Коралловым рифам по всему миру угрожает повышение температуры океана, что является основным фактором обесцвечивания кораллов. Ученые регулярно используют данные о температуре поверхности моря, собранные со спутников, для прогнозирования вызванного температурой стресса для рифовых сообществ, но новое исследование показывает, что одни только поверхностные измерения не могут точно предсказать полную степень теплового стресса для более глубоких кораллов.
Новое исследование, проведенное учеными из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего и Фонда исследования коралловых рифов (CRRF) в Палау, описывает новый подход к прогнозированию воздействия теплой температуры на кораллы в море. поверхность через более глубокое пространство в диапазоне от 30 до 150 метров (100-500 футов), известное как мезофотическая зона.
Кораллы на такой глубине, по мнению некоторых представителей научного сообщества, более защищены от потепления океана, чем их мелководные собратья. Но группа специалистов по океанографии Скриппса обнаружила, что даже на глубине кораллы периодически подвергаются термическому стрессу через иные промежутки времени, чем кораллы у поверхности.
Исследователи использовали наборы данных почти за два десятилетия, включая данные об уровне моря, температуре поверхности моря и температурных наблюдениях, которые варьировались между поверхностью и глубиной мезофотической зоны, чтобы разработать инструмент прогнозирования вертикальной протяженности того, как кораллы будут подвергаться стрессу из-за температуры. Это исследование проводилось на трех рифах вокруг островного государства Палау, расположенного в тропической части Тихого океана.
Этот новый подход к измерению и прогнозированию температурной нагрузки на коралловые рифы описан в новом исследовании, опубликованном 27 августа в журнале Geophysical Research Letters.
«Теперь мы добавляем измерение глубины в проблему, в то время как раньше мы только скользили по поверхности того, что означает температурный стресс для кораллов», - сказал кандидат наук Скриппса Трэвис Шрамек, ведущий автор исследования.«Мы видим, что тепловое напряжение проникает полностью в мезофотическую зону во время крупных обесцвечиваний».
В дополнение к просмотру данных о температуре поверхности моря, собранных глобальными спутниками, ученые использовали сеть регистраторов температуры рифов, которую обслуживают дайверы CRRF в ключевых точках Палау на глубине до 90 метров (295 футов).
CRRF поддерживает этот набор датчиков температуры по всему Палау, простираясь от поверхности до мезофотических рифов с 1999 года. Лишь небольшое количество дайверов в мире обладают подготовкой, навыками и оборудованием для безопасного и регулярного погружения. мезофотическую зону. Одним из таких редких ученых-дайверов является Пэт Колин, директор CRRF и соавтор исследования.
В течение почти 20 лет Колин и его небольшая команда еженедельно совершали погружения в различных местах по всему Палау в рамках долгосрочной программы мониторинга температуры. Исследования по оценке обесцвечивания в мезофотической зоне сильно ограничены, поэтому команда Скриппса, в которую входили ученые Марк Меррифилд и Эрик Террилл, сочла наборы данных наблюдений Колина невероятно ценными.
Наблюдения показали, что более глубокие зоны демонстрируют обесцвечивание, совпадающее с более высокими температурами, наряду с мелководными рифами.
«Наше понимание океана действительно будет и впредь основываться на наблюдениях. Модели действительно информативны, но способ, которым мы их обосновываем, - это наблюдение за системой Земли», - сказал Шрамек. «Наблюдения, подобные тем, что собрал Пэт, показывают силу использования инструментов и наблюдения за Землей уникальным способом».
Исследователи выразили надежду, что эти результаты послужат стимулом для проведения дополнительных исследований событий температурного стресса, чтобы лучше понять мезофотическую зону на Палау и в других тропических регионах. Они также изучили ежедневные записи мареографов со станции в гавани Малакаль на Палау с 1970 по 2017 год. Эти данные, собранные Центром уровня моря Гавайского университета, позволили команде изучить региональные рекорды уровня моря в этом районе.
Сочетая наборы данных об уровне моря и температуре моря, Шрамек обнаружил, что высота поверхности океана является надежным индикатором того, как температура воды меняется на десятки метров ниже. Затем он и его команда использовали эти данные для прогнозирования температуры коралловых рифов, живущих у поверхности, а также тех, кто живет в более глубоких водах. Шрамек разработал алгоритм для применения общепринятых алгоритмов стресса кораллов к глубинам, включающим более глубокие мезофоты, которые обычно считаются убежищем от термического стресса.
«Удивительным результатом исследования является то, что океанические условия вдоль драматических рифовых стен, которые являются границами Палау, очень характерны для более широкой западной части Тихого океана», - сказал океанограф Скриппса Террилл. «В результате мы добились удивительного успеха в предсказании вертикальной структуры температурных полей, которым будут подвергаться коралловые сообщества даже в условиях Эль-Ниньо».
Он добавил, что результаты предполагают многообещающее применение метода к другим островам в этом тихоокеанском регионе, которые не получают выгоды от долгосрочных временных рекордов, которые Палау имеет в результате специальной измерительной кампании CRRF.
Новые идеи команды о том, как прогнозировать температурный стресс для глубоководных кораллов, могут способствовать лучшему пониманию всей системы рифов в целом, что может помочь в природоохранных и политических усилиях по защите этой ценной и разнообразной экосистемы.
«Теперь, когда мы наблюдали за этой экосистемой уникальным образом, мы можем начать лучше оценивать стресс кораллов в мезофотической зоне», - сказал Шрамек. «Если мы сможем лучше понять, как они испытывают стресс, мы сможем лучше понять, как их защитить».
Финансирование этого исследования было предоставлено Управлением военно-морских исследований в рамках более крупной инициативы по изучению океанических условий в западной части Тихого океана.