将近 100 年前，一群英国科学家研究了澳大利亚道格拉斯港海岸外的低岛（Low Isles）的珊瑚礁。他们配备了笨重的金属潜水头盔，更像一个水桶，他们在水下花费数小时，用木制铅笔在粗糙的玻璃上（玻璃很大，足以按比例绘制）绘制详细的草图。其中大部分是由团队中一位女性潜水员绘制的。这些草图描绘了复杂的、多样化的珊瑚群落，有各种各样的珊瑚——像巨石一样巨大的珊瑚，像树枝一样伸展手臂的珊瑚，还有像草一样在水中舒展的柔软珊瑚。
这次考察被称为“1928 年大堡礁考察”，其船员花了一年时间探索和记录低岛。他们对每个珊瑚群落位置的精确记录，使现代海洋生物学家能够重走考察的足迹。他们于 2004 年、2015 年以及 2019 年再次访问了最初的七个地点，以测量物种数量、珊瑚礁的覆盖率和大小以及温度等指标。这些与 1928 年和 1954 年（当时一次考察成员重访了珊瑚礁）观察到的因素相同。他们的工作最近发表在《自然·通讯》杂志上，是迄今为止最长的珊瑚礁生态调查。
这项由以色列巴伊兰大学、以色列海洋科学大学间研究所和澳大利亚昆士兰大学的研究人员联合进行的研究发现，由于全球和当地的环境压力，相同的珊瑚礁群落的珊瑚丰度和种类都出现了大规模下降。其结果证实了其他近期研究的发现：珊瑚礁正承受着巨大的压力，几乎没有希望恢复到原始状态。
“我们在好几个地方发现找不到珊瑚，而以前它们被描述为美丽的珊瑚礁，”以色列巴伊兰大学海洋生态学家 Maoz Fine 说，他是参与这项研究的四位科学家之一。“如今，那里什么都没有了。没有珊瑚。没有无脊椎动物。一个个地方看下去，真的让人很难过。”
该团队重点研究了两种类型的珊瑚礁：潮间带和潮下带。潮间带是受潮汐涨落影响的珊瑚群落的家园。而潮下带则是在低潮时也始终被水覆盖的区域。
研究发现，潮间带群落受到的影响最大，其中四个几乎完全没有珊瑚。在同一时期，潮下带群落的珊瑚覆盖率并没有持续下降。相反，它们经历了研究定义的“大相变”。
在生态学中，相变是指一个群落（一群生活在一起的物种）从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态。例如，一个珊瑚礁可能以分枝珊瑚和坚硬珊瑚为主，而柔软珊瑚则填充其间的空间。这是一个长期存在的丰富群落。相变后，珊瑚礁以不同的状态存在，其中微藻或柔软珊瑚可能占据主导地位。它仍然是稳定的，但与原始状态截然不同。
生态系统会试图抵抗这些变化，倾向于保持一种状态。只有重大的环境变化才能引发这些重大的相变。
“我们常常发现很难将退化的状态恢复到原始状态，”Fine 说。“这些变化的长远影响凸显了避免珊瑚礁发生相变的重要性，即使可能需要几十年甚至更长时间才能修复。”
由于这些重大的相变，观察到的潮下带群落物种丰富度（衡量特定地点不同物种数量的指标）有所下降。根据这项研究，这些潮下带区域比过去的造礁珊瑚（branching corals）拥有更多的巨礁珊瑚（massive corals），并且柔软珊瑚数量有所增加。由于珊瑚礁群落的关系非常特殊，珊瑚种类多样性的下降导致了非珊瑚物种的下降，造成了整体生物多样性的丧失。在一个地点，从 1928 年到 2004 年，柔软珊瑚的数量增加了五倍。与 1928 年和 1954 年的考察记录相比，2004 年和 2015 年的物种丰富度下降了 50%。到 2019 年，研究人员测得丰富度又下降了 37%。
研究还发现，自 1928 年以来，海水温度升高了约 0.7 摄氏度，这表明气候正在变暖。全球环境压力（如气温升高）以及局部压力（如洪水和化肥径流增加）是导致相变的原因。
随着澳大利亚沿海人口的增加，农业活动也随之增加。农场的化肥径流进入珊瑚礁，导致高浓度的营养物质，从而使藻类大量繁殖，杀死下方的珊瑚。此外，大堡礁集水区由四十个流域组成，这些流域汇集了流入大堡礁的水。根据大堡礁海洋公园管理局发布的一份报告，城市开发和农业扩张改变了这些集水区的水流，导致珊瑚礁被淹没。再加上海平面上升，这可能导致珊瑚礁“溺亡”，即水太深，珊瑚无法获得所需阳光。
“要让这些珊瑚礁恢复，我们需要消除局部干扰，”Fine 说。“这意味着要防止洪水，以及任何可能危及珊瑚礁恢复努力的化学物质。”
