Поскольку изменение климата вызывает повышение температуры океана, коралловые рифы во всем мире подвергаются массовому обесцвечиванию и вымиранию. Для многих это первая встреча с сильной жарой. Однако для некоторых рифов в центральной части Тихого океана волны тепла, вызванные Эль-Ниньо, являются образом жизни. Как именно эти рифы справляются с повторяющимися эпизодами сильной жары, пока неясно. Новое исследование Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) раскрыло историю обесцвечивания рифа в эпицентре Эль-Ниньо и показало, как некоторые кораллы смогли вернуться, столкнувшись с экстремальными условиями. Исследование было опубликовано 8 ноября 2018 года в журнале Communications Biology..
«Эти огромные морские волны тепла, которые усугубляются глобальным потеплением, эквивалентны атомной бомбе с точки зрения воздействия на коралловые рифы - они убивают миллионы кораллов на огромных участках океана за очень короткое время», - говорится в сообщении. Ученый WHOI Энн Коэн, которая была главным исследователем в работе. «Мы наблюдаем, как это происходит во всем мире в течение последних 30-40 лет, и случаи обесцвечивания стали более частыми и более серьезными».
При незначительном повышении температуры воды симбиотические водоросли, живущие внутри клеток живых кораллов, начинают вырабатывать токсичные вещества, которые выбрасываются кораллами. Обычно водоросли обеспечивают кораллы пищей и энергией, а также придают им яркую окраску. Без них кораллы кажутся «обесцвеченными» добела, а затем умирают от голода.
В своем исследовании команда Коэна отправилась на остров Джарвис, крошечный необитаемый остров с коралловыми рифами 1, в 400 милях к югу от Гавайев, чтобы изучить влияние экстремального климата на кораллы. Поскольку Джарвис является удаленным районом и частью морской охраняемой территории, он был домом для потрясающе богатых коралловых рифов, но из-за его расположения в центре Тихого океана он также испытывает более экстремальные волны тепла, вызванные периодическими явлениями Эль-Ниньо, чем коралловые рифы. в другом месте.
«Тот факт, что он расположен прямо на экваторе в центральной части Тихого океана, ставит его в эпицентр динамики Эль-Ниньо». - говорит исследователь NOAA Ханна Баркли, которая во время исследования была аспирантом, а затем научным сотрудником в лаборатории Коэна и является ведущим автором статьи. «Он подвержен невероятной изменчивости и экстремальным температурам».
Поскольку до 2015 года не было свидетельств обесцвечивания рифа в Джарвисе, Коэн и Баркли обратились к массивным старым кораллам, которые жили на рифе более 100 лет. Они взяли образцы кораллов, создав своего рода биопсию скелета, которая записывает историю рифа. Пропустив керны через компьютерный томограф, они впервые обнаружили свидетельства многократного обесцвечивания, сохранившиеся в физической структуре рифа. В самых длинных кернах обесцвечивание было выявлено еще в 1912 году.
"Мы обнаружили, что, когда риф обесцвечивается, эти большие старые кораллы откладывают "полосы стресса" или плотный слой карбоната кальция, материала, похожего на кость, который составляет структуру кораллов. Эти полосы отчетливо видны на КТ и соответствуют историческим волнам тепла», - говорит Коэн. Память о прошлых событиях обесцвечивания на Джарвисе заключена в этих кораллах - они могут рассказать нам, что происходит, даже если мы не были там, чтобы увидеть это своими глазами."
Джарвис испытывал температуры выше среднего каждые четыре-семь лет, возвращаясь к десятилетиям или даже векам. Команда обнаружила, что с каждой волной жары риф подвергался сильному обесцвечиванию, но, похоже, каждый раз довольно быстро восстанавливался.
Основываясь на своих образцах, группа считает, что одной из основных причин восстановления рифа являются близлежащие течения. Рельеф дна океана в сочетании с силой пассатов на поверхности приносит холодную, богатую питательными веществами воду из глубин. Этот апвеллинг питает множество рыб и других водных обитателей вокруг рифа, которые, в свою очередь, поедают травянистые водоросли, конкурирующие с кораллами. В процессе они оставляют место для новых, молодых коралловых полипов, которые со временем оседают.
«Эти рифы устойчивы, они много раз обесцвечивались и восстанавливались», - говорит Дэн Торнхилл, программный директор Отделения наук об океане Национального научного фонда, который финансировал исследование. «Но обесцвечивание 2015-2016 годов было особенно серьезным, поэтому остров дает нам новое представление о том, как некоторые из самых устойчивых кораллов в мире переживают серьезный стресс обесцвечивания».
Понимание того, как коралловые рифы, такие как Джарвис, способны восстанавливаться после обширного обесцвечивания, будет иметь важное значение для понимания того, как другие рифовые экосистемы могут восстановиться в будущем, говорит Баркли.
Но Супер Эль-Ниньо 2015 года заставил Джарвиса нагреться больше, чем когда-либо прежде, и последующее обесцвечивание было самым сильным за всю историю наблюдений. 95 процентов кораллов острова погибли.
«Большой вопрос для нас заключается в том, сможет ли риф прийти в норму все это время», - говорит Баркли. «Даже такие рифы, как Джарвис, которые отрастали в прошлом, имеют порог, за которым они могут не восстановиться. То, что произойдет в ближайшие несколько лет, действительно поможет нам понять серьезное обесцвечивание».
Тем не менее, она сдержанно оптимистична. «Легко смотреть на такое место, как Джарвис, после обесцвечивания 2015 года и чувствовать себя подавленным. Но исторические записи, которые мы получили из наших образцов керна, говорят, что мы не безнадежны. Джарвис - всего лишь один пример: хотя мы видим признаки ускоренное обесцвечивание и смертность во всем мире, у нас есть узкое окно, чтобы справиться с последствиями изменения климата для кораллов. Некоторые рифы могут выстоять в условиях сильного стресса».
«Налицо первые признаки выздоровления, - говорит Коэн. «Теперь ждем, смотрим и учимся».
Кроме того, в исследовании принимала участие Кэтрин Р. Пьетро и Пэт Ломанн из WHOI, аспиранты Лаборатории Коэна Натаниэль Р. Моллика, Хэнни Э. Ривера, Томас М. ДеКарло, Элизабет Дж. Дренкард и Элис Э. Альперт из Совместной программы MIT-WHOI по океанографии; Рассел Э. Брейнард и Томас А. Оливер из Научного центра рыболовства Тихоокеанских островов NOAA; Чарльз В. Янг, Бернардо Варгас-Анхель и Кевин С. Лино из NOAA и Гавайского университета в Маноа; и Виктория Х. Луу из Принстонского университета. Финансирование исследования было предоставлено наградами Национального научного фонда OCE 1537338, OCE 1605365 и OCE 1031971 А. Л. Коэну и Фондом Робертсона А. Л. Коэну; Стипендии Национального научного фонда для аспирантов Т. М. ДеКарло и А. Э. Альперта; и стипендия выпускника Национальной оборонной науки и техники Е. П. Ривера.