В Южно-Китайском море повышение температуры поверхности моря на 2°C в июне 2015 г. усугубилось, что привело к повышению температуры на 6°C на атолле Дунша, мелководной экосистеме коралловых рифов, что привело к гибели примерно 40 процентов жителей коралловое сообщество в течение нескольких недель, согласно исследованию, опубликованному в Scientific Reports на этой неделе.
Ветер и волны взбалтывают море, омывая мелководные коралловые рифы морской водой из открытого океана, чтобы помочь им сохранять прохладу. Но согласно новому исследованию Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), когда погода стихает и эти естественные механизмы охлаждения стихают, потепление океана всего на несколько градусов может оказаться смертельным для живущих там кораллов.
Ученые WHOI изучили это явление в июне 2015 года, проводя исследования на атолле Дунша, почти идеально круглом коралловом рифе в отдаленном Южно-Китайском море. Выводы, опубликованные в выпуске журнала Scientific Reports от 24 марта 2017 года, подчеркивают разрушения, вызванные взаимодействием глобального потепления океана с кратковременными погодными аномалиями, и добавляют актуальности к вопросу о том, как рифы будут жить в конце в этом веке.
«В июне на атолл Донгша обычно обрушиваются тропические штормы и сильные ветры, из-за которых кораллы остаются такими же прохладными, как в открытом океане», - сказал Том ДеКарло, ведущий автор исследования и в то время аспирант Массачусетского технологического института. -Совместная программа ВОЗ по океанографии. «Но в 2015 году погода в июне была исключительно спокойной - в какой-то момент практически не было ни ветра, ни волн. Это усиливало влияние на температуру воды, которая и без того ощущала жар от глобального потепления и Эль-Ниньо. Весь риф превратился в гигантский бассейн, который просто стоял и грелся на солнце».
По словам ДеКарло, который в настоящее время является ученым из Университета Западной Австралии, всего несколько дней безветренного ветра и волн понадобилось, прежде чем риф потерял запас более прохладной воды из открытого океана. «Мы увидели, как температура воды подскочила до 36 °C (97 °F) - на целых 6 °C выше обычной летней температуры. Это привело к обесцвечиванию 100% кораллов, и 40% из них погибли», - сказал он.
Ушел и вернулся
ДеКарло, ученый WHOI Энн Коэн и дайв-мастер Пэт Ломанн стали свидетелями начала массового вымирания в последний день своего месячного полевого визита в Дунша. Они только что закончили экологическое исследование кораллового покрова на рифе и, прежде чем отправиться домой, прыгнули в воду, чтобы достать инструменты, которые они используют для мониторинга температуры воды, pH и течений. «Именно тогда мы увидели, что все кораллы стали белыми», - сказал ДеКарло.«Мы должны были успеть на наши рейсы на следующий день, но ситуация выглядела ужасной, поэтому Энн отправила нас обратно на место в течение нескольких недель.
По словам Коэна, ведущего главного исследователя проекта, время было выбрано замечательно, учитывая, что они все еще находились на месте, когда началось отбеливание. «Довольно необычно находиться в таком отдаленном месте, когда на самом деле происходит массовое обесцвечивание», - сказал Коэн. «Из исследований Тома мы знали, как выглядел здоровый риф непосредственно перед обесцвечиванием, поэтому мы могли провести прямое сравнение с данными после обесцвечивания, чтобы оценить последствия потепления».
По возвращении ученые вернулись к рифу на лодке и увидели зеленоватый оттенок, мерцающий в воде - возможный признак того, что кораллы пережили обесцвечивание и возвращаются в нормальное состояние. Но когда они нырнули, то поняли, что то, что они видели, на самом деле было зелеными дерновыми водорослями, покрывающими мертвые кораллы. «Это был самый быстро кальцинирующийся риф, который мы когда-либо изучали», - сказал ДеКарло.«Поэтому мы думали, что он проявит устойчивость. Но все рухнуло в течение нескольких недель».
Отключение системы охлаждения
Команда подозревала, что усиленное потепление было вызвано погодным затишьем, но они не могли автоматически исключить возможность того, что это событие было вызвано меньшим количеством облаков и большим количеством солнечного света в 2015 году по сравнению с предыдущими годами. Чтобы проверить эту гипотезу, ДеКарло и соавтор Кристен Дэвис, используя данные, полученные с помощью приборов, установленных на рифе, провели ряд расчетов «теплового баланса», чтобы отточить конкретные факторы, вызвавшие экстремальный нагрев.
Мы видели, что механизмы нагрева воздуха и моря, такие как солнечный свет и температура воздуха, оставались почти постоянными в течение июня, но ветры и волновые течения, толкающие более холодную морскую воду, были практически отключены на несколько дней., Это было большое изменение, которое вызвало резкий скачок температуры воды на рифе, поэтому наша гипотеза была верна - основной причиной была необычно спокойная погода», - сказал ДеКарло.
История сканирования
Температура воды стабилизировалась в начале июля, когда наконец усилились волны и ветер. Но масштабный ущерб уже был нанесен. Учитывая масштабы события, ученые хотели узнать, испытывал ли этот риф подобные экстремальные температуры в прошлом, и если да, то восстановились ли кораллы. Однако, по словам Коэна, для этого региона существовало мало исторических данных об отбеливании.
«Это очень удаленное место, куда можно добраться на самолете с материкового Тайваня за два часа», - сказала она. Были неопубликованные отчеты об отбеливании в 1997 году, но серьезность и масштабы этого события не были определены количественно.
Не имея точных исторических записей, команда пробурила образцы кораллов, живущих на рифе, и использовала компьютерную томографию (КТ) для поиска сигналов теплового стресса в прошлом. Сканирование, которое выглядит как ручка швабры, просвеченная рентгеновским излучением, показывает годовые кольца или «полосы» различной плотности в скелете коралла.
«Эти полосы подобны книге по истории коралловых рифов, позволяя вам отсчитывать время назад до конкретных лет и событий», - сказала Коэн, которая приписывает уникальную «палеоперспективу» своей лаборатории своему опыту в области палеоокеанографии.. «Более яркие полосы с высокой плотностью, которые мы называем «полосами стресса», являются сигнатурами длительных и интенсивных событий обесцвечивания. Судя по кернам, которые мы отсканировали, кажется, что между 1983 и 2015 годами было только три предыдущих события обесцвечивания, каждое из которых произошло во время Эль-Ниньо. Но мы обнаружили очень мало полос напряжений в кернах, поэтому, несмотря на обесцвечивание, эти события не были такими серьезными, как в 2015 году».
Интерпретируя данные компьютерной томографии, ДеКарло говорит, что многие кораллы, которые обесцвечивались в прошлом, похоже, восстановились. «Записи скелетов показывают, что менее 50 процентов колоний обесцвечивались во время этих исторических событий, что резко контрастирует со 100-процентным обесцвечиванием, которое мы наблюдали в 2015 году. Это говорит о том, что в этом районе не было такого экстремального термического напряжения, по крайней мере, за последние сорок лет, а может быть, даже за последние 100 лет».
Риф 21 века
Исследование подчеркивает последствия для мелководных коралловых рифов, когда глобальное потепление пересекается с кратковременными погодными аномалиями. Но ученые говорят, что их наблюдения также предполагают возможность того, что прогнозы климатических моделей могут недооценивать то, что испытают некоторые коралловые рифы, поскольку океан продолжает нагреваться в течение этого столетия.
«Текущие глобальные климатические модели и прогнозы для рифов основаны на сценарии потепления на 2 ° C для открытого океана», - сказал ДеКарло. «Но эти прогнозы обычно не учитывают региональные и местные погодные аномалии, которые мы наблюдали в Дунша. Когда у вас есть явления усиления погоды, наложенные на потепление океана, вызванное углекислым газом, тогда для кораллов может стать очень плохо. Модели, основанные на потеплении в открытом океане, уже рисуют ужасную картину для коралловых рифов, но пугающая реальность такова, что они могут быть слишком оптимистичными для многих мелководных рифов."
«Прогнозы, основанные на температуре открытого океана, могут не быть на 100% актуальными для этих мелководных сред, где обитает много коралловых сообществ», - добавил Коэн. «Возможно, коралловые рифы находятся в гораздо более непосредственной опасности, чем мы предполагали. Когда глобальные и региональные аномалии совпадают, кажущееся умеренным двухградусное потепление может быть больше похоже на шесть градусов».