Команда из шестнадцати исследователей завершила всестороннее исследование глубоководных коралловых рифов, известных как мезофотические коралловые экосистемы, на всем Гавайском архипелаге. Исследование, опубликованное в журнале PeerJ с открытым доступом, проводилось более двух десятилетий и включало комбинацию подводных аппаратов, дистанционно управляемых аппаратов, съемных камер, регистраторов данных и продвинутых погружений со смешанным газом для изучения этих труднодоступных сред.. Исследователи задокументировали обширные области со 100-процентным коралловым покрытием и обширными сообществами водорослей на глубине 50-90 метров (165-300 футов), простирающимися на десятки квадратных километров, и обнаружили, что места обитания глубоководных рифов являются домом для многих уникальных и различных видов. виды, не встречающиеся на мелководных рифах. Результаты исследования имеют важное значение для защиты и управления коралловыми рифами на Гавайях и в других местах.
«Это одно из крупнейших и наиболее полных исследований в своем роде», - сказал Ричард Пайл, исследователь Бишопского музея и ведущий автор публикации. «В нем участвовали ученые из самых разных областей и из нескольких федеральных, государственных и частных организаций, работающих вместе с рядом различных технологий по всему Гавайскому архипелагу».
Первой целью исследования было охарактеризовать среду обитания глубоководных коралловых рифов, известную как «мезофотические коралловые экосистемы» или «сумеречная зона» коралловых рифов. Коралловые рифы на глубине от 30 до 150 метров (от 100 до 500 футов) являются одними из самых малоизученных морских экосистем на Земле. Эти рифы глубже, чем могут безопасно погрузиться обычные аквалангисты, и мельче, чем большинство подводных исследований, представляют собой новый рубеж для исследований коралловых рифов.
Чтобы задокументировать эти неуловимые глубокие коралловые рифы, команда использовала широкий спектр передовых технологий, включая многолучевое батиметрическое картирование, погружение с ребризером замкнутого цикла со смешанным газом, буксируемые и дистанционно управляемые системы камер, различные датчики окружающей среды для регистрирующие свет, температуру, движение воды и другие параметры, а также два исследовательских подводных аппарата, эксплуатируемых Гавайской подводной исследовательской лабораторией. Один из новаторских подходов, принятых в ходе проекта, заключался в объединении дайверов с ребризером и подводных аппаратов в скоординированных погружениях.
«Свободно плавающие дайверы и подводные аппараты не часто работают бок о бок над научно-исследовательскими проектами», - сказал Пайл. «Подводные аппараты могут погружаться намного глубже и оставаться там намного дольше, но дайверы могут выполнять более сложные задачи по проведению экспериментов и сбору образцов. Объединение обоих вместе в одних и тех же погружениях позволило нам выполнить задачи, которые не могли бы быть решены ни одной из технологий в отдельности».
Основным направлением исследования было документирование обширных областей со 100% коралловым покрытием на глубине 90 метров (300 футов) или более у островов Мауи и Кауаи. В частности, обширные пространства непрерывного кораллового покрова, простирающиеся на десятки квадратных километров, существуют во многих местах в канале Ауо у юго-западной стороны Мауи. На рифах преобладают каменистые рифообразующие кораллы рода Leptoseris, пластинчатые кораллы, приспособленные для глубоководных рифов.
«Это одни из самых обширных и густонаселенных коралловых рифов на Гавайях», - сказал Энтони Монтгомери, соавтор исследования, который в течение большей части времени представлял Департамент земельных и природных ресурсов штата Гавайи. проекта. «Удивительно, что так глубоко находят такие богатые коралловые сообщества».
В дополнение к кораллам, этот район также является домом для обширных водорослевых лугов, которые поддерживают уникальные сообщества рыб и беспозвоночных. В ходе исследования было идентифицировано более семидесяти видов макроводорослей, населяющих глубокие рифы, а еще нескольким новым видам пока не присвоены официальные научные названия. И кораллы, и водоросли зависят от солнечного света для фотосинтеза, и исследование объяснило существование многих мест обитания на глубоких рифах исключительно чистой водой..
«Мы обнаружили, что разнообразие видов макроводорослей на самом деле достигло пика на глубине около 90 метров [300 футов]», - сказала Хизер Сполдинг с факультета ботаники Гавайского университета в Маноа и соавтор исследования. изучение. «Эти обширные водорослевые луга представляют собой основной компонент сообществ глубоководных рифов и играют фундаментально важную роль в общей экологии».
Еще один интересный вывод исследования заключается в том, что уровень эндемизма - видов, не встречающихся больше нигде на Земле - существенно возрастает на глубоких рифах. В то время как только 17% рыб, исследованных на глубине менее 30 метров (100 метров), являются эндемиками Гавайских островов, более половины видов на глубине менее 70 метров (230 футов) являются гавайскими эндемиками. Уровень эндемизма еще больше возрастает на северо-западе Гавайских островов, где 100% рыб, населяющих некоторые глубокие рифы, встречаются только на Гавайях.
«Масштабы рыбного эндемизма на этих глубоких коралловых рифах, особенно на северо-западных Гавайских островах, поразительны», - сказал Рэндалл Косаки, заместитель управляющего Национальным морским памятником Папаханаумокуакеа и соавтор исследования. «Мы смогли задокументировать самые высокие показатели эндемизма среди всех морских сред на Земле».
Пищевая сеть, поддерживающая рыб на глубоких рифах, была изучена с использованием передовых методов стабильных изотопов, которые выявили небольшие, но важные различия в экологии рыб, обитающих на глубоких и мелких рифах.
«Мы использовали эти методы, потому что более традиционные подходы требуют большого количества образцов», - сказал Брайан Н. Попп, профессор геологии и геофизики Гавайского университета в Маноа в Школе наук и технологий об океане и Земле. «Наши результаты помогают нам лучше понять взаимосвязь между экологией глубоководных и мелководных рыбных сообществ коралловых рифов."
Результаты исследования имеют важное значение для управления природоохранной деятельностью. В дополнение к богатому и уникальному биоразнообразию, обитающему в этих средах, глубокие коралловые рифы могут служить убежищем для определенных видов, которые в большей степени подвержены воздействию мелководных коралловых рифов.
«Поскольку коралловые рифы сталкиваются с множеством угроз, - говорит Кимберли Паглиз, океанограф из Национального центра изучения прибрежных океанов NOAA, - обнаружение обширных рифов у берегов Мауи дает менеджерам уникальную возможность гарантировать, что будущая деятельность в регионе, такие как прокладка кабеля, дноуглубительные работы на свалках и глубокие выпуски канализации, не наносят непоправимого ущерба этим рифам».
Исследование, которое длилось более двух десятилетий и охватило все 2 590 километров (1 600 миль) Гавайского архипелага, было в основном поддержано Национальными центрами исследований прибрежных океанов NOAA, Papahanaumokuākea Marine. Национальный памятник, Программа сохранения коралловых рифов, Управление по исследованию и исследованию океана и Научный центр рыболовства Тихоокеанских островов, а также Гавайская лаборатория подводных исследований и штат Гавайи.