Новое долгосрочное исследование того, как условия окружающей среды влияют на обилие и распределение медуз в крупнейшем эстуарии страны, помогает объяснить широко распространенную нехватку морской крапивы в Чесапикском заливе в течение последних нескольких месяцев и вызывает обеспокоенность по поводу того, как долгосрочное продолжение этой тенденции может нанести ущерб рыболовству в заливе, поскольку климат продолжает нагреваться.
В исследовании, опубликованном в последнем выпуске журнала Estuaries and Coasts, использовались два долгосрочных мониторинговых исследования для изучения взаимодействия между популяциями желе и температурой воды, соленостью, уровнем кислорода и другими факторами. Сбор и анализ данных о популяциях 5 различных видов медуз за период с 1984 по 2012 год представляет собой самое всестороннее исследование популяций заливных медуз из когда-либо проводившихся.
Ведущий автор доктор Джошуа Стоун провел работу в рамках своего диссертационного исследования в Вирджинском институте морских наук Уильяма и Мэри вместе с профессорами VIMS Деборой Стейнберг и Мэри Фабрицио. Стейнберг является экспертом в области экологии желейных и другого зоопланктона; Фабрицио руководит траловой съемкой молоди рыбы и синих крабов VIMS, которая предоставила один из наборов данных, использованных в исследовании. Другой набор данных был частью программы Чесапикского залива. Сейчас Стоун работает доцентом в Университете Южной Каролины.
Два наиболее часто встречающихся в исследовании вида, лавровая крапива Chrysaora chesapeakei и гребенчатый желе Mnemiopsis leidyi, являются прозрачными желеобразными хищниками, которые дрейфуют по течению, но у них есть различия в размерах, анатомии, пищевом поведении и жизненные циклы выражаются в резких различиях в динамике их популяций и влиянии на экосистему Чесапика.
Для Chrysaora, жалящего желе, до боли знакомого многим любителям залива, команда подтвердила и провела количественную оценку предпочтения теплых, относительно соленых вод, зафиксировав пик численности в период с июля по сентябрь в водах с температурой выше 70° и при солености 16 частей на тысячу.
Предпочтение крапивы более соленой воды помогает объяснить широко распространенные сообщения о ее нехватке этим летом во многих притоках Чесапикского залива, где она обычно обитает, поскольку сток пресной воды во время рекордных дождей резко снизил их соленость. Особенно влажно было в мае - самом дождливом в Ричмонде с тех пор, как в 1872 году здесь начали вести учет, - как раз тогда, когда донная жизненная стадия крапивы начинает отпочковываться от ее крошечных, чувствительных, свободно плавающих медуз.
Для мнемиопсиса исследование предоставило четкие доказательства того, что его популяция контролируется биологическими факторами не меньше, чем соленостью или температурой.«Мы обнаружили, что популяции мнемиопсиса в основном контролировались хищничеством лавровой крапивы», - говорит Стоун. «Они были наиболее многочисленны в июне, во время короткого окна между прогревом воды выше 65° и цветением их хищников лавровой крапивы в июле». Соленость также влияла на распределение и численность гребневиков: пики объема мнемиопсиса приходились на значения 6-18 ppt в верхнем заливе и 9-19 ppt в нижнем заливе.
Долгосрочные тренды
Сравнивая ежегодные колебания популяций желейных желе и условий окружающей среды в заливе на протяжении более чем двух десятилетий, исследователи обнаружили тенденцию к снижению общей численности заливных желейных медуз, что противоречит сообщениям о увеличение количества желе в других регионах мира. Стоун объясняет эту тенденцию к снижению каскадным сочетанием физических и биологических факторов и говорит, что это может предвещать проблемное будущее рыболовства залива.
«Популяции крапивы в заливе контролируются весенними условиями, - объясняет он, - с более низкой соленостью, как мы видели в этом году, что приводит к более низкой репродуктивной способности, что приводит к снижению численности лавровой крапивы летом.«Столкнувшись с меньшим количеством хищников из-за нехватки лавровой крапивы, популяции их гребенчатой желеобразной добычи затем увеличиваются, но недостаточно, чтобы компенсировать потерю биомассы, вызванную уменьшением численности гораздо более крупной крапивы.
Но увеличение количества гребневиков имеет важное последствие - уменьшение популяции веслоногих рачков, которых гребневики любят есть. Поскольку веслоногие рачки являются основным источником пищи для многих молодых рыб и других обитателей залива, сокращение их популяции может привести к пагубным последствиям в пищевой цепи.
Влияние изменения климата
Все это приводит к тому, что авторы обеспокоены тем, что изменение климата, которое, по прогнозам, приведет к увеличению распространенности влажных источников в средней Атлантике, чаще будет приводить в движение этот тревожный каскад пищевых сетей. Более влажные и теплые источники также увеличат распространенность придонных вод с низким содержанием кислорода в заливе, что, по мнению исследователей, является еще одним фактором снижения репродуктивной способности крапивы.
«Предсказанное увеличение весеннего речного стока и весенняя гипоксия из-за глобального изменения климата приведут к дальнейшему снижению численности лавровой крапивы, - говорит Стоун, - что, возможно, приведет к будущему увеличению популяций гребневиков и одновременному сокращению числа веслоногих ракообразных»., Это вызывает беспокойство, потому что копеподы являются основным путем передачи пищевой энергии от фитопланктона к промысловым рыбам, особенно через заливных анчоусов».
Исследователи опасаются, что эти эффекты пищевой сети могут быть такими же серьезными, как те, которые недавно наблюдались в других регионах мира. «Наш местный гребенчатый желе был завезен в Каспийское и Черное моря, где у него не было хищников, стал инвазивным и способствовал краху нескольких промыслов», - говорит Стоун. «Здесь у него есть естественный хищник, лавровая крапива, но меньшее количество лавровой крапивы приводит к большему количеству гребневиков. Популяции лавровой крапивы уже находятся на более низком уровне из-за увеличения гипоксии и других факторов, и мы не можем позволить себе выяснить, как дальнейшее сокращение их популяции нанесет ущерб рыболовству в заливе."
По иронии судьбы, растущая распространенность воды с низким содержанием кислорода в заливе может фактически смягчить последствия этого нежелательного сценария. «В Чесапикском заливе, - говорит Стоун, - повышенная гипоксия может помочь держать гребенчатых медуз подальше от добычи, потому что копеподы и личинки рыб избегают этих зон, а гребневики - нет».
«Даже при этом, - говорит он, - продолжающееся сокращение популяций лавровой крапивы из-за изменения климата может иметь широкомасштабные последствия для всей пищевой цепи Чесапикского залива. являются важной и естественной частью экосистемы залива».