Мы все знакомы с переломными моментами, когда пересечение, казалось бы, незначительного порога может привести к совершенно разным результатам - фаворит Суперкубка, который падает на последнее место из-за травмы единственного лайнмена, росток помидора, который резко растет к небу в тот момент, когда он возвышается над темными границами своего глиняного горшка.
Теперь исследование, проведенное учеными из Института морских наук Вирджинии Уильяма и Мэри, определяет переломный момент в усилиях по восстановлению устриц, когда рифы, перестроенные так, чтобы они возвышались на фут или более над дном, превращались в здоровые, самоподдерживающиеся экосистемы. в то время как те, которые перестроены на более низких высотах, быстро покрываются, а затем засыпаются отложениями.
Исследование, тематическая статья в выпуске журнала Marine Ecology Progress Series от 6 ноября, подготовлено в соавторстве с бывшим доктором наук VIMS. студентка Эллисон Колден вместе с профессорами VIMS Робом Латуром и Ромом Липциусом.
Колден, ныне научный сотрудник Фонда Чесапикского залива в области рыболовства в Мэриленде, говорит: «Определение пороговой реакции популяций устриц на высоту рифа позволяет получить критическое представление о деградации и утрате устричных рифов залива. Понимание этой реакции и лежащих в ее основе Механизмы могут помочь менеджерам максимально эффективно использовать ограниченные ресурсы, не переусердствуя и максимизируя вероятность успеха восстановления». Восстановленные устричные рифы обычно строятся с использованием ископаемых или переработанных раковин, которых не хватает.
Исследователи говорят, что их выводы могут помочь объяснить потерю устриц и активизировать усилия по их восстановлению не только в заливе, но и во всем мире. Местные популяции устриц сократились во всем мире за последнее столетие из-за чрезмерного вылова рыбы, загрязнения питательными веществами, болезней и ухудшения среды обитания, что привело к серьезным экономическим и экологическим последствиям.
Исследование команды основано на нескольких недавних исследованиях, в которых высота рифа была определена как ключевой показатель успеха или неудачи восстановления. Но, по словам Липциуса, «никто не определил пороговую высоту, при которой траектория рифа расходится, и не определил задействованные механизмы».
Чтобы ответить на эти вопросы, ученые использовали устричные раковины, чтобы построить 24 экспериментальных рифа на 4 участках рек Грейт-Уикомико и Линнхейвен, притоков Чесапикского залива в Вирджинии. Они построили рифы на 6 разных высотах, от 5 сантиметров до полуметра над дном залива - диапазон высот, обычно используемый для восстановления устриц или деятельности по нагулу в заливе.
Затем они наблюдали за этими рифами через 8 месяцев и 2 года после строительства, используя видеокамеру на дистанционно управляемом транспортном средстве. Они также измерили плотность устриц, скорость осаждения отложений и «морщинистость», меру сложности поверхности. Здоровые рифы имеют множество укромных уголков и закоулков, которые укрывают личинок устриц и других мелких животных от течений и хищников, а также создают турбулентность, которая помогает удерживать отложения на поверхности рифа.
«Наша видеосъемка показала, что состояние рифа изменилось почти сразу - в течение 2 месяцев после строительства», - говорит Колден. «На нижних рифах отложения быстро погребали раковины, особенно по краям рифов. На более высоких рифах мы видели всплывающие раковины, много молодых устриц и более низкие уровни отложений».
Переломный момент или порог между этими двумя состояниями составлял 0,3 метра, около фута. Рифы, построенные до такой высоты или выше, имели плотность устриц в 3,5 раза выше, чем на более низких рифах, а плотность на более высоких рифах со временем обычно увеличивалась. Плотность нижних рифов имеет тенденцию к уменьшению в зависимости от скорости осадконакопления, при этом большинство этих рифов в конечном итоге исчезают под покровом отложений.
«Мы обнаружили, что зависимость между плотностью устриц и высотой рифа нелинейна, - говорит Липциус. «Скорость отложения наносов экспоненциально снижалась с увеличением высоты рифа, в то время как волнистость увеличивалась».
Исследователи связывают эти наблюдения с положительной обратной связью между структурой рифа, потоком воды и результирующей динамикой популяции.
«Чем выше риф находится над морским дном, тем меньше места для протекания воды между ним и поверхностью», - говорит Колден. «Это заставляет воду течь быстрее, что предотвращает накопление отложений над устрицами, дает им много планктона для фильтрации и помогает поддерживать в чистоте укромные уголки, в которых укрываются личинки устриц и другие беспозвоночные».
Исследователи говорят, что взаимосвязь между высотой рифа и живучестью также помогает объяснить, как нехватка промысла привела к исчезновению местных популяций устриц в 20-м веке.
«Пороговая динамика, которую мы наблюдали, помогает объяснить историческую утрату мест обитания рифов вдоль атлантического побережья», - говорит Липциус. «Разрушая структуру рифа и удаляя раковины вместе с живыми устрицами, методы добычи, такие как дноуглубительные работы и гидравлические клещи, уменьшали высоту рифа ниже критического порога, переводя рифы с устойчивой на деградирующую траекторию».
Заглядывая вперед, исследователи говорят, что их результаты показывают, что восстановленные рифы должны возвышаться не менее чем на 0,3 метра над дном и должны быть запрещены для добычи, если менеджеры не смогут обеспечить, чтобы рифы оставались выше порога высоты рифа во время добычи. условия.