英国ロードリスの構造的完全性に対する環境の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13473 (2023) この記事を引用

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サンゴ藻は、生物多様性のホットスポットである複雑な生息地を形成しています。 実験研究では、気候変動によりサンゴ藻の構造的健全性が低下することが示唆されています。 しかし、これらの実験には、局所的な形態の変動性や、生息地の形成を脅かすためにどの程度の構造変化が必要になるかについての情報が不足している。 ここでは、有限要素モデリングを使用して、過去 130 年間に収集された現代および歴史的標本における英国産の 4 種のサンゴ藻類の炭酸塩骨格の細胞構造と化学組成の変動を評価します。 細胞と鉱物の特性は、種内、遺跡間、時間の経過とともに大きく異なり、北方の分類群や歴史的資料と比較して、南方の種や現代の資料では細胞が構造的に弱いです。 しかし、強さの時間的な差は空間的な差よりも小さかった。 私たちの研究は、このグループの適応可能性を示す長期実験を裏付けています。 私たちの結果は、将来の人為的気候変動が南部の生息地の複雑性の喪失と、構造的に弱い南部の種の北部への拡大につながる可能性があることを示唆しています。

サンゴ藻は、中緯度から高緯度の棚海における重要な生息地形成者として認識されている石灰化赤色 (紅藻類) 大型藻類です。 これらの生物は、炭酸カルシウムの最も可溶性の多形体である高 Mg 方解石 2 を細胞壁内に沈殿させ、現在進行中および将来起こる可能性のある海洋酸性化に対してこれらの生物を脆弱にしています。 実験研究では、温暖化と CO2 増加条件が細胞サイズ 3、地球化学 4、分子結合 5 に悪影響を与えることが示されています。 細胞が大きくなり壁が薄くなると骨格が弱くなるため、化学組成、成長、石灰化の変化は構造の完全性と生息地の形成を制御する重要な要素です。 そのため、骨格の構造的完全性が弱まる可能性があると断片化が進み、生息地を形成する生態系機能が失われる可能性があります。

自由生活形態のサンゴ礁藻類であるロードリスは、重要な生息地の形成者であり、EU 法 (理事会指令 92/43/EEC) に基づいて保護されており、英国の多くの特別保護地域 (SAC) はロードリスによって生成される層に焦点を当てています。 したがって、ロードリスの内部構造の変化は、形成される生息地の構成と完全性に影響を及ぼします。 CO2 上昇に対するサンゴ藻の反応に関するほとんどの研究は短期的なものですが、個々の生物が長期的にどのように反応するかは大きく異なる可能性があります 3,7。 より長い時間スケールでの実験は、サンゴ藻の環境変化に応じた石灰化の短期的な減少が逆転する可能性があることを示唆しており 7,8、したがって、局所環境の変化に反応し順応するサンゴ藻の形態的可塑性を強調しています 7,9,10。 11. その結果、サンゴ藻はマグニチュード 5 よりも海洋酸性化の影響を受けやすいことが示唆されています。 サンゴ藻は、複数世代にわたる曝露後に、より低い pH レベルに耐えられるように適応できるという証拠も示しています 12。 これらの複合的な反応により、ロードリスは困難な条件下でも成長を続け、生息地形成者としての機能を維持できる可能性があります。 したがって、順化と適応の効果を組み込んだ長期的な現地調査は、構造の完全性と生息地の機能がどのような影響を受けるかについての洞察を提供することができます。

どのロードリス床でも複数のサンゴ藻類が見つかり、生息地の形成に貢献しています13。 そのため、気候変動に対する種特有の反応は絶滅や移動をもたらし、新たなニッチの形成につながる可能性があります。 甲殻類サンゴ藻では、海洋酸性化に対する形態に依存した反応が競争能力の変化を引き起こしている14。 したがって、気候変動や群集の動的な変化に対する将来の反応を予測する際には、種固有の反応を考慮する必要がある15。