יוסי לויה
מחקר ופעילות למען הסביבה > תחומי מחקר ומאמרים בולטים

כימות המגוון הביולוגי של שונית האלמוגים – לויה הצביע במחקריו על ייחודן העולמי של השוניות באילת, בהיותן הצפוניות ביותר והמגוונות ביותר במיני האלמוגים ליחידת שטח. הוא פיתח לראשונה שיטות עבודה סטטיסטיות לתיעוד וניתוח השינויים במגוון הביולוגי של שוניות אלמוגים וקביעת מדדים כמותיים לבריאות השונית. לשיטות אלו הייתה השפעה רבה על מחקר שוניות אלמוגים בעולם ועל תיעוד הדינמיקה של המגוון הביולוגי ובריאות חברות-האלמוגים . השיטות אומצו על ידי גופים בינלאומיים, כגון אונסק"ו, שעוסקים בתחום, והן מיושמות בניהול ושימור שמורות ימיות בעולם.
השפעות זיהום הים בנפט על שוניות אלמוגים – בעקבות אירועים חוזרים של זיהומי נפט במפרץ אילת בשנות ה-70, החל לויה לחקור את השפעת הזיהום על שוניות האלמוגים. באותה תקופה לא היה כל מידע מדעי על נזקים אפשריים לשוניות אלמוגים כתוצאה מזיהומי נפט. שורת עבודותיו, יחד עם תלמידי המחקר שלו, היו הראשונות בעולם אשר הצביעו על הפגיעה הקשה הנגרמת מזיהומי נפט לרביית אלמוגים, לשרידותם, לפגיעה בגידול וכשר הרגנרציה שלהם, ולחוסר ההתחדשות והגיוס של אלמוגים באזורי שונית שזוהמו. עבודותיו הביאו לגל של עבודות מחקר בנושא זה בעולם ולהכרה בינלאומית בחשיבות מניעת זיהומי נפט.
מחקר שינויי אקלים בעבר – לויה, יחד עם רמי קליין ותלמידי מחקר, חקרו שוניות מאובנות ("שוניות מורמות" מתקופת סוף הרביעון), שנמצאות באזור שארם א-שייח' לצד שוניות חיות ומשגשגות בהווה (רצנטיות). הם השתמשו בדגימות מיקרוסקופיות שנלקחו מתוך טבעות הגידול בשלד הסידני של האלמוגים, כדי לבחון את האקלים ששרר באזור בעבר, בעזרת שיטות גאוכימיות שונות וניתוח איזוטופים יציבים של חמצן ופחמן. במחקר הסיקו לויה ותלמידיו, שבניגוד לאקלים השחון המאפיין כיום את סיני, בסוף הרביעון (לפני כ-10,000 שנה), היה האקלים בסיני הרבה יותר רטוב והתאפיין בגשמי קיץ.
משבר האקלים ותיעוד הכחדת שוניות אלמוגים בעקבות התחממות מי הים – יחד עם עמיתי מחקר מיפן, היה לויה בין הראשונים בעולם שתיעדו את ההשפעה של התחממות מי הים על חברות האלמוגים. במחקרם המשותף (לויה שימש חוקר ראשי בהזמנת משרד המדע והמשרד לאיכות הסביבה של יפן, שהכירו בחשיבות של האלמוגים כמקור לדיג ותיירות במדינה), תיעדו לויה ועמיתיו הכחדה של 85% מחברות שוניות האלמוגים המקיפות את אוקינאווה, כתוצאה מהתחממות מי הים, תוך ציון מיני אלמוגים שנכחדו כליל וכאלה שבסכנת הכחדה. עבודה אחרת  מציגה מודל תאורטי הצופה תמותה המונית של אלמוגים כתוצאה מהלבנה, בעקבות תופעת האל ניניו והתחממות מי הים.
התחממות מי-הים, התרבות בקטריות פתוגניות ותמותת אלמוגים המונית – בשורת מאמרים משותפים עם יוג'ין רוזנברג (אנ') מאוניברסיטת תל אביב ותלמידי המחקר שלהם, התגלה שתמותת האלמוגים ההמונית שנצפתה בעולם בעקבות עליית טמפרטורת מי הים (אנ') (שליש משוניות האלמוגים בעולם נכחדו) נגרמת על ידי חיידקי ויבריו (Vibrio) פתוגניים. המאמר הגרעיני בנושא זה פורסם ב-Nature  ובעקבותיו פורסמו מאמרים נוספים המסבירים את מנגנון ההדבקה של האלמוגים בחיידקים, ואשר רואים בעליית טמפרטורת מי הים גורם המסייע להתרבות המהירה של החיידקים ברקמות האלמוגים.
אסטרטגיות רבייה של אלמוגים – מחקר זה היווה נושא מרכזי במעבדתו של לויה. - בניגוד למיני אלמוגים רבים בשונית המחסום הגדולה של אוסטרליה, אשר פולטים את תוצרי הרבייה שלהם (תאי זרע וביציות) למים בלילה אחד בשנה (רבייה סינכרונית המונית), מיני האלמוגים הנפוצים ביותר בצפון ים סוף, ישראל, מראים בידוד רבייתי בזמן: פליטת תוצרי הרבייה למים מתרחשת במהלך ארבעה חודשים בקיץ, כאשר מינים שונים מתרבים בחודשים שונים, או מופעי ירח שונים באותו חודש. מגוון המינים הגדול של אלמוגים באילת עשוי לנבוע, בין היתר, מהיתרונות הנובעים מהעדר חפיפה בזמני הרבייה של האלמוגים השונים. - חילופי זוויג רב-פעמיים באלמוגים: במחקר השוואתי באילת, אוקינאווה (יפן) ועקבה (ירדן), הובאה העדות הראשונה מאלמוגים ממשפחת הפטרייתיים (Fungiidae) שבהם זכרים ונקבות מחליפים את זוויגם מדי שנה בתגובה לעקות סביבתיות. שחרור הביציות ותאי הזרע מתרחש שחרור הביציות ותאי הזרע מתרחש חמישה לילות לאחר הירח המלא של יולי–אוגוסט. פרטים נצפו משחררים את תוצרי המין בשוניות אילת, אוקינאווה ועקבה באותו מועד בדיוק. שינויי הזוויג באלמוגים מגבירים את כשירותם האבולוציונית. - מספר מינים מבין האלמוגים השכיחים ביותר בשוניות אילת, עלולים לעמוד בפני הכחדה עקב שיבוש בסנכרון הרבייה שלהם: תזמון שחרור הביציות ותאי הזרע למים. סנכרון מועדי הרבייה במינים אלה השתבש. זאת, הן בניגוד לפרדיגמה המקובלת של סינכרוניזציה מדויקת בתזמון הרבייה, והן לידע ממחקרים קודמים שבוצעו על אותן שוניות ועל אותם מיני אלמוגים, לפני עשרות שנים. במיני אלמוגים אלו היה חוסר ברור בגיוס של צעירים חדשים. מינים אלו בסכנת הכחדה עקב הכשל ברבייה. בין הסיבות האפשריות לכך הן התחממות מי הים (הטמפרטורות עלו בקצב של 0.31 מעלות צלזיוס לעשור באזור המפרץ).