Denne forskning blev finansieret af Ministeriet for Videnskab og Teknologi (Taiwan), bevillingsnumre MOST 111-2611-M-291-005 og MOST 111-2811-M-291-001.

1. Hængende koralkolonieri ex situ akvakulturtanke
<ol><li>Placer en hakket stang (længde x bredde x højde: 75 cm x 1 cm x 3 cm), i det følgende benævnt en "hængende stang", på tværs af kulturtanken som forberedelse til ophængning af koralkolonierne. BEMÆRK: Den hængende stang, der blev brugt i dette eksperiment, var specialfremstillet, men et simpelt PVC-rør med fremspringende skruer (dvs. til at fungere som hak) ville være tilstrækkeligt, så længe det kan placeres på en s...

Ex Situ Culture of Pocillopora acuta and Effective Feeding Techniques

Denne foreløbige vurdering af effekten af temperatur og fodring på koralreproduktion afslørede forskelle i reproduktiv produktion og timing blandt kolonier dyrket under forskellige behandlingsbetingelser. Endvidere blev det konstateret, at fodring af Artemia nauplii til koralkolonier syntes at være effektiv ved relativt kølige (24 ° C) såvel som varme temperaturer (28 ° C). Disse kombinerede resultater fremhæver anvendeligheden af disse enkle teknikker til fodring og dyrkning af reproduktion af scleract...

Mange koralrevsøkosystemer globalt går tabt og forringes som følge af stress ved høje temperaturer drevet af klimaændringer 1,2. Koralblegning (dvs. nedbrydningen af koralalgesymbiosen3) blev betragtet som relativt sjælden i de sidste4, men forekommer nu hyppigere5, med årlig blegning forventes at forekomme i mange regioner i midten til slutningen af århundredet 6,7. Denne afkortning af mellemperioden mellem blegningshændelser kan begrænse revenes modstandsdygtighed8. De direkte virkninger af stress ved høje temperaturer på koralkolonier (f.eks. vævsskade9; energiudtømning10) er uløseligt forbundet med indirekte virkninger på revniveau, hvoraf en reduktion i reproduktions-/rekrutteringskapaciteten giver anledning til særlig bekymring11. Dette har ansporet til en række anvendt forskning, der f.eks. undersøger aktiv in situ-forbedring af rekruttering (f.eks. revsåning12), nye teknologier til opskalering af koralrestaurering13 og simulering af reproduktive signaler for at fremkalde reproduktion i ex situ-systemer 14. Som supplement til disse aktive indgreb er den nylige anerkendelse af fordelene ved heterotrofisk fodring af koraller under stress ved høje temperaturer15 og udforskningen af den rolle, som fødevareforsyning kan spille i reproduktionen16.
Heterotrofisk fodring er kendt for at påvirke ydeevnen af koraller17 og har været specifikt forbundet med øget koralvækst18,19 samt termisk modstand og modstandsdygtighed20,21. Alligevel er fordelene ved heterotrofi ikke allestedsnærværende blandt koralarter22 og kan variere afhængigt af den type mad, der indtages 23, samt niveauet af lyseksponering24. I forbindelse med koralreproduktion har heterotrofisk fodring vist variable resultater, hvor observationer af højere25 såvel som lavere26 reproduktionskapacitet efter heterotrofisk fodring rapporteres. Indflydelsen af heterotrofisk fodring på koralreproduktion over et spektrum af temperaturer vurderes sjældent, men i den tempererede koral Cladocora caespitosa viste heterotrofi sig at være vigtigere for reproduktion under lavere temperaturforhold27. Der er sandsynligvis behov for en bedre forståelse af den rolle, som temperatur og fodring spiller for reproduktionsproduktionen, for at afgøre, om specifikke rev (f.eks. rev, der er forbundet med høj fødetilgængelighed28) har en højere rekrutteringskapacitet under klimaændringer.
I lighed med reproduktiv produktion forbliver effekten af temperatur og fodring på reproduktionstiming i koraller relativt underundersøgt, på trods af at synkronisering af reproduktion med abiotiske/biotiske forhold er en vigtig overvejelse for rekrutteringssucces i et varmere hav29. Varmere temperaturer har vist sig at resultere i tidligere reproduktion i koralvarmekonditioneringsundersøgelser udført i laboratoriet30, og dette er også blevet observeret i koraller indsamlet fra naturlige rev på tværs af sæson31. Men interessant nok blev den modsatte tendens for nylig observeret i fodrede koraller, der blev dyrket i løbet af 1 år i et ex situ gennemstrømningssystem (dvs. reproduktion fandt sted tidligere i månens cyklus ved køligere vintertemperaturer og senere i månens cyklus ved varmere sommertemperaturer)32. Dette kontrasterende resultat tyder på, at reproduktiv timing kan afvige fra typiske mønstre under forhold forbundet med rigelige energiressourcer.
Langsigtede kontrollerede eksperimenter under forskellige temperaturscenarier kan bidrage til en bedre forståelse af heterotrofiens indflydelse på reproduktion i scleractinian koraller. Opretholdelse af reproducerende koralkolonier under ex situ-betingelser for flere reproduktive cyklusser kan imidlertid være udfordrende (men se tidligere forskning32,33). Heri beskrives enkle og effektive teknikker til aktiv fodring (fødekilde: Artemia nauplii) og langsigtet dyrkning af en rugende koral (Pocillopora acuta) i et gennemstrømningsakvakultursystem; Det skal dog bemærkes, at alle de beskrevne teknikker også kan anvendes til recirkulation af akvakultursystemer. For at demonstrere disse teknikker blev der foretaget en foreløbig sammenligning af reproduktionsproduktionen og tidspunktet for koralkolonier holdt ved 24 °C og 28 °C under "fodret" og "unfed" behandling. Disse temperaturer blev valgt til at tilnærme havvandstemperaturer om henholdsvis vinter og sommer i det sydlige Taiwan30,34; En højere temperatur blev ikke valgt, fordi fremme af langsigtet ex situ-kultur snarere end at teste koralrespons på termisk stress var et primært mål for dette eksperiment. Endvidere blev tætheden af Artemia nauplii før og efter fodringssessionerne kvantificeret for at sammenligne gennemførligheden af heterotrofisk fodring ved begge temperaturbehandlinger.
Specifikt blev 24 kolonier af P. acuta (gennemsnitlig total lineær forlængelse ± standardafvigelse: 21,3 cm ± 2,8 cm) opnået fra gennemstrømningstanke på forskningsfaciliteterne på National Museum of Marine Biology & Aquarium, det sydlige Taiwan. Pocillopora acuta er en almindelig koralart, der besidder både en udsendt gydning, men typisk rugende reproduktionsstrategi35,36. Forældrekolonierne af disse koraller blev oprindeligt indsamlet fra udløbsrevet (21.931 ° E, 120.745 ° N) cirka 2 år tidligere til et andet eksperiment32. Derfor var de koralkolonier, der blev brugt i dette eksperiment, blevet opdrættet i hele deres liv under ex situ-kulturforhold; specifikt blev kolonierne udsat for omgivelsestemperatur og en 12 timer: 12 timers lys: mørk cyklus ved 250 μmol quanta m-2·s-1 og blev fodret med Artemia nauplii to gange om ugen. Vi erkender, at denne langsigtede ex situ-kultur kunne have påvirket, hvordan kolonierne reagerede på behandlingsbetingelserne i dette eksperiment. Vi vil derfor gerne understrege, at det primære formål her er at illustrere, hvordan de beskrevne teknikker effektivt kan bruges til at dyrke koraller ex situ ved at demonstrere et anvendt eksempel, hvor virkningerne af temperatur og fodring på koralformering blev vurderet.
Koralkolonier blev jævnt fordelt på seks gennemstrømningssystemkulturtanke (tankens indvendige længde x bredde x højde: 175 cm x 62 cm x 72 cm; tanklysregime: 12 timer: 12h lys: mørk cyklus ved 250 μmol kvanter m-2 · s - 1) (figur 1A). Temperaturen i tre af tankene blev sat til 28 °C, og temperaturen i de tre andre tanke blev sat til 24 °C; hver tank havde en logger, der registrerede temperaturen hvert 10. minut (se materialetabellen). Temperaturen blev uafhængigt styret i hver tank ved hjælp af kølere og varmeapparater, og vandcirkulationen blev opretholdt ved hjælp af flowmotorer (se materialetabellen). Halvdelen af kolonierne i hver tank (n = 2 kolonier/tank) blev fodret med Artemia nauplii to gange om ugen, mens de øvrige kolonier ikke blev fodret. Hver fodringssession varede 4 timer og blev udført i to uafhængige temperaturspecifikke fodertanke. Under fodring blev alle kolonierne flyttet ind i fodertankene, herunder de ufodrede kolonier, for at standardisere den potentielle stresseffekt af at flytte kolonierne mellem tankene. Kolonierne i de fodrede og ufodrede behandlinger blev placeret i deres eget rum ved hjælp af en masket ramme i de temperaturspecifikke fodringstanke, så kun kolonierne i fodret tilstand modtog mad. Koralernes reproduktive produktion og timing blev vurderet for hver koloni dagligt kl. 09:00 ved at tælle antallet af larver, der var blevet frigivet i larveopsamlingsbeholderne natten over.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Artemia cysts&#160;</td>
			<td>Supreme plus</td>
			<td>NA</td>
			<td>Food source&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chiller</td>
			<td>Resun</td>
			<td>CL650</td>
			<td>To cool down water temperature if needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductivity portable meter</td>
			<td>WTW</td>
			<td>Cond 3110</td>
			<td>To measure salinity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enrichment diets</td>
			<td>Omega</td>
			<td>NA</td>
			<td>Used in Artemia cultivation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fishing line</td>
			<td>Super</td>
			<td>Nylon monofilament</td>
			<td>To hang the coral colonies</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow motors</td>
			<td>Maxspect</td>
			<td>GP03</td>
			<td>To create water flow</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heater 350 W</td>
			<td>ISTA</td>
			<td>NA</td>
			<td>Heaters used in tanks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HOBO pendant temperature logger</td>
			<td>Onset Computer</td>
			<td>UA-002-08</td>
			<td>To record water temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED lights</td>
			<td>Mean Well</td>
			<td>FTS: HLG-185H-36B</td>
			<td>NA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light portable meter</td>
			<td>LI-COR</td>
			<td>LI-250A</td>
			<td>Device used with light sensor to measure light intensity in PAR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light sensor</td>
			<td>LI-COR</td>
			<td>LI-193SA</td>
			<td>NA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plankton net 100 &#181;m mesh size</td>
			<td>Omega</td>
			<td>NA</td>
			<td>To collect larvae and artemia&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primary pump 6000 L/H</td>
			<td>Mr. Aqua</td>
			<td>BP6000</td>
			<td>To draw water from tanks into chiller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propeller-type current meter</td>
			<td>KENEK</td>
			<td>GR20</td>
			<td>Device used with propeller-type detector to measure flow rate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propeller-type detector</td>
			<td>KENEK</td>
			<td>GR3T-2-20N</td>
			<td>NA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereo microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>Stemi 2000-C&#160;</td>
			<td>To count the number of artemia&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controller 1000 W</td>
			<td>Rep Park</td>
			<td>O-RP-SDP-1</td>
			<td>To set and maintain water temperature</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

effective techniques for the feeding and ex situ culture of a brooding scleractinian coral, pocillopora acuta

Klimaændringer påvirker overlevelse, vækst og rekruttering af koraller globalt, med store skift i overflod og samfundssammensætning, der forventes i revøkosystemer i løbet af de næste årtier. Anerkendelse af denne revforringelse har givet anledning til en række nye forsknings- og restaureringsbaserede aktive interventioner. Ex situ-akvakultur kan spille en støttende rolle gennem etablering af robuste koralkulturprotokoller (f.eks. for at forbedre sundheden og reproduktionen i langsigtede forsøg) og gennem tilvejebringelse af en ensartet forsyning af gydebestande (f.eks. til brug i genopretningsprojekter). Her skitseres enkle teknikker til fodring og ex situ-kultur af rugende scleractinian koraller ved hjælp af den almindelige og velstuderede koral, Pocillopora acuta, som et eksempel. For at demonstrere denne tilgang blev koralkolonier udsat for forskellige temperaturer (24 °C vs. 28 °C) og fodringsbehandlinger (fodret vs. ufodret) og reproduktionsoutput og timing samt muligheden for at fodre Artemia nauplii med koraller ved begge temperaturer blev sammenlignet. Reproduktionsproduktionen viste stor variation på tværs af kolonier, med forskellige tendenser observeret mellem temperaturbehandlingerne; Ved 24 °C producerede fodrede kolonier flere larver end ufodrede kolonier, men det modsatte blev fundet i kolonier dyrket ved 28 °C. Alle kolonier reproducerede før fuldmåne, og forskelle i reproduktionstiming blev kun fundet mellem ikke-fodrede kolonier i 28 °C-behandlingen og fodrede kolonier i 24 °C-behandlingen (gennemsnitlig månereproduktionsdag ± standardafvigelse: henholdsvis 6,5 ± 2,5 og 11,1 ± 2,6). Koralkolonierne fodrede effektivt med Artemia nauplii ved begge behandlingstemperaturer. Disse foreslåede fodrings- og dyrkningsteknikker fokuserer på reduktion af koralstress og fremme af reproduktiv levetid på en omkostningseffektiv og tilpasselig måde med alsidig anvendelighed i både gennemstrømnings- og recirkulerende akvakultursystemer.

Many coral reef ecosystems globally are being lost and degraded as a result of high-temperature stress driven by climate change1,2. Coral bleaching (i.e., the breakdown of the coral-algal symbiosis3) was considered relatively rare in the past4 but is now occurring more frequently5, with annual bleaching expected to occur in many regions by&#160;mid to late century6,7. This shortening of the interim period between bleaching events can limit the capacity for reef resilience8. The direct impacts of high-temperature stress on coral colonies (e.g., tissue damage9; energy depletion10) are intrinsically linked to indirect impacts at the reef-scale level, of which a reduction in reproductive/recruitment capacity is of particular concern11. This has spurred a range of applied research exploring, for example, the active in situ enhancement of recruitment (e.g., reef seeding12), new technologies for scaling-up coral restoration13, and the simulation of reproductive cues to induce reproduction in ex situ systems14. Complementary to these active interventions are the recent recognition of the advantages of heterotrophic feeding in corals under high-temperature stress15 and the exploration of the role that food provision may play in reproduction16.
Heterotrophic feeding is known to influence the performance of corals17 and has been specifically linked to increased coral growth18,19, as well as thermal resistance and resilience20,21. Yet, the benefits of heterotrophy are not ubiquitous among coral species22 and can differ based on the type of food being consumed23, as well as the level of light exposure24. In the context of coral reproduction, heterotrophic feeding has shown variable results, with observations of higher25 as well as lower26 reproductive capacity following heterotrophic feeding being reported. The influence of heterotrophic feeding on coral reproduction across a spectrum of temperatures is rarely assessed, yet in the temperate coral Cladocora caespitosa, heterotrophy was found to be more important for reproduction under lower temperature conditions27. A better understanding of the role of temperature and feeding on reproductive output is likely needed to determine whether specific reefs (e.g., reefs associated with high food availability28) possess a higher capacity for recruitment under climate change.
Similar to reproductive output, the effect of temperature and feeding on reproductive timing in corals remains relatively understudied, despite the synchronization of reproduction with abiotic/biotic conditions being an important consideration for recruitment success in a warming ocean29. Warmer temperatures have been shown to result in earlier reproduction in coral thermal conditioning studies conducted in the lab30, and this has also been observed in corals collected from natural reefs across seasons31. Yet, interestingly the opposite trend was recently observed in fed corals cultured over the course of 1 year in an ex situ flow-through system (i.e., reproduction occurred earlier in the lunar cycle at cooler winter temperatures and later in the lunar cycle at warmer summer temperatures)32. This contrasting result suggests that reproductive timing may stray from typical patterns under conditions associated with abundant energetic resources.
Long-term controlled experiments under different temperature scenarios could contribute to a better understanding of the influence of heterotrophy on reproduction in scleractinian corals. Maintaining reproducing coral colonies under ex situ conditions for multiple reproductive cycles, however, can be challenging (but see previous research32,33). Herein, straightforward and effective techniques for the active feeding (food source: Artemia nauplii) and long-term culture of a brooding coral (Pocillopora acuta) in a flow-through aquaculture system are described; yet, it should be noted that all the techniques described can also be used in recirculating aquaculture systems. To demonstrate these techniques, a preliminary comparison of the reproductive output and timing of coral colonies held at 24 &#176;C and 28 &#176;C under &#34;fed&#34; and &#34;unfed&#34; treatments was conducted. These temperatures were chosen to approximate seawater temperatures in winter and summer, respectively, in southern Taiwan30,34; a higher temperature was not chosen because the promotion of long-term ex situ culture, rather than testing coral response to thermal stress, was a primary goal of this experiment. Further, the density of Artemia nauplii before and after the feeding sessions was quantified&#160;to compare the feasibility of heterotrophic feeding at both temperature treatments.
Specifically, 24 colonies of P. acuta (mean total linear extension &#177; standard deviation: 21.3 cm &#177; 2.8 cm) were obtained from flow-through tanks at the research facilities of the National Museum of Marine Biology &#38; Aquarium, southern Taiwan. Pocillopora&#8203;&#160;acuta is a common coral species that possesses both a broadcast spawning, but&#160;typically brooding reproductive strategy35,36. The parent colonies of these corals were originally collected from the Outlet reef (21.931&#176;E, 120.745&#176;N) approximately 2 years earlier for another experiment32. Consequently, the coral colonies used in the present experiment had been reared for their entire lives under ex situ culture conditions; specifically, the colonies were exposed to ambient temperature and a 12 h:12 h light: dark cycle at 250 &#181;mol quanta m&#8722;2&#183;s&#8722;1 and were fed Artemia nauplii twice per week. We recognize that this long-term ex situ culture could have affected how the colonies responded to the treatment conditions in this experiment. We, therefore, would like to emphasize that the primary aim here is to illustrate how the described techniques can be effectively used to culture corals ex situ by demonstrating an applied example wherein the effects of temperature and feeding on coral reproduction were assessed.
Coral colonies were evenly distributed across six flow-through system culture tanks (tank interior length x width x height: 175 cm x 62 cm x 72 cm; tank light regime: 12 h:12h light:dark cycle at 250 &#181;mol quanta m&#8722;2&#183;s&#8722;1) (Figure 1A). The temperature in three of the tanks was set at 28 &#176;C, and the temperature in the other three tanks was set at 24 &#176;C; each tank had a logger that recorded the temperature every 10 min (see the Table of Materials). The temperature was independently controlled in each tank using chillers and heaters, and water circulation was maintained using flow motors (see the Table of Materials). Half of the colonies in each tank (n = 2 colonies/tank) were fed Artemia nauplii twice per week, while the other colonies were not fed. Each feeding session was 4 h in duration and was conducted in two independent temperature-specific feeding tanks. During feeding, all the colonies were moved into the feeding tanks, including the unfed colonies, to standardize the potential stress effect of moving the colonies between the tanks. The colonies in the fed and unfed treatments were positioned in their own compartment using a meshed frame within the temperature-specific feeding tanks so that only the colonies in the fed condition received food. The coral reproductive output and timing were assessed for each colony daily at 09:00 A.M. by counting the number of larvae that had been released into the larval collection containers overnight.

Author Spotlight: Advancing Coral Research by Exploring Climate Change Resistance, Ex Situ Aquaculture, and Reproduction Strategies 

Effektive teknikker til fodring og ex situ-kultur af en rugende scleraktinsk koral, Pocillopora acuta

De beskrevne protokoller tillod (1) sammenligning af reproduktionsoutput og timing af individuelle koralkolonier blandt forskellige fodrings- og temperaturbehandlinger og (2) en vurdering af gennemførligheden af Artemia nauplii-fodring ved forskellige temperaturer. Heri gives en kort oversigt over resultaterne, men der bør udvises forsigtighed med hensyn til den brede fortolkning af de rapporterede virkninger af temperatur og fodring på koralformering på grund af dette eksperiments kortsigtede karakter (dvs....

Watch this Scientific Journal Video about Advancing Coral Research by Exploring Climate Change Resistance, Ex Situ Aquaculture, and Reproduction Strategies at JoVE.com

Klimaændringer påvirker koralrevets økosystemer globalt. Koraller fra ex situ-akvakultursystemer kan hjælpe med at støtte restaurerings- og forskningsindsatsen. Heri skitseres fodrings- og koralkulturteknikker, der kan bruges til at fremme den langsigtede vedligeholdelse af rugende scleractinian koraller ex situ .

Climate change is affecting the survival, growth, and recruitment of corals globally, with large-scale shifts in abundance and community composition ...

Vores laboratorium er interesseret i at forstå klimaændringer, modstand og modstandsdygtighed i koraller og udforske ex-situ akvakulturens rolle. Specifikt sigter vi mod at dyrke koraller i et laboratorium, der kan bruges til restaurering og forskningsindsats. I løbet af de sidste par år har vi set store fremskridt inden for ex situ-akvakultur af koraller, herunder at være i stand til at fremkalde reproduktion samt fuldføre hele korallivscyklussen i både udsendte gydning og rugende koraller.Opretholdelse af den langsigtede reproduktion af rugende koraller i laboratoriet er normalt ret udfordrende, hvor reproduktionen typisk stopper efter et par måneder. Vi fandt imidlertid, at hvis vi dyrker kolonierne sammen i mesokosmostanke og giver dem supplerende mad, kan de fortsætte med at producere larver hver måned. Generelt har vi en god forståelse af, hvordan fodring og temperatur uafhængigt påvirker koralreproduktion, men deres interaktive effekter forbliver relativt underundersøgte.For eksempel kan heterotrofi have forskellige fordele eller begrænsninger ved varmere sammenlignet med køligere temperaturer. Ved hjælp af de protokoller, vi har beskrevet, kan vi effektivt fodre og dyrke kolonierne på lang sigt i X2-akvakultursystemer og kan i sidste ende spore reproduktionen på koloniniveau for at hjælpe med at udlede heterotrofiens indflydelse på reproduktion og rekruttering i et varmere hav.