В ходе первого общеэкосистемного исследования изменения глубины моря на пяти крупных участках коралловых рифов во Флориде, Карибском бассейне и на Гавайях исследователи обнаружили, что морское дно разрушается во всех пяти местах, и рифы не успевают за темпами с повышением уровня моря. В результате прибрежные сообщества, защищенные рифами, сталкиваются с повышенным риском штормов, волн и эрозии. Исследование, проведенное Геологической службой США (USGS), опубликовано сегодня в Biogeosciences, журнале Европейского союза наук о Земле.
На двух участках во Флорида-Кис, двух на Виргинских островах США и в водах, окружающих гавайский остров Мауи, деградация коралловых рифов привела к увеличению глубины морского дна и эрозии песка и других материалов морского дна. за последние несколько десятилетий, показало исследование Biogeosciences. В водах вокруг Мауи потери морского дна составили 81 миллион кубических метров песка, камней и других материалов - примерно столько потребуется, чтобы заполнить Эмпайр-стейт-билдинг 81 раз или олимпийский бассейн примерно 32 000 раз. подсчитали исследователи Геологической службы США.
Поскольку уровень моря во всем мире повышается из-за изменения климата, прогнозируется, что каждая из этих экологически и экономически важных рифовых экосистем пострадает от увеличения глубины воды. Вопрос о том, могут ли коралловые колонии расти достаточно быстро, чтобы не отставать от повышения уровня моря, является предметом интенсивных научных исследований.
Но исследование Геологической службы США, опубликованное 20 апреля 2017 года в журнале Biogeosciences, показало, что комбинированный эффект повышения уровня моря и эрозии морского дна уже увеличил глубину воды больше, чем ожидалось большинством ученых через много десятилетий. Другие исследования, не учитывающие эрозию морского дна, предсказывают, что к 2100 году уровень моря поднимется на 0,5-1 метр.
«Наши измерения показывают, что эрозия морского дна уже привела к увеличению глубины воды до уровней, которые, по прогнозам, не должны произойти примерно до 2100 года», - сказала биогеохимик Кимберли Йейтс из Санкт-Петербургского прибрежного и морского научного центра Геологической службы США. ведущий автор исследования. «При нынешних темпах к 2100 году эрозия морского дна может увеличить глубину воды в два-восемь раз больше, чем это было предсказано только на основании повышения уровня моря».
Исследование не выявило конкретных причин эрозии морского дна в этих экосистемах коралловых рифов. Но авторы указали, что коралловые рифы во всем мире сокращаются из-за сочетания сил, включая естественные процессы, прибрежное развитие, чрезмерный вылов рыбы, загрязнение, обесцвечивание кораллов, болезни и закисление океана (изменение в химическом составе морской воды, связанное с поглощением океанами большего количества углекислый газ из атмосферы).
Для каждой из пяти экосистем коралловых рифов команда собрала подробные измерения морского дна, проведенные Национальным управлением океанических и атмосферных исследований в период с 1934 по 1982 год, а также использовала исследования, проведенные с конца 1990-х по 2000-е годы лидаром Геологической службы США. Программа и Инженерный корпус армии США. Примерно до 1960-х годов измерения морского дна производились вручную с использованием утяжеленных лилей или эхолотов с отметками глубины. Примерно с 1960-х годов большинство измерений основывалось на времени, которое требуется акустическому импульсу, чтобы достичь морского дна и вернуться. Исследователи Геологической службы США преобразовали старые измерения в формат, сопоставимый с недавними данными лидара.
Они сравнили старые и новые наборы измерений, чтобы найти средние изменения высоты на каждом участке. Этот метод использовался Инженерным корпусом армии США для отслеживания других видов изменений морского дна, таких как сдвиги в судоходных каналах. Это первый раз, когда он был применен ко всей экосистеме коралловых рифов. Затем исследователи разработали компьютерную модель, которая использовала изменения высоты для расчета объема потерянного материала морского дна.
Они обнаружили, что в целом высота морского дна уменьшилась на всех пяти участках в пределах от 0,09 до 0,8 метра. Все пять рифовых массивов также потеряли большое количество кораллов, песка и других материалов морского дна в результате эрозии.
«Мы наблюдали более низкие темпы эрозии - и даже некоторое локальное повышение уровня морского дна - в защищенных районах, вблизи убежищ или вдали от населенных пунктов», - сказал Йейтс. «Но они были недостаточно значительными, чтобы компенсировать характер эрозии всей экосистемы на каждом из наших исследовательских участков».
Во всем мире более 200 миллионов человек живут в прибрежных сообществах, защищенных коралловыми рифами, которые служат естественным барьером против штормов, волн и эрозии. Эти экосистемы также поддерживают рабочие места, обеспечивают около четверти всего улова рыбы в тропических океанах и являются важными местами отдыха и туризма.
«Системы коралловых рифов уже давно признаны за их важную экономическую и экологическую ценность», - сказал Джон Хейнс, координатор программы прибрежной и морской геологии Геологической службы США. «Это исследование говорит нам, что они играют решающую роль в создании и поддержании физической структуры прибрежного морского дна, которая поддерживает здоровые экосистемы и защищает прибрежные сообщества. Эти важные экосистемные услуги могут быть утрачены к концу этого столетия, и близлежащим сообществам, возможно, придется найти способы компенсировать эти потери».
В исследовании приняли участие ученые-экологи и береговые инженеры, которые планируют использовать результаты для оценки рисков для прибрежных сообществ, которые полагаются на коралловые рифы для защиты от штормов и других опасностей.