在Swains海岛，美属萨摩亚的一个健康珊瑚礁。 NOAA / NMFS / PIFSC / CRED，海洋学团队。, CC BY
珊瑚礁是许多物种的家园，它们通常被称为“海洋热带雨林”。今天它们面临着一系列令人生畏的威胁，包括 海洋变暖和酸化, 过度捕捞 和 污染。 在世界范围内，超过三分之一的珊瑚物种都是 面临灭绝的危险.
我是众多科学家之一 研究珊瑚 找到帮助他们生存和恢复的方法。 正如国家科学，工程和医学院的最新报告所示，研究人员正在探索 许多不同的策略。 一些，例如使珊瑚更能容忍压力的管理育种，已经在小规模发展。 其他人，例如移动珊瑚来殖民新区域，尚未经过测试。
我自己的工作考察了珊瑚礁珊瑚物种的多样性是否可以帮助珊瑚生存和繁衍。 在今年早些时候发表的一项研究中，我的同事 马克海伊 我发现了证据 答案是肯定的。 这一发现有助于为更广泛的战略提供信息，使珊瑚礁在改变的海洋中更具弹性。
在本质上，越多越好
如果生态系统包含许多物种，那么它们是否比只有少数物种更健康？ 这是生态学中的一个核心问题。 一般来说，科学家们发现生态系统更加多样化 基础物种 - 那些 定义一个系统并与之密不可分，如森林中的树木 - 往往是 更健康，功能更好.
直到最近，还没有人将这项测试应用于珊瑚礁。 但我们确实知道，健康的珊瑚礁是多样的，结构复杂的生态系统以珊瑚为主。 相比之下，受到诸如压力等破坏的珊瑚礁 珊瑚褪色事件 往往变得简化，不那么多样化的景观，往往由海藻主导。
在我们的研究中，我们选择了位于南太平洋斐济主岛Viti Levu的西南海岸的珊瑚礁区。 沿海地区的许多珊瑚礁因过度捕捞和其他与人类有关的活动而严重退化，减少珊瑚覆盖并使海藻占主导地位。
太平洋上有数百种珊瑚物种，但在规模较小的情况下，我们在对我们现场退化的珊瑚礁进行的初步调查中发现只有5种或更少。 由于这些条件反映了全世界许多珊瑚礁发生的情况，我们认为它是一个理想的地方，可以测试珊瑚多样性是否对我们期望在未来的珊瑚礁上看到的“新常态”起作用。
过度捕捞强调的珊瑚礁可迅速成为海藻的主导。 某些类型的海藻会产生排斥珊瑚和鱼类幼虫的化学物质，这可能会阻止退化的珊瑚礁恢复。
水下花园
我们的团队在退化的珊瑚礁的海底上创建了48混凝土地块，作为实验珊瑚花园的基地。 我们创造了单一物种花园，每个花园都包含三种珊瑚物种中的一种 - Pocillopora damicornis，俗称花椰菜珊瑚; Porites cylindrica，又称黄指珊瑚; 和 鹿角珊瑚（Acropora millepora），被称为鹿角珊瑚的众多物种之一。 我们还种植了包含所有三种物种的混合花园。
我们选择这些珊瑚是因为它们在太平洋上的珊瑚礁中很常见，并且代表了不同的珊瑚家族，它们对各种有害干扰表现出不同的反应。 总之，每个花园都包含18珊瑚个体，共有864珊瑚。
A Porites cylindrica 珊瑚种植在我们的实验花园里。 每个珊瑚都使用环氧树脂嵌入倒置的汽水瓶颈部，这样我们就可以轻松地将它们从花园地块中取出或取下。 Cody Clements, CC BY-ND
为了评估珊瑚在生长过程中的表现，我们需要定期将它们从地块中移除。 因此，我们切掉了数百个苏打瓶的顶部，并在每个瓶子的倒置颈部用环氧树脂腻子种植了一个单独的珊瑚。 我们将瓶盖嵌入混凝土板中，这样我们就可以轻松拧下每个瓶颈，检查它所固定的珊瑚，然后将其拧回底座。 在16月份，我们对珊瑚进行了称重，并追踪了其他健康状况，包括组织死亡和有害海藻对每个花园的殖民化。
在斐济退化的礁石上的实验珊瑚花园。 融合了珊瑚物种的花园比仅含有一种珊瑚的花园表现得更好。 Cody Clements, CC BY-ND
我们一致发现，在混合物种园中种植的珊瑚比单种群地块中的珊瑚表现更好。 在四个月内，混合物种园中的珊瑚生长甚至超过了表现最佳的单一物种园。 这表明不同的物种可能以未知的方式相互受益，至少在珊瑚群落发育的早期阶段。
在我们的16月实验期间，单一和混合物种珊瑚园的例子。 在四个月时，混合物种花园以多种方式表现优于单一物种花园 - 平均增长速度甚至超过表现最佳的单一物种花园（鹿角珊瑚（Acropora millepora））。 到16个月，混合物种之间的增长相当 鹿角 花园，但单一物种园的总体表现仍然落后于混合物种。 Clements和Hay，2019, CC BY-ND
为什么更好？
接下来的问题是推动我们观察到的影响。 我们希望在未来的实验中研究一些线索。 例如，农民通常会观察到这一点 种植多种多样的作物有助于减少传染病的传播 个人之间。 珊瑚礁也是如此吗？
我们的初步调查结果为珊瑚礁的未来提供了关注和希望。 如果多样性是珊瑚福祉不可或缺的一部分，那么物种的持续丧失可能会导致这些生态系统的改变，从而导致珊瑚礁进一步衰退。 在“生态系统引擎”发生故障之前可以从“生态系统引擎”中删除多少部分？
那说，很多 国家科学院报告中的策略 涉及利用生物多样性 - 包括遗传和物种水平 - 以提高珊瑚礁的恢复能力。 例子包括人口之间的杂交珊瑚; 改变珊瑚基因，赋予它们新的功能，如更高的耐热性; 并将耐压珊瑚或珊瑚基因移动到新的位置。
技术的进步，如 从空中绘制珊瑚礁，也可以帮助研究人员评估珊瑚的健康状况并确定它们含有的物种。 该基线信息可能有助于更好地为管理和恢复工作提供信
珊瑚陷入困境，但他们还没有倒下。 也许利用剩余生物多样性的力量可以帮助他们获得战斗机会。
关于作者
科迪克莱门茨，博士后研究员， 佐治亚理工学院
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