Pembiakan selektif berhasil, namun aksi cepat untuk mengatasi perubahan iklim masih diperlukan untuk menyelamatkan terumbu karang, demikian laporan LIAM LACHS, ADRIANA HUMANES dan JAMES GUEST dari Universitas Newcastle
Kelompok penelitian kami telah membudidayakan karang yang mampu bertahan hidup lebih baik dari gelombang panas laut. Pekerjaan kami, yang sekarang diterbitkan di Alam Komunikasi, menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk meningkatkan toleransi karang terhadap panas bahkan dalam satu generasi.
Baca juga: Kantong karang yang tangguh menghibur para peneliti
Kami melakukan ini dengan menggunakan pembiakan selektif: sebuah teknik yang digunakan oleh manusia selama ribuan tahun untuk menghasilkan hewan dan tumbuhan dengan karakteristik yang diinginkan. Pembiakan selektif adalah bagaimana manusia mengubah anjing seperti serigala menjadi anjing ras St. Bernard, Chihuahua, dan segala sesuatu di antaranya.
Kini, pembiakan selektif tengah dipertimbangkan sebagai alat untuk konservasi alam, khususnya untuk terumbu karang. Coralassist Lab (di mana kami menjadi bagiannya) dan Palau International Coral Reef Centre telah berupaya secara khusus untuk bertahan hidup dari gelombang panas karang. Hasil terbaru kami merupakan puncak dari kerja keras selama tujuh tahun.
Gelombang panas laut memicu pemutihan karang dan kematian massal, dengan tahun 2023-2024 ditetapkan sebagai tahun terburuk peristiwa pemutihan massal global keempatMetode evolusi berbantuan – seperti pembiakan selektif – bertujuan untuk meningkatkan adaptasi alami guna memberi waktu bagi karang dalam menghadapi perubahan iklim.
Namun, peningkatan toleransi terhadap panas pada karang hasil pembiakan selektif kami hanya sekadar sederhana jika dibandingkan dengan intensitas gelombang panas laut yang diperkirakan terjadi di masa mendatang.
Meskipun pembiakan selektif dapat dilakukan, kemungkinan besar itu bukan obat mujarab. Kita masih perlu mengatasi penyebab pemutihan karang massal dengan mengurangi emisi gas rumah kaca untuk mengurangi pemanasan dan memberi waktu bagi program evolusi terbantu agar dapat berjalan.
Cara membudidayakan karang agar tahan terhadap panas
Langkah pertama adalah menentukan toleransi panas dari banyak induk karang potensial di terumbu karang. Kemudian, kami memilih individu tertentu untuk membiakkan dua keluarga keturunan yang terpisah, yang dipilih untuk toleransi panas tinggi atau rendah. Kami membesarkan keturunan ini selama tiga hingga empat tahun hingga mereka mencapai kematangan reproduksi, dan kemudian menguji toleransi panas mereka.
Kami melakukan uji coba pengembangbiakan selektif untuk dua sifat berbeda, baik toleransi terhadap paparan panas yang singkat dan intens (suhu 3.5°C di atas normal selama sepuluh hari) atau paparan yang kurang intens tetapi jangka panjang yang lebih umum terjadi pada gelombang panas laut alami (2.5°C di atas rata-rata selama sebulan).
Hal ini memungkinkan kami memperkirakan heritabilitas setiap sifat, respons terhadap pemuliaan selektif, dan apakah kedua sifat tersebut memiliki dasar genetik yang sama.
Memilih induk yang memiliki toleransi terhadap panas tinggi, bukan yang rendah, akan meningkatkan toleransi keturunan dewasanya terhadap kedua sifat yang diuji.
Heritabilitas kira-kira 0.2 hingga 0.3 pada skala 0 hingga 1, yang berarti sekitar seperempat variabilitas dalam toleransi panas pada keturunan disebabkan oleh gen yang diwariskan dari orang tua mereka. Dengan kata lain, sifat-sifat ini memiliki dasar genetik yang substansial yang dapat digunakan untuk seleksi alam dan buatan.
Kami mengukur stres panas kumulatif dan toleransi dalam hal minggu pemanasan derajat (minggu °C), yang mencerminkan seberapa panasnya cuaca dan berapa lama cuaca tersebut berlangsung. Mengingat variabilitas sifat yang diidentifikasi pada karang tertentu ini, toleransi panas secara teori dapat ditingkatkan sekitar 1°C-minggu dalam satu generasi.
Namun, peningkatan tingkat ini mungkin tidak cukup untuk mengimbangi gelombang panas yang semakin intens. Bergantung pada tindakan iklim, intensitas gelombang panas diperkirakan akan meningkat dalam beberapa dekade mendatang sekitar 3°C-minggu per dekade, lebih cepat daripada peningkatan yang dicapai dalam penelitian kami.
Menariknya, karang yang dibiakkan secara selektif untuk toleransi stres tinggi, bukannya rendah, dan tahan stres jangka pendek, tidak lebih baik dalam bertahan hidup terhadap paparan stres panas jangka panjang.
Karena tidak terdeteksi adanya korelasi genetik, masuk akal bahwa sifat-sifat ini didorong oleh serangkaian gen yang independen, dan karang yang mampu bertahan hidup dari tekanan panas yang tajam dan singkat belum tentu merupakan yang terbaik dalam bertahan hidup dari gelombang panas laut jangka panjang.
Hal ini akan memiliki implikasi penting, karena pekerjaan seperti ini akan diuntungkan dengan pengujian yang murah dan cepat yang dapat secara efektif mengidentifikasi koloni karang yang tahan panas untuk berkembang biak. Namun, jika pengujian ini tidak dapat memprediksi koloni karang mana yang akan bertahan hidup dari gelombang panas selama sebulan, hal ini akan menjadi tantangan serius.
Meningkatkan pemuliaan selektif
Karena memungkinkan untuk membiakkan karang secara selektif agar lebih tahan terhadap panas, langkah selanjutnya adalah melakukan uji coba skala besar di alam liar. Ini mungkin memerlukan sejumlah besar karang yang dibiakkan secara selektif untuk disebarkan, mungkin dengan menabur benih karang secara langsung di terumbu karang, atau menanam karang yang dibesarkan di fasilitas akuakultur.
Agar ini berhasil, karang yang ditanam harus dapat bereproduksi sendiri dan berkontribusi pada kumpulan gen populasi liar. Melakukan hal ini dalam skala yang sangat besar akan menjadi tantangan, tetapi mungkin tidak perlu untuk mengisi kembali tutupan karang di area yang luas.
Sebaliknya, mungkin cukup dengan membuat jaringan pusat produksi larva yang lebih sedikit dan berlokasi strategis, yang berisi karang yang dibiakkan secara selektif dengan kepadatan tinggi untuk memaksimalkan keberhasilan pembuahan. Pusat-pusat ini akan berfungsi untuk menyemai terumbu karang lain dan dapat menyediakan lebih banyak induk untuk tindakan yang ditargetkan.
Masih banyak lagi penelitian dan pengembangan yang diperlukan, dengan banyak pertanyaan penting yang belum terjawab.
Berapa banyak karang yang perlu ditanam kembali agar mendapatkan efek yang diinginkan? Dapatkah kita memastikan bahwa tidak ada pengorbanan yang dapat membahayakan populasi?bukti sejauh ini menunjukkan bahwa ini bukan risiko besar)? Bagaimana kita dapat menghindari pengenceran sifat-sifat tertentu setelah ditambahkan ke alam liar? Bagaimana kita dapat memaksimalkan respons terhadap seleksi?
Mengingat laju pemanasan laut, optimasi dan implementasi evolusi berbantuan harus segera terjadi agar mereka memiliki peluang untuk berhasil, meskipun hanya dalam skala kecil. Yang terpenting, kelangsungan hidup terumbu karang masih bergantung pada tindakan iklim yang mendesak.
Tidak punya waktu untuk membaca sebanyak yang Anda mau tentang perubahan iklim? Dapatkan rangkuman mingguan pemenang penghargaan kami di kotak masuk Anda. Setiap hari Rabu, editor lingkungan The Conversation menulis Imagine, sebuah email singkat yang membahas lebih dalam tentang satu iklim saja isu. Bergabunglah dengan 35,000+ pembaca yang telah berlangganan sejauh ini.
LIAM LACHS, Rekan Peneliti Pascadoktoral dalam Ekologi Perubahan Iklim & Evolusi; ADRIANA MANUSIA, Rekan Peneliti Pascadoktoral dalam Ekologi Terumbu Karang dan James Tamu, Pembaca di Ekologi Terumbu Karang, semua di UNIVERSITAS NEWCASTLE. Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Juga di Divernet: PARA ILMUWAN MENEMUKAN TERUMBU KARANG YANG TAHAN PANAS YANG TERSEMBUNYI DI DEPAN MATA, PENINGKATAN KETAHANAN PANAS YANG BESAR DARI SUPER-CORAL SECORE, TERUMBU KARANG PASIFIK TERPENCIL MENUNJUKKAN KEMAMPUAN UNTUK MENGATASI PEMANASAN LAUT, MODEL 3D DIGITAL KAMI DAPAT MEMBANTU MENGHIDUPKAN KEMBALI TERUMBU KARANG YANG BESAR