サンゴ礁の回復力

サンゴ礁の回復力とは、嵐や白化現象などの自然および人為的撹乱から回復するサンゴ礁の生物学的能力です。 ^[1]回復力とは、変化に抵抗または適応することで主要な機能を維持し、圧力やストレスを克服する生物学的または社会的システムの能力を指します。^{[2]サンゴ礁の耐性は、サンゴ礁が}海洋化学、海面、海面温度の変化にどれだけ耐えられるかを測定します。^{[3]サンゴ礁の抵抗と回復力は、}海洋酸性化の影響からのサンゴ礁の回復における重要な要素です。自然なサンゴ礁の回復力は、サンゴ礁の回復モデルとして、また海洋保護区（MPA）での管理の機会として使用できます。

多くのサンゴは、光合成による栄養素の摂取を褐虫藻と呼ばれる共生藻に依存しています。サンゴは、総栄養の約60～85%を共生褐虫藻から得ています。^[4]海面温度がわずかに上昇すると、褐虫藻が死滅することがあります。宿主のサンゴは褐虫藻を失うと白化します。遺伝子グループ（系統群A～H）によって決まる共生細菌の違いが、サンゴの耐熱性を説明する可能性があります。^[5]研究により、一部のサンゴには耐熱性のある褐虫藻の系統群が含まれていることが示されています。主に系統群Dの共生細菌と、特定の種類の耐熱性系統群Cの共生細菌を飼育しているサンゴは、同じストレス要因を経験している他のサンゴほど深刻な白化を回避できます。^[6]科学者たちは、サンゴの耐熱性が共生菌の混合や移行によるものか、それとも耐熱性があるタイプの褐虫藻と耐熱性がないタイプの褐虫藻の違いによるものか、まだ議論を続けている。複数のタイプの褐虫藻を宿すサンゴの種は、1～1.5℃の温度変化に耐えることができる。^[6]しかし、複数のタイプの褐虫藻を宿すことが知られているサンゴの種はほとんどない。サンゴの白化現象が複数回起こった後、サンゴには系統Dの共生菌が含まれる可能性が高くなる。^[6]

地中海産サンゴの一種Oculina patagonicaに関する研究^[7]では、サンゴの骨格に内生藻類が存在すると、白化後の回復につながる追加エネルギーを提供できる可能性があることが明らかになっています。 ^[8]白化時には、褐虫藻が失われるとサンゴ組織に吸収される光の量が減少し、より多くの光合成活性放射線がサンゴの骨格に浸透できるようになります。サンゴの骨格に含まれる光合成活性放射線の量が増えると、内生藻類のバイオマスと光合成産物の生産が増加します。^{[8]白化時には、褐虫藻のエネルギー入力が減少するにつれて、}光栄養性内生藻類のサンゴ組織へのエネルギー入力が増加します。この追加エネルギーにより、白化現象後のO. patagonicaの生存と急速な回復を説明できます。^[8]オーストラリア研究評議会による研究では、成長の早いサンゴの減少は、残っているサンゴの回復力を低下させる可能性があると提案されています。この研究はカリブ海とインド太平洋の両方で行われ、草食化のプロセスと藻類の大量発生率などいくつかの要因に基づいて、後者は前者よりも回復力が高い可能性があるという結論に達しました。^[9]

サンゴの白化は、サンゴ礁へのストレスがもたらす大きな影響です。顕著な温度変化、汚染、その他の環境条件の変化による白化現象はサンゴの健康に有害ですが、ストレスが慢性的でなければ、サンゴは白化現象から回復することができます。^[10]サンゴが長期間の深刻なストレスにさらされると、栄養分を供給するためサンゴの生存に不可欠な褐虫藻が失われ、サンゴが死ぬことがあります。^[11]サンゴの白化、劣化、死は、周囲の生態系と生物多様性に大きな影響を与えます。サンゴ礁は、サンゴ礁の健康を維持するためにさまざまなサービスを提供する無数の生物を宿す、重要で多様な生態系です。たとえば、ブダイなどの草食サンゴ礁の魚は、大型藻類のレベルを維持しています。海藻の維持は、サンゴなどの基質探索生物が定着して繁殖するための空間競争を減らすのに役立ち、より強くて回復力のあるサンゴ礁を作ります。^[12]しかし、サンゴが白化すると、生物はサンゴ礁の生息地を離れることが多く、その結果、以前は提供していたサービスが失われます。サンゴ礁はまた、世界中の多くの人々に食料を提供するなど、多くの生態系サービスを管理しています。彼らは漁業用のサンゴ礁に依存して自給自足しています。サンゴのいくつかの種は、短期間の海面温度の上昇に耐えられるという証拠があります。^[13]

病気や嵐などの自然の力はサンゴを劣化させます。微生物病原体によって引き起こされるサンゴの病気の頻度は長年にわたって増加しており、サンゴ礁の死滅に寄与しています。^[14]細菌、真菌、ウイルス、寄生虫による感染は、生理学的および形態学的影響をもたらす可能性があります。最も一般的なサンゴの病気には、黒帯病、白痘病、白疫病、白帯病などがあり、いずれも組織の劣化とサンゴ骨格の露出を伴います。^[15]これらのような病気は健康なサンゴ礁に急速に広がる可能性があり、嵐などの撹乱による被害を受けやすくなる可能性があります。サイクロンやハリケーンなどの嵐は、サンゴ礁に機械的な破壊を引き起こし、堆積物の変化を引き起こす可能性があります。^[16]これらの撹乱によって生じる強い波がサンゴを襲い、サンゴが剥がれる原因となるだけでなく、サンゴ礁が流出した堆積物や淡水と接触する原因にもなります。

人為的な力がサンゴ礁の劣化に寄与し、その回復力を低下させています。サンゴを劣化させる人為的な力には、汚染、沿岸開発による堆積物、化石燃料の排出増加による海洋酸性化などがあります。炭素排出により、海洋表層水が温まり酸性化します。^[17]化石燃料の燃焼により、二酸化炭素などの温室効果ガスが大気中に排出されます。海洋は排出された二酸化炭素の一部を吸収し、海洋で起こる自然のプロセスに悪影響を及ぼします。海洋の酸性化により海水のpHが低下し、サンゴの発達に不可欠な炭酸カルシウム構造の形成に悪影響を及ぼします。^{[18]沿岸地域の開発により、化学物質や}栄養素の汚染が周囲の水域に流出する可能性があります。栄養素の汚染により、水生植物が過剰に繁殖し、サンゴと空間、栄養素、その他の資源をめぐって競争する能力が高まります。^[19]乱獲もサンゴ礁に壊滅的な影響を及ぼす可能性があります。サンゴ礁は食糧安全保障を担っているため、乱獲されることが多く、サンゴ礁の生態系は損傷後に回復できないことがあります。^[20]漁業活動は、網、釣り糸、罠などの漁具によって引き起こされる損傷を通じてサンゴ礁に直接的な害を及ぼす可能性があるため、修復は困難な場合があります。さらに、サンゴ礁に貴重なサービスを提供する草食魚の減少など、海洋生物の顕著な変化は、生態系全体の機能を低下させる可能性があります。^[21]サンゴ礁を劣化させるもう1つの人為的要因は、底引き網漁です。これは、サンゴ礁の生息地やその他の底質に生息する生物を海底から削り取る漁法です。底引き網漁は物理的な破壊とストレスをもたらし、サンゴが壊れて褐虫藻が排出されます。底引き網漁と同様に、漁業に使用される岩礁へのアンカーリングは、アンカー、ケーブル、チェーンの重量により、これらの脆弱なサンゴ礁に物理的な損傷を与える可能性があります。^[22]サンゴ礁が岩礁へのアンカーリングなどの物理的な損傷に定期的にさらされると、海洋酸性化に対する回復力が低下する可能性があります。エコツーリズムは、サンゴ礁の劣化に寄与するもう1つの人為的要因です。エコツーリズム中、人間は誤ってサンゴ礁に触れたり、汚染したり、サンゴ礁の一部を破壊したりすることでサンゴにストレスを与え、侵入者と戦おうとしてサンゴの白化を引き起こすことがよくあります。^[23]しかし、エコツーリズムは人間がサンゴに触れるほど近くにいる場合にのみ有害であるわけではない。日焼け止めに含まれる有害な化学物質や観光産業によって引き起こされる堆積物など、直接的ではない影響も、取り返しのつかない影響を及ぼす可能性がある。^[23]

サンゴの白化を防ぐために、科学者たちは、複数の種類の褐虫藻を宿すことができるサンゴに、耐熱性の褐虫藻を「植える」実験を行っています。^[1] MPAは、サンゴ礁の「免疫システム」を改善し、白化後のサンゴ礁の回復を促進するために、サンゴ礁回復力管理技術を適用し始めています。^[3]

ネイチャー・コンサーバンシーは、サンゴ礁の回復力の管理と促進に役立つモデルを開発し、継続的に改良しています。このモデルはサンゴ礁の回復力を保証するものではありませんが、従うべきわかりやすい管理モデルです。このモデルで概説されている原則は次のとおりです。^[3]

• 代表と複製: サンゴの生存は、MPA ネットワーク内で回復力のある種と生息地を代表し、複製することで確保されます。MPA の管理において回復力のある種が存在することは、サンゴを白化現象やその他の自然障害から保護するのに役立ちます。
• 重要地域: 保全優先地域では、サンゴ礁再生のための幼生発生源や魚の産卵のための生育生息地など、重要な海洋地域を保護します。
• 連結性: サンゴ礁と周囲の生息地との連結性を維持することで、健全なサンゴ群集と魚類の生息地が確保されます。
• 効果的な管理: 回復力に基づく戦略は、脅威を軽減して健全なサンゴ礁を維持することに基づいています。MPA の効果的な管理を測定することで、適応的な管理が可能になります。

科学者たちはまた、スミソニアン国立動物園・保全生物学研究所が、リバイブ・アンド・リストアと呼ばれる保全団体の資金提供を受けて、新しい技術を開発しました。この技術は冷凍保存と呼ばれ、サンゴの断片全体を凍結および解凍することで、サンゴ種の減少を遅らせ、損傷したサンゴ礁を回復させます。これまでのサンゴの冷凍保存技術は、主に精子と幼生を凍結することに依存しており、産卵イベントは年に数日しか発生しないため、収集が困難でした。この以前の技術はまた、頻繁な海洋熱波と温水によりサンゴが生物学的ストレスを受け、生殖組織が弱くなりすぎて凍結または解凍できなくなるため、困難でした。新しい技術はより簡単で、より迅速に機能します。特定の種が産卵してサンゴの生殖組織にストレスを与えるのを待つのではなく、研究者と保護活動が年間を通じて作業できるためです。^[24]科学者たちはまた、エネルギー貯蔵量とサンゴの摂食についてより深く調査しました。動物プランクトン、ブラインシュリンプ、藻類を食べることは、気候変動の厳しい影響に対する緩衝材として機能する可能性がある。サンゴに餌を与えると、サンゴの組織バイオマスとエネルギー貯蔵量を維持し、窒素含有量を高めることができるため、褐虫藻の濃度が高まり、光合成が促進される。^{[25] [26]}また、餌を与える割合が増加すると、白化して回復しつつあるサンゴの特定の種が、毎日の代謝エネルギー必要量を超える可能性がある。これらの結果は、CHAR（動物の毎日の呼吸に対する従属栄養的に獲得した炭素の寄与率）能力の高いサンゴ種は、白化現象に対してより回復力があり、優勢種となり、影響を受けたサンゴ礁を絶滅から守るのに役立つ可能性があることを示唆している。^[27]

• オリバー、トーマス・アンドリュー（2009） 「気候変動に対するサンゴ礁の適応におけるサンゴの藻類共生者の役割」ProQuest。ISBN 978-0-549-98995-0。 

• サンゴ礁の回復力 –ザ・ネイチャー・コンサーバンシーのサンゴ礁保護サイト