Изменение климата и другие внешние факторы вызывают быстрые изменения морских сообществ в прибрежных экосистемах Японии. Лучшее понимание динамики распространения видов, обусловленной этими факторами, может улучшить усилия по сохранению и управлению изменением климата.
Национальный институт экологических исследований, Университет Хоккайдо и Национальный институт полярных исследований впервые показали, что комбинированный эффект потепления климата, доминирующих поверхностных течений, текущих к полюсу, и вырубки лесов навязчивыми травоядными рыбами за быстрым переходом сообщества от умеренных макроводорослей к тропическим кораллам, которые происходят в умеренных прибрежных водах Японии. В исследовании подчеркивается необходимость активного управления адаптацией к текущим и будущим изменениям климата, что может способствовать сохранению зарослей макроводорослей и коралловых рифов.
Макроводоросли и кораллы являются основными группами организмов, образующих среду обитания, которые поддерживают высокое биоразнообразие и обеспечивают важные экосистемные услуги для человека. В Японии тепловодные кораллы в основном связаны с субтропическими водами ее южных островов, в то время как водоросли, образующие полог, более многочисленны в сравнительно более холодных умеренных водах центральной Японии. Однако в последние годы потепление климата позволило кораллам постепенно расширить свое распространение в потеплевшей умеренной зоне, где распространение менее дисперсных макроводорослей сокращается.
«Эта «тропизация» морских сообществ умеренного пояса не является изолированным явлением. Она происходит в разных местах по всему миру, например, в Австралии, Средиземноморье или даже в Арктике, где вместо этого она называется «бореализация»., - говорит доцент Университета Хоккайдо Хорхе Гарсия Молинос из исследовательской группы.«Действительно, это естественное следствие потепления климата в биогеографических переходных зонах, где многие виды живут на границах своего распространения или близки к ним, как в нашем случае с кораллами и водорослями».
Помимо эффекта потепления, это явление было связано с экспансией тропических травоядных рыб, связанных с кораллами, а также с текущими к полюсу теплыми океанскими течениями, которые способствуют экспансии как рыб, так и кораллов в умеренные зоны. Тем не менее, это первое исследование, изучающее взаимосвязь между всеми этими факторами на многовидовом уровне сообщества.
Чтобы объяснить это явление, исследователи изучили 439 документов, содержащих десятки тысяч записей (в основном за 1950-2015 годы), подробно описывающих появление макроводорослей, кораллов и растительноядных рыб на Японском архипелаге. Используя эту богатую историческую базу данных, они реконструировали сдвиги в распределении основных видов, которые затем были связаны с долгосрочными вариациями пространственных моделей температуры океана и скорости течений, используя статистические модели для анализа воздействия изменения климата и океанских течений на общинные смены.
Результаты показали, что кораллы и рыбы расширяли свой ареал быстрее и дальше, чем макроводоросли. Расширение макроводорослей на север опережало сокращение их ареала к югу, в то время как южные границы ареалов большинства кораллов оставались неизменными. Однако было обнаружено, что все виды меняют свое распространение медленнее, чем скорость потепления. Как и ожидалось, такие сдвиги сообщества в основном наблюдались в зонах вдоль течений Куросио и Цусима, особенно в районах вокруг островов Кюсю и Сикоку, и в первую очередь были связаны с увеличением выпаса тропических травоядных рыб. Тем не менее прогнозы модели на ближайшие десятилетия предполагают значительное увеличение вероятности того, что эти события произойдут в других местах вдоль восточного и западного побережья центральной Японии. Они также предполагают, что конкуренция между видами будет усиливаться по мере того, как движущий механизм изменений в сообществе будет возрастать.
По мере глобального потепления живые организмы мигрируют в места обитания с более подходящей температурой. Однако для некоторых менее мобильных организмов нынешние темпы изменения климата могут оказаться слишком быстрыми. «Это исследование демонстрирует масштабы и сложность влияния изменения климата на заросли макроводорослей и коралловые рифы, а также важность решения этих проблем с точки зрения многих видов», - говорит доцент Университета Хоккайдо Масахико Фуджи, который также участвовал в исследовании. «Мы считаем, что эта информация может быть использована для активной адаптации к изменению климата и сохранения как макроводорослей, так и кораллов».