Watch Reef Coral Affiliations ، اداره ملی اقیانوسی و جوی ، تاونزویل ، کوئینزلند ، استرالیا ، آزمایشگاه ژئوفیزیک دریایی ، دانشکده مهندسی و علوم فیزیکی ، دانشگاه جیمز کوک ، تاونزویل ، کوئینزلند ، استرالیا

برنامه کشور فیجی ، انجمن حفاظت از حیات وحش ، سووا ، فیجی مؤسسه ملی تحقیقات آب و جوی ، همیلتون ، نیوزیلند وابستگی حفاظت از طبیعت ، هونولولو ، هاوایی ، ایالات متحده آمریکا

آزمایشگاه اکولوژی مکانی دریایی وابسته ، دانشکده علوم بیولوژیکی ، دانشگاه کوئینزلند ، سنت لوسیا ، کوئینزلند ، استرالیا

بخش وابستگی علوم زیست شناسی ، کالج شهر سانتا باربارا ، سانتا باربارا ، کالیفرنیا ، ایالات متحده آمریکا

علوم وابستگی+بخش دانش ، حفاظت بین المللی ، آرلینگتون ، VA ، ایالات متحده آمریکا

گروه وابستگی علوم زیست شناسی ، انستیتوی فناوری فلوریدا ، ملبورن ، فلوریدا ، ایالات متحده آمریکا

اولویت بندی شاخص های مقاومت کلیدی برای حمایت از مدیریت صخره های مرجانی در یک تغییر آب و هوای

• تیم R. مک کلاناهان ،
• Simon D. Doer ،
• جفری A. مینارد ،
• M. Aaron MacNeil ،
• نیکلاس A. جی. گراهام ،
• جوزف مینا ،
• اندرو سی بیکر ،
• Jahson B. Alemu I. ،
• ماریا بیگر ،
• استوارت جی کمپبل

• منتشر شده: 29 اوت 2012
• https://doi. org/10. 1371/joual. pone. 0042884

ارقام

خلاصه

مدیریت صخره های مرجانی برای مقاومت در برابر تغییرات آب و هوا یک مفهوم محبوب است اما اجرای آن دشوار بوده است زیرا شواهد علمی تجربی یا مورد ارزیابی قرار نگرفته اند یا گاهی اوقات از نظریه غیرقابل حمایت است ، که منجر به عدم اطمینان هنگام در نظر گرفتن روش ها و شناسایی صخره های اولویت می شود. ما از کارشناسان خواسته ایم و ادبیات علمی را برای راهنمایی در مورد عوامل مختلف جسمی و بیولوژیکی که بر توانایی صخره های مرجانی در مقاومت و بهبودی از اختلال آب و هوا تأثیر می گذارد ، مرور کردیم. یازده عامل اصلی برای اطلاع رسانی تصمیمات بر اساس مقیاس بندی شواهد علمی و دستیابی به کمیت عوامل مشخص شد. عوامل مهم در برابر مقاومت و بازیابی ، که مؤلفه های مهم تاب آوری هستند ، به شدت مرتبط نبودند و باید به طور مستقل ارزیابی شوند. فراوانی گونه های مرجانی مقاوم (تحمل به گرما) و تنوع دمای گذشته برای ارائه بیشترین مقاومت در برابر تغییرات آب و هوایی درک شد ، در حالی که میزان جذب مرجان و فراوانی کلان در فرایند بهبودی تأثیرگذار بود. بر اساس 11 عامل اصلی ، ما یک چارچوب مبتنی بر شواهد برای مقاومت در برابر تغییرات آب و هوا در یک منطقه حفاظت شده دریایی اندونزی آزمایش کردیم. نتایج حاکی از آن است که چارچوب وزنی شواهد ما از نظر توصیف تاب آوری و تمایز سایتهای اولویت ، بر روشهای موجود با وزن غیرقانونی بهبود یافته است. ارزیابی از این مفهوم پشتیبانی می کند که ، با وجود پیچیدگی اکولوژیکی بالا ، متغیرهای نسبتاً کمی قوی می توانند در تأثیرگذاری بر پویایی اکوسیستم مهم باشند. این اولین ارزیابی دقیق از عوامل ارتقاء مقاومت در برابر صخره های مرجانی بر اساس اهمیت درک شده ، شواهد تجربی و امکان سنجی اندازه گیری است. تفاوتهای کمی بین درک دانشمندان از اهمیت عامل و شواهد علمی موجود در نشریات ژورنال وجود دارد ، اما بیشتر قبل و بعد از مطالعات تأثیر برای آزمایش کامل اعتبار همه عوامل لازم است. روش های موجود در اینجا امکان سنجی و قابلیت دفاع از جمله معیارهای تاب آوری کلیدی در ارزیابی صخره های مرجانی و همچنین کاهش هزینه ها را افزایش می دهد. سازگاری ، مناطق حفاظت شده دریایی ، تنظیم اولویت ، مقاومت ، بازیابی.

استناد: McClanahan TR ، Doer SD ، Maynard JA ، MACNEIL MA ، Graham Naj ، Maina J ، et al.(2012) اولویت بندی شاخص های کلیدی مقاومت برای حمایت از مدیریت صخره های مرجانی در آب و هوای در حال تغییر. PLOS ONE 7 (8): E42884. https://doi. org/10. 1371/joual. pone. 0042884

ویراستار: Richard K. F. Unsworth، دانشگاه سوانسی، بریتانیا

دریافت: 29 اسفند 1390; پذیرش: ۲۲ تیر ۱۳۹۱; تاریخ انتشار: 29 اوت 2012

حق چاپ: © McClanahan و همکاران. این یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط Creative Commons Attribution License توزیع شده است که استفاده، توزیع و تکثیر نامحدود در هر رسانه را مجاز می کند، مشروط بر اینکه نویسنده و منبع اصلی درج شده باشند.

بودجه: این تحقیق با کمک های مالی بنیاد جان دی و کاترین تی مک آرتور به نویسنده اصلی حمایت شد و از حمایت انجمن حفاظت از حیات وحش (بررسی های Karimunjawa) و حفاظت از طبیعت برای حمایت نسبی از حضور در کنفرانس بهره برد. سرمایه گذاران هیچ نقشی در طراحی مطالعه، جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده ها، تصمیم گیری برای انتشار، یا تهیه نسخه خطی نداشتند.

منافع رقابتی: نویسندگان اعلام کرده اند که هیچ منافع رقیب وجود ندارد.

معرفی

صخره های مرجانی تحت یک اختلال اکولوژیکی بزرگ مرتبط با تغییرات آب و هوایی و تأثیرات انسانی هستند که ممکن است تغییرات را در میان اکوسیستم های کمتر حساس پیش بینی کند [1]. آیا صخره های مرجانی از طریق تغییرات آب و هوایی و تحت چه شرایطی باقی خواهند ماند؟آیا می توان از مدیریت محلی برای افزایش تاب آوری آنها استفاده کرد؟جامعه علمی صخره های مرجانی اغلب چنین سؤالاتی را می پرسد و احتمالاً برای سایر اکوسیستم های تحت تأثیر آب و هوا نیز کاربرد دارند (جدول 1). پاسخ به این سوالات متفاوت بوده است. برخی از محققان پیشنهاد می کنند که برای درک محرک های انعطاف پذیری به تحقیقات پایه ای بیشتری نیاز است، در حالی که برخی دیگر از دستکاری های تجربی یا پیش بینی های مدل برای پیشنهاد اقدامات خاص برای کمک به پشتیبانی از انعطاف پذیری صخره ها [2]، [3]، [4]، [5] برون یابی می کنند. علی رغم فوریت و کاربرد آشکار این توصیه ها، مشاهدات میدانی جنبه های مهم تاب آوری، مانند بازیابی، نشان می دهد که مشاهدات تجربی اغلب با نظریه ادعایی ناسازگار هستند [6]. این امر نیاز به ارزیابی فعلی و کامل عواملی را که برای حمایت از تاب آوری حیاتی تلقی می شوند، تحریک می کند.

اسلاید پاورپوینت تصویر بزرگتر TIFF تصویر اصلی جدول 1. پرسش ها و پاسخ های مطرح شده در این مطالعه.

تاب آوری زیست محیطی را می توان به عنوان ظرفیت اکوسیستم برای جذب اختلالات مکرر یا شوک تعریف کرد و در حالی که اساساً همان عملکرد و ساختار را حفظ می کند ، با تغییر سازگار شود [7] ، [8]. دو مؤلفه اصلی انعطاف پذیری مقاومت ، توانایی یک جامعه زیست محیطی برای مقاومت یا زنده ماندن از یک اختلال و بهبودی است ، میزان یک جامعه برای بازگشت به وضعیت اصلی خود [9] ، [10]. اگرچه انعطاف پذیری شامل پیچیدگی بسیار بیشتری از این است ، مانند پویایی غیرخطی (آستانه) و بازخورد تقویت کننده ، تصور می شود که مفاهیم مقاومت و بازیابی هم برای مدیریت ملموس و هم برای مدیریت هستند [11] و بنابراین تمرکز این ارزیابی است.

علیرغم شکاف بین تئوری انعطاف پذیری و مشاهدات میدانی ، سرعت سریع اختلال در تغییر آب و هوا باعث افزایش تقاضا برای راه حل های فوری و مداخله مدیریت در اکوسیستم های صخره های مرجانی شده است [12] ، [13]. به عنوان مثال ، گرم شدن اقیانوس در حال حاضر تأثیر و سازماندهی مجدد اکولوژی صخره های مرجانی در مقیاس وسیعی در اقیانوس هند غربی است [14]. تلاش هایی برای آگاهی از حفاظت و مدیریت از طریق شناسایی سایت هایی با مقاومت زیاد در برابر تغییر و بهبودی از اختلال انجام می شود [15] ، [16]. به عنوان مثال ، IUCN پروتکل را برای ارزیابی مقاومت در برابر صخره های مرجانی از این طریق برای تعریف اولویت های مدیریت تهیه کرده است [16]. اگرچه چنین فرآیندهای انتخاب سایت برای مدیریت مکانی مقاومت در برابر صخره های مرجانی بسیار مهم است ، اما معیارهای تجربی برای حمایت از این تصمیمات اندک است. بنابراین بسیار مهم است که جامعه علمی معیارهای انتخاب انعطاف پذیری را بر اساس وضعیت فعلی دانش تدوین می کند و اولویت های اصلی تحقیق را برای مطالعه آینده مشخص می کند.

با بررسی پاسخ صخره های مرجانی به اختلال در طیف وسیعی از شرایط گذشته اقیانوس شناسی و مدیریتی ، می توان معیارهای انتخاب سایت برای مقاومت در برابر صخره های مرجانی را تهیه کرد که نشان دهنده چگونگی اختلالات شناخته شده و شرایط محیطی محلی است که جوامع صخره ای فعلی را شکل داده است [13] ، [17]. شرایط مرتبط ممکن است شامل طیف وسیعی از عوامل فیزیکی مانند شرایط هیدروگرافی صخره و اتصال [6] ، [18] ، [19] باشد. عوامل بیولوژیکی مانند تنوع مرجان ، بیماری و گیاهخواری [20] ؛و عوامل زیستگاه مانند ورودی های مواد مغذی ، پیچیدگی زیستگاه و تأثیرات انسان [4] ، [21]. با این حال ، داشتن طیف گسترده ای از عوامل جسمی و بیولوژیکی به تنهایی برای تدوین معیارهای انتخاب مقاومت در برابر صدا کافی نیست. عوامل همچنین باید توسط علم با شواهد تجربی قابل توجهی پشتیبانی شوند ، که از قدرت شواهد ناشی از عوامل مرتبط با مقاومت و بهبودی برخوردار است.

در اینجا ما معیارهای انتخاب تجربی را برای اولویت بندی مدیریت و حفاظت از صخره های مرجانی در مواجهه با تغییرات آب و هوا تهیه می کنیم. این معیارها برای شناسایی صخره ها با بیشترین مقاومت در برابر اختلال در آب و هوا در نظر گرفته شده است تا مدیران محلی بتوانند از تداوم اکوسیستم های صخره های مرجانی محلی حمایت کنند. ما همچنین اولویت های اصلی تحقیق برای مقاومت در برابر صخره های مرجانی را بر اساس سطح اهمیت درک شده و زمینه های بحث و گفتگو در جامعه علمی صخره های مرجانی مشخص می کنیم.

نتایج و بحث

اهمیت درک شده و شواهد تجربی از عوامل تاب آوری

در بین کارشناسان صخره ها ، در مورد نمرات تاب آوری ترکیبی در بین عوامل ، توافق کلی وجود داشت (شکل S1) ، اما بین لیست عوامل رتبه برتر ده برای اهمیت درک شده مقاومت و برای بهبودی ، همپوشانی کمی وجود داشت. برای نشان دادن مؤلفه های متمایز مقاومت در برابر صخره ها (جدول 2 ، جدول 3). عوامل مقاومت در نظر گرفته شده مهمترین آنها شامل وجود گونه های مرجانی مقاوم در برابر استرس ، که کمتر در معرض مرگ و میر حرارتی قرار دارند [22]. وجود نمادهای مقاوم به استرس ، که در برابر استرس گرما آسیب پذیر نیستند [23] ؛و وجود تنوع دمای سالانه بالا بر روی صخره های داده شده ، که می تواند تحمل مرجان را نسبت به دمای غیر عادی تقویت کند [24].

اسلاید پاورپوینت تصویر بزرگتر TIFF تصویر اصلی جدول 2. اهمیت مقیاس یافته عوامل مقاومت. اسلاید پاورپوینت تصویر بزرگتر TIFF تصویر اصلی جدول 3. پارامترهای تخمین زده شده برای روابط تاب آوری دو متغیره.

مهمترین عوامل برای بهبود شامل سطح بالای استخدام مرجان برای پر کردن مکان های محروم است [25]. بستر مناسب برای شهرک و بقای مرجانی [26] ؛و پوشش کم کلان ، که به وفور می تواند به طور مستقیم مرجان ها را از بین ببرد ، رسوب تله ای را از بین ببرد ، از شهرک مرجان جلوگیری کند و بر فضای بنتیک مسلط شود [27] ، [28]. با هم ، فاکتورهای برتر نشان می دهد که انتظار می رود که بیشترین صخره ها از نظر ماهی و تنوع مرجان بالا باشند [29]. و اندک تأثیر انسان [30]. ده عامل بالاترین رتبه برای اهمیت درک شده همچنین با کسانی که دارای بالاترین شواهد تجربی هستند ، همپوشانی قابل توجهی (70 ٪) نشان داد ، نشان می دهد که عواملی که دانشمندان درک می کنند مهم هستند ، به طور کلی توسط ادبیات منتشر شده پشتیبانی می شوند. همانطور که در مورد اهمیت درک شده وجود داشت ، عواملی که نشان می دهد شواهد مقاومت در برابر مقاومت با افراد دارای شواهد برای بهبودی متفاوت است (جدول 3).

Identifying the top-ten ranked factors for resilience independently for perceived importance and scientific evidence, showed some overlap in factors, but produced a total list of 13 factors (Table 2). From this list, we only included factors that were considered feasible to assess (average feasibility scores>5) ، که منجر به لیست نهایی 11 عامل اصلی برای مدیریت و حفاظت از مقاومت ، از وجود مرجان های مقاوم در برابر استرس گرفته تا مناطقی از کاهش فشار ماهیگیری شد. با استفاده از فقط این لیست نهایی از 11 عامل اصلی ، ما یک چارچوب انتخاب سایت برای مدیریت تهیه کردیم.

برای محاسبه نمرات انعطاف پذیری برای یک صخره معین ، به هر یک از 11 عامل کلیدی یک مقدار مقیاس لیکرت 5 نقطه ای (0 و نه 5 بالاترین امکان) داده شد تا سطح عملکرد خود را تعیین کند و سپس با نمره شواهد خود وزن شود. این عوامل وزنی سپس در هر مکان به طور متوسط برای ارائه یک نمره مقاومت واحد که می تواند به راحتی در بین صخره ها مقایسه شود (متن S1) به طور متوسط انجام شد. بنابراین این چارچوب یک رویکرد عملی را نشان می دهد که مبتنی بر بهترین علم در دسترس برای شناسایی صخره ها است که به احتمال زیاد از طریق تغییرات آب و هوایی ادامه می یابد.

اطلاع رسانی به مدیریت صخره های مرجانی برای مقاومت در برابر تغییرات آب و هوا

دو رویکرد برای تنظیم اولویت های مدیریت و حفاظت برای حمایت از مقاومت طبیعی صخره های مرجانی استفاده شده است: اندازه گیری هرچه بیشتر متغیرها را اندازه بگیرید و سایتهایی را با بهترین مجموعه از ویژگی های مثبت انتخاب کنید. یا مجموعه ای از عوامل را با پشتیبانی علمی برای ارتقاء مقاومت اندازه گیری کنید. در حالی که رویکرد قبلی اخیراً اعمال شده است [16] ، ما معتقدیم که رویکرد دوم منجر به اتخاذ و موفقیت بیشتر در حمایت از مقاومت در برابر صخره های مرجانی خواهد شد زیرا مجموعه ای از عواملی را که هم قابل کنترل و هم قابل دفاع هستند ، اتخاذ می کند و بنابراین به احتمال زیاد خواهد بودپیاده سازی شده

ما رتبه بندی مبتنی بر شواهد خود را با رتبه بندی های تولید شده هنگام استفاده از پروتکل ارزیابی مقاومت IUCN 61 عاملی [16] برای پارک دریایی چند کاربردی کریموناوا ، در جاوا مرکزی ، اندونزی مقایسه کردیم (متن S1 ، شکل S2). ما نمرات رتبه بندی سایت تولید شده توسط هر چارچوب را برای تعیین اینکه آیا آنها نتایج مشابهی تولید کرده اند مقایسه کردیم و تشخیص داد که کدام طرح واضح ترین تمایز بین نمرات مقاومت در سایت را ارائه می دهد. رتبه بندی انعطاف پذیری در بین سایت ها (43 نفر) از نظر قابل ملاحظه ای متفاوت است ، با همبستگی اندکی بین آنها (COR = 0. 07) نشان می دهد که آنها نمایانگر دیدگاههای واگرا هستند که صخره ها به احتمال زیاد با تغییر آب و هوا ادامه می دهند (جدول S3 ، شکل 1A). علاوه بر این ، سیستم رتبه بندی IUCN 61 فاکتور گرایش مرکزی بالاتری نسبت به چارچوب مبتنی بر شواهد ما (شکل 1B) نشان می دهد که نمرات IUCN تمایل به رکود به سمت میانگین گروه خود دارد ، همانطور که انتظار می رود با درج تعداد زیادی ازعوامل بالقوه غیرقانونی.

اسلاید پاورپوینت تصویر بزرگتر TIFF تصویر اصلی شکل 1. رابطه بین IUCN و رتبه بندی مبتنی بر شواهد برای سایتهای کریموناوا ، اندونزی.

(الف) پراکندگی رابطه بین IUCN و رتبه بندی مبتنی بر شواهد برای ارزیابی میدانی سایتهای صخره های مرجانی ماهیگیری (سبز) و محافظت شده (قرمز) در کریموناوا. نمرات IUCN مبتنی بر 61 عامل بدون وزنی است در حالی که رتبه بندی مبتنی بر شواهد مبتنی بر 11 عامل وزنی است.(ب) پراکندگی رابطه بین استاندارد (نمره منهای میانگین نمره تقسیم شده بر دو برابر نمره انحراف استاندارد (SD)) IUCN و نمره مبتنی بر شواهد. ضرایب نمره تغییرات (CV ؛ SD/میانگین*100) در کنار هیستوگرام حاشیه نقشه برای نشان دادن گرایش های اصلی ارائه شده است.

در حالی که به طور شهودی جذاب است ، از جمله تعداد زیادی از عوامل در ارزیابی تاب آوری ممکن است غیر عملی و ناکارآمد باشد. گنجاندن عوامل بیشتر در یک چارچوب معین ، اهمیت هر عامل را در نتیجه نهایی کاهش می دهد و در خدمت بررسی های فشرده تر و پر هزینه تر منابع است و احتمال استفاده از آنها را کاهش می دهد یا در عمل استفاده می شود. در نتیجه ، ارزیابی انعطاف پذیری بهینه باید متناسب با مجموعه ای از عوامل کافی و نشان داده شده باشد که باعث حداکثر رساندن کارآیی و کاربرد رویکرد می شود. به این ترتیب ، چارچوب مبتنی بر شواهد ما پیشروی عمده ای را به سمت یک چارچوب ارزیابی بهینه برای ارزیابی برای صخره های مرجانی انجام می دهد. به روزرسانی های دوره ای که تحقیقات جدید را در بین متخصصان و شواهد ادغام می کند ، در آینده به تصحیح این رویکرد کمک می کند. علاوه بر این ، پس از استفاده از این عوامل برای شناسایی صخره های بالقوه انعطاف پذیر ، نظارت بر تغییر در طول زمان ، آزمایش های اضافی از ارزش این عوامل را در تأثیرگذاری بر مقاومت و بازیابی صخره ها فراهم می کند. اجماع ناشی از این مطالعه این است که ، در حالی که عوامل بالقوه زیادی در مقاومت در برابر اکوسیستم صخره های مرجانی وجود دارد ، در واقع فقط تعداد معدودی وجود دارد که شواهدی از اثرات قوی وجود دارد. این امر بر اجماع در حال توسعه در ادبیات اکولوژیکی گسترده تر است که اکوسیستم ها پیچیده هستند اما اغلب توسط چند متغیر قوی که در یک مقیاس معین کار می کنند کنترل می شوند [31] ، [32].

اولویت های تحقیق برای مقاومت در برابر صخره های مرجانی

ارزیابی های تاب آوری در آینده که منعکس کننده درک علمی در مورد صخره های مرجانی است ، شامل مناطق جدید و ناشناخته اکولوژی صخره های مرجانی خواهد بود. در حالی که برخی از مناطق بالقوه مهم ، مانند میزان ژنتیکی سازگاری ، فراتر از افق علمی فوری قرار دارند ، طرح امتیاز دهی ما بینشی در مورد عواملی که اولویت های تحقیق فعلی را تشکیل می دهند ، ارائه می دهد. برای برآورد این امر برای مقاومت ، بازیابی و مقاومت ، نمره اولویت تحقیق را به صورت جداگانه برای هر عامل محاسبه کردیم. این نمره بر اساس نسبت اهمیت به نمرات شواهد در بین 31 عامل پایه که در این کارگاه مهم تعیین شده و در برابر نمره اجماع علمی ترسیم شده است ، براساس ضریب متوسط تغییر (CV) برای اهمیت درک شده و شواهد تجربی از بین بررسی ، ترسیم شده است. پاسخ دهندگان (متن S1). این روش به طور موثری آن عواملی را که تصور می شود مهم هستند اما با شواهد تجربی کم در برابر سطح بحث و جدال در جامعه علمی نمونه برداری می کند. لازم به ذکر است که ارزیابی ما تعامل بین عوامل را مشخص نمی کند ، که ممکن است اهمیت آنها را تغییر دهد.

ترسیم پتانسیل تحقیق در برابر اجماع علمی سه زمینه مهم را برای تحقیقات مقاومت در برابر صخره های مرجانی در آینده نشان داد که می تواند در فرآیندهای فیزیکی و بیولوژیکی تقسیم شود (شکل 2). عوامل فیزیکی که نیاز به توجه به تحقیقات آینده دارند شامل اختلاط آب محور آب و اثرات نفوذ نور است. عوامل بیولوژیکی شامل اتصال ، رشد و توزیع اندازه مرجان ، تنوع گیاهخواری ، میزان بیوژنیک ، مناسب بودن بستر و اهمیت پیچیدگی توپوگرافی (جداول S1 و S2 توصیفاتی از هر یک از این متغیرها و ادبیات مربوطه را ارائه می دهد). مهمتر اینکه ، هیچ یک از 11 عامل اصلی از جمله مناطق تحقیق اولویت نبودند. اگرچه 11 عامل اصلی باید محور تحقیقات بیشتر کاربردی برای اهداف مدیریتی باشد ، تحقیقات اضافی باید به سمت عوامل کمتری که توسط این گروه شناسایی شده اند و روش IUCN که ممکن است اهمیت آن هنوز ناشناخته باشد ، هدایت شود.