По площади приливные отмели составляют более 50 процентов залива Уиллапа на юго-западе штата Вашингтон, что делает это устье площадью более 142 квадратных миль идеальным местом для выращивания устриц. На некоторых участках этих равнин хорошо растут устрицы, набивая свои раковины деликатесами для взыскательных посетителей. Но, по словам опытных устричных фермеров, устрицы, выращенные в других частях залива Уиллапа, не дают столько мяса.
Теперь у ученых может быть объяснение этой изменчивости. В статье, опубликованной в Интернете 26 июля в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science, исследователи из Университета Вашингтона и Университета Стратклайда сообщают, что вода, омывающая приливные отмели залива Уиллапа во время приливов, - это в основном та же самая вода, которая омывала квартиры во время предыдущего прилива. Эта «старая» вода не смешивалась с «новой» водой из более глубоких частей залива или открытого Тихого океана и обладает другими химическими и биологическими свойствами, такими как более низкий уровень пищи для существ на приливных отмелях.
Команда под руководством Дженнифер Рюсинк, профессора биологии Университета Вашингтона, использовала океанографическое моделирование и данные о качестве воды, чтобы показать, что вода во время прилива, протекающая над отмелями залива Уиллапа, может длиться до четырех приливных циклов - или около два дня - до того, как она полностью заменится на «новую» воду. В ходе полевых экспериментов, измеряющих рост устриц, они обнаружили, что этот медленный оборот имеет последствия для существ, которые называют залив Уиллапа своим домом.
Их выводы опровергают прежнее предположение о приливах.
«Раньше существовало мнение, что, когда вода стекает с приливных отмелей или из залива, течения и ветер смешивают эту воду», - сказал ведущий автор Эли Уит, инструктор UW в Колледже Окружающая среда, которая проводила это исследование в качестве докторанта на факультете биологии Университета Вашингтона.«Оказывается, это не обязательно верно. Для этого смешения требуется несколько приливных циклов».
Чтобы определить скорость оборота воды в заливе Уиллапа, Ruesink и Wheat объединились с Нилом Банасом, океанографом из Университета Стратклайда в Глазго, который смоделировал «время пребывания» и циркуляцию воды в заливе Уиллапа, используя данные о глубине залива. профиль, впадающие в него реки и выход в Тихий океан. Модель предсказала, что время пребывания воды во время прилива над отмелями варьируется от нуля до четырех приливных циклов - в зависимости от местоположения в заливе - до того, как она будет полностью заменена «новой» водой из более глубоких каналов. На участках приливных отмелей длиной более одного километра, как правило, вода над прибрежными отмелями имеет более длительное время пребывания, чем над отмелями, расположенными дальше от берега.
"Это немного парадоксально: мы можем пройти по этим равнинам во время отлива, так как же вода может оставаться там более пары часов между последовательными отливами?" - сказал Русинк.«Теперь мы обнаружили новое объяснение качества устричных зарослей, которое зависит не от того, сколько времени они проводят под водой, а скорее от истории воды, которая их достигает».
Команда собирала данные прямо из залива. Они использовали сеть датчиков - некоторые свободно плавающие, другие - в фиксированных положениях - для сбора информации, такой как глубина воды, температура, соленость и количество присутствующего хлорофилла. Все эти свойства воды варьировались по всему заливу. Температура менялась в основном в зависимости от приливного цикла, в то время как изменения солености и хлорофилла по всему заливу Уиллапа больше соответствовали их модели времени пребывания в воде. Одно из ключевых различий между «старой» и «новой» водой заключается в том, что «старая» вода содержит меньше хлорофилла и обычно имеет более низкую соленость.
Команда также измерила рост устриц на отмелях в участках залива со «старой» и «новой» водой. Во всех частях залива Уиллапа устрицы выросли примерно до одинакового размера раковины. Но устрицы, выращенные дальше от основного русла залива - регионов с более высоким уровнем «старой» воды во время прилива - с трудом заполняли эти раковины мясистым куском, который едят люди. У устриц, выращенных на отмелях всего в полукилометре от основного канала, вес сухой ткани на высоту раковины уменьшился на 25% по сравнению с устрицами, выращенными ближе к каналу, где «новая» вода поступает быстрее.
«Ученым давно известно, что время пребывания в воде увеличивается по мере того, как вы углубляетесь в заливы», - сказал Рюсинк. «Но впервые и модель, и полевые данные показывают «старую» воду близко к берегу через приливные отмели».
Эти результаты могут объяснить, почему некоторые части залива Уиллапа, известные как «места откорма» устричных фермеров, лучше других подходят для выращивания устриц с большой биомассой, по словам Уита. Исследование также имеет далеко идущие последствия для того, как ученые понимают здоровье и благополучие всех существ в приливных экосистемах, таких как залив Уиллапа. Более низкие уровни хлорофилла в «старой» воде, например, указывают на то, что эта вода содержит меньше частиц для фильтрующих существ вдоль отмелей, вероятно, потому, что пища уже была извлечена из водной толщи во время предыдущих проходов над отмелями. Существа в этих частях залива Уиллапа должны дольше ждать щедрости, которую приносит «новая» вода.
В будущих исследованиях необходимо будет рассмотреть дополнительные последствия этих более длительных скоростей оборота воды, например, как загрязняющие вещества разбавляются и удаляются из водной толщи, сказал Уит. Выводы команды усложняют приливную среду и ясно показывают то, что уже знали опытные фермеры, выращивающие устриц в заливе Уиллапа: не все приливные отмели одинаковы.