Protein-protein fluoresen semuanya bercahaya di karang-karang ini. Foto oleh Michael Lesser dan Charles Mazel, NOAA Ocean Explorer
Siapa pun yang melakukan scuba diving atau snorkeling di terumbu karang kemungkinan besar tidak akan pernah melupakan warna-warna mempesona dan bentuk duniawi lainnya dari komunitas bawah laut ini. Merupakan rumah bagi beberapa hotspot margasatwa paling beragam di dunia, terumbu karang bernilai $ 400 miliar per tahun dalam dolar turis dan dalam jasa ekosistem yang mereka sediakan, seperti melindungi pantai dari badai dan menyediakan habitat bagi ikan yang dimakan orang.
Namun fakta yang sudah diketahui adalah bahwa terumbu karang di seluruh dunia mengalami penurunan berkat polusi dan lautan yang memanas dengan cepat. Namun, menentukan bagaimana nasib karang - dan merancang langkah-langkah untuk melindunginya - membutuhkan cara untuk mengukur kesehatannya secara akurat. Para peneliti cenderung mengandalkan teknik invasif dan merusak untuk mengetahui bagaimana karang mengatasi, atau mereka melakukan pengecekan titik kasar untuk menentukan kesehatan karang berdasarkan warna karang saja. Tetapi sekarang, para ilmuwan telah mengumumkan metode baru untuk menentukan kesehatan karang yang bergantung pada pengukuran intensitas cahaya fluoresens karang.
Ya bercahaya. Karang secara alami menghasilkan protein-protein fluorescent yang memancarkan warna hijau yang menyeramkan ketika dilihat di bawah cahaya biru - hampir semua karang menunjukkan fenomena fisiologis ini.
"Ini adalah studi pertama yang mengikuti dinamika fluoresensi karang dan tingkat protein fluoresen selama tekanan suhu, dan menunjukkan bahwa fluoresensi karang dapat digunakan sebagai indikator awal stres karang, " kata Melissa Roth, ahli biologi kelautan di University of California, Berkeley (sebelumnya dari Scripps Institution of Oceanography di University of California, San Diego), dalam email. “Karena fluoresensi karang dapat diukur secara non-invasif di lapangan, itu bisa menjadi alat penting untuk pengelolaan terumbu karang, ” katanya. Roth dan koleganya Dimitri Deheyn menggambarkan temuan mereka minggu ini di Scientific Reports .
Sejauh mana koral bercahaya sangat tergantung pada kelompok organisme lain, alga dinoflagellate. Karang sebenarnya adalah kumpulan simbiotik dari dirinya sendiri dan alga dinoflagellate mikroskopis ini - dinoflagellata membantu karang mendapatkan nutrisi, yang pada gilirannya memicu pertumbuhan terumbu karang. Organisme kecil juga bertanggung jawab untuk memberikan warna khas kecoklatan pada karang.
Tetapi dinoflagellata dapat meninggalkan kapal karena tekanan seperti peningkatan suhu, sebuah fenomena yang dikenal sebagai pemutihan karang. Dibiarkan sendiri tanpa bantuan penutup dinoflagellate mereka, kulit putih alami karang menjadi terlihat jelas. Karang dapat hidup sebentar setelah eksodus dinoflagellate, tetapi tidak lama. Jika ganggang tidak kembali, karang akan mati.
Mengetahui hal ini, Roth dan Deheyn memutuskan untuk menyelidiki bagaimana fluoresensi karang dapat mencerminkan keadaan karang saat ini dan hubungan dinoflagellatnya. Mereka memilih untuk menggunakan Acropora yongei, karang bercabang umum, dalam percobaan mereka karena sering kali salah satu dari karang pertama menunjukkan tanda-tanda stres dan pemutihan di terumbu. Mereka menundukkan karang individu pada satu dari dua pengaturan eksperimental yang berbeda di lab mereka. Dalam beberapa wadah, mereka memukul karang dengan air dingin, dan yang lain mereka menyiram karang dengan air panas. Kelompok karang lain berfungsi sebagai kontrol. Kemudian mereka membiarkan karang menjadi acar di perairan yang diatur suhu mereka selama hampir tiga minggu.
Para peneliti menemukan korelasi berbeda antara tingkat pemutihan dan konsentrasi protein fluorescent karang, yang pada gilirannya menentukan kekuatan cahaya itu. Dalam 4 sampai 5 hari pertama, konsentrasi protein fluorescent dan pancaran karang yang dingin dan yang dipanaskan menurun. Tetapi pada akhir percobaan 20 hari, karang yang tertekan dingin telah menyesuaikan diri dan pulih ke tingkat normal fluoresensi. Di sisi lain, karang yang tertekan panas memutih dan mulai bercahaya lebih kuat, mungkin karena komunitas dinoflagellate mereka tidak lagi menghalangi fluoresensi yang mendasarinya. Seperti supernova sebelum keruntuhan terakhir bintang, karang mengirimkan aliran cahaya yang kuat tepat sebelum kematian mereka yang tak terelakkan.
Gambar-gambar karang di bawah cahaya putih (panel kiri) dan cahaya biru (panel kanan) menunjukkan bagaimana karang mengalami tekanan panas akhirnya memutih dan meningkatkan cahaya neon pada akhir percobaan. Foto oleh Melissa Roth, Laporan Ilmiah
Setelah mati, cahaya berhenti. Dalam sistem terumbu, karang putih tulang secara bertahap akan disamarkan oleh film ganggang hijau yang melapisi reruntuhan organisme yang sekarang sudah mati.
Begitu karang mulai memutih, pelestari lingkungan atau pengelola satwa liar memiliki sedikit pilihan untuk membantu terumbu ketika mereka mulai menurun dan seringkali akhirnya mati. Tetapi jika mereka menangkap masalah sebelumnya, mereka dapat mencoba membantu karang dengan strategi seperti naungan dengan struktur buatan atau sedimen, menambahkan antioksidan ke dalam air atau memperkenalkan dinoflagellata yang lebih sehat, meskipun studi ilmiah yang mengesahkan metode penyelamatan potensial ini sebagian besar masih kurang.
Temuan baru ini, Roth berharap, dapat digunakan untuk mencegah kehancuran terumbu karang, yang berfungsi sebagai semacam kenari di tambang batu bara untuk karang yang dalam kesulitan. "Manajer dapat fokus pada karang yang paling sensitif pada terumbu, seperti karang bercabang, dan mencari penurunan cepat dalam fluoresensi sebagai tanda awal stres, " kata Roth. Ini akan memberi mereka waktu sekitar satu minggu untuk mengambil tindakan sebelum pemutihan menyeluruh dimulai. "Pemutihan akan seperti serangan jantung, " jelasnya. "Anda lebih suka mendeteksi tanda-tanda tekanan darah tinggi atau penyumbatan arteri untuk mengatasi dan menghindari serangan jantung."
Manajer yang ingin memvisualisasikan kesehatan terumbu mereka dapat mengamati cahaya dengan menggunakan senter biru dan filter kuning di atas topeng snorkeling mereka, atau mereka dapat memfilmkan fenomena tersebut dengan kamera yang dilengkapi dengan fitur yang sama. Jika manajer memperhatikan penurunan awal dalam cahaya karang yang mengindikasikan masalah yang akan datang, misalnya, tindakan segera mungkin dapat diambil untuk mencoba dan menyelamatkan karang.
“Jadi idenya adalah bahwa kita dapat menggunakan fluoresensi karang sebagai indikator awal kesehatan karang sebelum pemutihan, yang sebenarnya dapat memberikan waktu bagi manajer untuk melakukan sesuatu jika mereka ingin mengambil tindakan untuk melindungi terumbu. Jelas itu mungkin sulit dalam skala besar, "jelasnya, seraya menambahkan bahwa" ketika terumbu karang terdegradasi sedikit yang tersisa, mungkin dilindungi lebih agresif. "
Penelitian lebih lanjut tentang bagaimana temuan ini mungkin berlaku untuk spesies karang lain diperlukan, tulis para penulis. Mereka juga berharap bahwa penelitian di masa depan akan menggabungkan biologi dengan teknik untuk membantu merancang sistem pencitraan digital yang lebih baik menangkap dan mengukur sejauh mana karang mengubah cahaya mereka.
