Alternativ, larvele lor ar putea fi folosite pentru proiecte de restaurare a recifelor.

Până când schimbările climatice vor fi încetinite și inversate, recifele vor continua să se degradeze. Asigurarea unui viitor mai bun pentru recifele de corali va necesita construirea de biomagazine de corali, înființarea de pepiniere pe uscat pentru a deține colonii de corali și pentru a dezvolta noi coloniști de larve și formarea de noi crio-profesioniști.

De zeci de ani, grădinile zoologice au folosit reproducerea în captivitate și reintroducerea pentru a proteja speciile de animale care au scăzut la niveluri extrem de scăzute. În mod similar, cred că soluțiile noastre noi pot crea speranță și pot ajuta la salvarea recifelor de corali pentru a reînsămânța oceanele noastre astăzi și pentru mult timp în viitor.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)