保持珊瑚礁存活的八种创新技术人工神经网络

保持珊瑚礁存活的八种创新技术人工神经网络


在过去的几十年中,我们已经听到很多关于珊瑚礁迅速而戏剧性丧失的信息。据一些估计,仅在过去的30年中,全球多达一半的珊瑚已经消失。到2016年,澳大利亚大堡礁的部分地区的珊瑚损失了70%以上,一些科学家称珊瑚损失为灭绝事件。

珊瑚礁之所以重要,不仅是因为它们是人类浮潜和潜水的绝佳地方。它们也是生物多样性的热点:“世界观察研究所说,”所有海洋鱼类中有四分之一居住在珊瑚礁中,有5亿人依靠这些’水下雨林’谋生。”

迅速的珊瑚流失和礁石重要性的令人不安的组合意味着研究人员正在努力寻找一种使珊瑚存活的方法-这很棘手,因为珊瑚根据它们所在的位置面临着不同的威胁。在某些地方,威胁是水污染,而在另一些地方,则是气候变化引起的海水变暖带来的热应力,而海洋酸化则在其他地方杀死了珊瑚。这些问题中的任何一个或全部都给珊瑚带来了压力,削弱了他们的免疫系统,更容易被疾病杀死。

如今,科学家们正在争先恐后地拯救地球上剩余的珊瑚礁,进行集思广益并测试各种策略。这些想法中有许多是在美国国家科学,工程和医学研究院于2018年11月和2019年6月发布的一对报告中收集的。正如报告所指出的那样,人类的帮助可能为珊瑚礁“腾出时间”,但实际上拯救他们将需要解决他们面临的主要生存威胁:气候变化。

同时,这里有一些科学家正在考虑的策略,以帮助珊瑚生存和繁殖尽可能长的时间。

1.云增亮


增亮云层可以偏转有害的太阳辐射,从而保护珊瑚礁。 (照片:尼古拉斯·波伊佐特/ Shutterstock)

为了拯救海洋中的珊瑚礁,一位海洋学家正在向天空求助。悉尼大学的研究人员丹尼尔·哈里森(Daniel Harrison)正在研究一种称为“云增亮”的方法,该方法将利用云从本质上为珊瑚礁提供保护性屏障。

云增亮包括将海水泵送通过过滤器,并使用风扇将水喷向云层。水会在天空中蒸发,但是水中的盐粒会留在后面并与其他水凝结-因此使云看起来更明亮。从理论上讲,更明亮的云会使太阳光线偏转,这将使海水温度保持凉爽,从而有望防止珊瑚礁褪色和死亡。

哈里森在接受《悉尼先驱晨报》采访时说:“一个液滴产生了一个气溶胶粒子,然后粒子的大小增长了1500万倍,变成了云滴。”

哈里森在3月底进行的一项早期试验中说,结果“非常非常令人鼓舞”。

他告诉法新社:“所有的研究都是理论性的……因此,这绝对是世界上第一个真正走出去并真正尝试吸收海水并将其转变为云凝结核的世界。”

为了进行实验,他们使用了一个船上风扇,将盐晶体喷向空中。尽管结果令人鼓舞,但哈里森表示,他们还需要至少四年的研究来证明这一理论。

“如果它能像我们希望的那样运作良好,那么也许我们可以将漂白压力降低约70%……可能几乎是全部死亡率。”

2.利用声音的力量

最新的非传统解决方案涉及扬声器和一些欺骗手段。健康的礁石是相对嘈杂的地方,这些科学家利用它们的优势,在不健康的礁石环境中播放健康礁石的声音,以观察生态系统的反应。

来自埃克塞特大学,布里斯托大学,澳大利亚詹姆斯·库克大学和澳大利亚海洋科学研究所的国际研究人员小组在大堡礁进行了为期六周的实验,使用了这种“声学富集”技术。他们在自然通讯中发表了他们的工作。

令他们惊讶的是,它不仅使回来的鱼类数量增加了,而且留下的鱼类数量也增加了大约50%。

埃克塞特大学海洋生物教授斯蒂芬D辛普森(Stephen D. Simpson)是“健康的珊瑚礁非常嘈杂的地方-捕食虾的啪啪声和鱼的呼啸声形成了令人眼花combine乱的生物音景”。研究, 在大学的新闻稿中说。 “随着虾和鱼的消失,礁石在退化时会变成幽灵般的安静,但是通过使用扬声器恢复这种失去的音景,我们可以再次吸引幼鱼。”

3.辅助进化

珊瑚礁是各种海洋生物的家园。
可以在更热,更酸性的水中生存的珊瑚碎片被重新种植在珊瑚礁上,希望它们能够繁殖出新的珊瑚。 (照片:Debra James / Shutterstock)

这种方法使用珊瑚碎片,并依靠最适度的方法生存,重点是那些能够耐受,生存甚至在较热的酸性水中繁盛的珊瑚。

佛罗里达礁岛群中的一组科学家将珊瑚碎裂,然后将其浸入酸性热水罐中。幸存下来的碎片会附着在水下的人造“树”上,这样它们就可以继续生长,然后再移植回珊瑚礁。这是一个艰苦的过程,需要将每个单独的片段一次接一次移植。

他们的努力似乎正在取得回报。

美国国家海洋与大气管理局珊瑚礁监视项目的协调员马克·埃金对洛杉矶时报说:“它已经有所作为。” “有些地方已经有30多年没有分支珊瑚了,现在你出去看看海底,说,’哇,这看起来像以前一样。’”

4.水中繁殖

自2000年代初以来就一直在水中繁殖,它对于快速生长的珊瑚如鹿角和麋鹿珊瑚非常有效,它们自然分裂并在水柱中漂移,作为漂浮的蒲公英种子在陆地上的生根而扎根于新地区。但是,正如您在上面的视频中看到的那样,人类不是手动等待这种情况自然发生,而是人工进行破碎和重新种植。

大自然保护协会南佛罗里达州项目经理克里斯·伯格(Chris Bergh)说:“这项技术取得了成功的良好记录。”

5.换肤

有些珊瑚,例如脑珊瑚,可能需要100年才能长成一平方米。一种新技术涉及到将较大的一块巨石珊瑚中的一小部分种植起来,然后将其附着在旧的,漂白的基石上。

伯格说:“科学家们将它们粘在整个珊瑚头上,而不是碰触,就像发夹或草塞一样。不需要在每平方英寸上种植。”

由于自然的压力反应,小珊瑚比从头开始生长并更快地覆盖老珊瑚的表面。由于珊瑚的繁殖取决于大小而不是年龄,因此,年轻的珊瑚可以在更短的时间内达到成熟并开始繁殖。

6.遗传选择

红海珊瑚礁和鱼
科学家发现,红海中的珊瑚可能具有天然耐热性,并且能够承受比正常情况高几度的温度。 (照片:Svetlan / Shutterstock)

珊瑚已经存在了5亿年(相比之下,人类只存在了200万)。因此,在他们的DNA中,他们拥有应对变化的工具-只是没有现在发生的变化那么快。因此,科学家们一直去到珊瑚遭受虐待的地区,例如瓦胡岛(Oahu),一些珊瑚幸存下来的原始污水幸存下来,或者发生上述大规模漂白事件的澳大利亚,甚至红海(珊瑚生存率很高)温度-并收集剩余样品。

逆转座子,也称为“跳跃基因”,是复制和突变的基因。 2017年,沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的研究人员在珊瑚中共生藻类中发现了与耐热性相关的基因。从理论上讲,这些基因将使藻类更耐热,如果藻类能够在更高的温度下生存,人们希望珊瑚也将如此。

7.加电

在地球的某些区域,科学家们正在用Biorocks重建珊瑚礁,Biorocks是钢框架结构,通过框架产生的低电脉冲电压。电流通过海水并产生化学反应,该化学反应将石灰石矿物质包裹在珊瑚上,类似于幼小的珊瑚所形成的天然涂层。

“这些电流对人类和所有海洋生物都是安全的,”非营利组织吉利生态信托基金会(Gili Eco Trust)解释说,该基金会已在印度尼西亚各岛周围建立了100多个生物岩结构。 “原则上,对生物岩结构的大小或形状没有限制,如果资金允许,它们可以长数百英里。石灰石是硬珊瑚的最佳基质。”

根据非营利组织全球珊瑚礁联盟(Global Coral Reef Alliance)的说法,Biorock珊瑚礁有助于加快珊瑚的生长,并使它们对温度和酸度的上升更具抵抗力。

8.基因存储库

漂白珊瑚的悲剧之美。
这就是漂白珊瑚的样子。 (照片:Ethan Daniels / Shutterstock)

最坏的情况是,在接下来的50至100年中,我们将失去许多或全部珊瑚。我们需要为其遗传信息建立一个资料库,因此即使它们从野外消失,仍有恢复的可能性。

“我们需要收集这种遗传多样性,并试图在海洋中仍然存在大量多样性的同时提供帮助,”位于夏威夷卡尼奥赫的史密森尼自然保护生物学研究所的高级研究科学家玛丽·哈格多恩(Mary Hagedorn)告诉NPR科学星期五。

令人鼓舞的是,所有这些工作正在进行中。佛罗里达州萨拉索塔市Mote海洋实验室和水族馆总裁Michael P. Crosby对《纽约时报》说:“我们制造了这些问题。” “我们必须积极参与帮助珊瑚回来的活动。”

但是,尽管对珊瑚有了新的希望和行动,但现在减轻全球变暖和水污染显然会更简单(更不用说降低成本了)。

编者注:自2018年1月发布以来,本文已更新为新信息。

Starre Vartan( @ecochickie )在她环游世界探索新的文化和思想时涵盖了有意识的消费,健康和科学。

保持珊瑚礁存活的8种创新技术

由于对珊瑚礁的威胁因位置而异,因此科学家正在定制解决方案以帮助它们生存。





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