Исследование, недавно опубликованное группой исследователей, выпускников и студентов Гавайского университета в Школе наук и технологий об океане и земле Маноа (SOEST), показало, что локальное воздействие человека - загрязнение питательными веществами в результате деятельности на суша - может ускорить негативное воздействие глобального закисления океана на коралловые рифы.
Коралловые рифы обеспечивают жизненно важные экосистемные услуги, включая продовольственную безопасность и защиту береговой линии для прибрежных сообществ. Эти услуги во многом зависят от очень сложной трехмерной структуры коралловых рифов. Чтобы коралловые рифы процветали, кальцифицирующие организмы, такие как кораллы, должны строить риф быстрее, чем биоразрушающие организмы, а естественное растворение разрушает риф..
«Существует долгая история изучения воздействия загрязнения питательными веществами и закисления океана на коралловые рифы», - говорит ведущий автор Нисса Силбигер, доцент Калифорнийского государственного университета в Нортридже и выпускница Гавайского института в Маноа. морской биологии (HIMB) в SOEST. «Однако мало что известно о том, как эти два фактора стресса взаимодействуют и влияют на функционирование экосистемы коралловых рифов».
Предыдущие исследования показали, что факторы стресса, связанные с антропогенными выбросами углекислого газа (CO2), такие как закисление океана, смещают коралловые рифы в сторону чистых потерь, что может привести к потеря трехмерного каркаса в будущем. Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, показало, что загрязнение питательными веществами может сделать коралловые рифы более уязвимыми к закислению океана и ускорить прогнозируемый переход от чистого роста к общей потере.
В HIMB команда использовала современную систему, в которой они постоянно добавляли питательные вещества (нитраты и фосфаты) в аквариумы, содержащие различных представителей сообщества коралловых рифов, включая кораллы, морские водоросли, мертвые рифовые обломки., или песок. Затем они сравнили это с экспериментом, имитирующим естественные системы со смешанным сообществом, содержащим все четыре компонента, и измерили критические «экосистемные функции» сообществ коралловых рифов: кальцификацию, растворение, фотосинтез и дыхание..
«Мы показали, что загрязнение питательными веществами снижает общий рост рифов и нарушает естественную химическую динамику коралловых рифов», - сказал Зильбигер. «В морской воде, загрязненной питательными веществами, кальцификаторы были менее способны извлекать выгоду из растворенных соединений, составляющих строительные блоки коралловых рифов. в противном случае способствовало бы росту рифов и способствовало бы как растворению скелета, так и росту конкурентов морских водорослей."
Часто считается, что питательные вещества из удобрений косвенно воздействуют на рифы, например, давая преимущество водорослям, которые могут поглотить рифы, и это наблюдение подкрепляется этим исследованием.
«Эти «фазовые сдвиги» водорослевых рифов происходят во всем мире, вызывая серьезные изменения в том, как функционируют рифы», - сказал соавтор Крейг Нельсон, преподаватель океанографии UH Manoa и Sea Grant. «Но до сих пор мы никогда не определяли количественно, как загрязнение питательными веществами может напрямую снижать способность кораллов строить структуру рифа».
Эта работа показала, что питательные вещества также изменяют локальную среду pH, нарушая дыхание кораллов и других рифовых организмов, что влияет на химический состав рифа.
«Связь между питательными веществами и метаболизмом рифов усугубляет изменение pH, что может сделать всю систему более восприимчивой к глобальным угрозам, таким как закисление океана», - сказала соавтор Холли Патнэм, доцент Университета Род-Айленда и выпускница. из ХИМБ.
«Загрязнение питательными веществами негативно влияет на рост рифов как прямо, так и косвенно, нанося двойной удар по коралловым рифам, которые уже пострадали от окисления океана во всем мире», - сказала соавтор Меган Донахью, исследователь из HIMB. «Наши данные показывают, что для защиты рифов от быстрого истощения необходимы как местные меры управления, такие как сокращение стока питательных веществ и просачивания их в грунтовые воды, так и глобальные действия, такие как сокращение глобальных выбросов углекислого газа».
В будущем исследовательская группа сосредоточится на том, как другие составляющие рифа, такие как рыбы, взаимодействуют с этими процессами, чтобы повлиять на функционирование экосистемы коралловых рифов, поскольку рифы представляют собой сложные сети, и эти взаимодействия имеют решающее значение для устойчивости.