Вулканический остров Куэйшантао на северо-востоке Тайваня является экстремальной средой обитания морских организмов. Приморский район с действующим вулканом имеет уникальное гидротермальное поле с множеством горячих источников и вулканических газов. Кислотность изучаемого района была одной из самых высоких в мире. Таким образом, легкодоступное мелководье вокруг вулканического острова представляет собой идеальную исследовательскую среду для изучения приспособляемости морских организмов, некоторые из которых являются узкоспециализированными, например, крабы, к сильно подкисленной и токсичной морской воде.
В течение примерно десяти лет морские исследователи из Института геонаук Кильского университета (CAU) вместе со своими китайскими и тайваньскими партнерами из Чжэцзянского университета в Ханчжоу и Национального тайваньского океанического университета в Килунге регулярно собирали данные о геологических, химические и биологические процессы, когда два события нарушили результаты временного ряда в 2016 году. Сначала остров сотрясло землетрясение, а спустя несколько недель обрушился сильнейший тропический тайфун «Непартак». На основе данных, собранных за многие годы, исследователи из Киля, Китая и Тайваня впервые смогли продемонстрировать, что биогеохимические процессы изменились из-за последствий сильнейшего землетрясения и тайфуна и как различные организмы смогли адаптироваться к изменившейся биогеохимии морской воды всего за один год. Первые результаты междисциплинарного исследования, основанного на обширных данных, относящихся к 1960-м годам, недавно были опубликованы в международном журнале Nature Scientific Reports.
«Наше исследование ясно показывает, насколько тесно взаимодействуют атмосферные, геологические, биологические и химические процессы и как экосистема с экстремальными условиями жизни, такими как вулканические источники на дне океана, реагирует на возмущения, вызванные природными явлениями», - говорит доктор Марио. Лебрато из Института наук о Земле Кильского университета. В течение многих лет ученые во главе с доктором Дитером Гарбе-Шенбергом и доктором Марио Лебрато из Института наук о Земле CAU исследовали неглубокую гидротермальную систему «Куэйшантао». Выбранный участок имеет большое количество выбросов углекислого газа на мелководье. Кроме того, источники выделяют токсичные металлы. Сера обесцвечивает воду на больших площадях. Вулканические газы с высоким содержанием серы приводят к сильному закислению морской воды. Таким образом, с помощью методов аэрофотосъемки, моделирования, регулярного отбора проб и лабораторных экспериментов исследования гидротермального поля вносят важный вклад в изучение последствий закисления океана для морских сообществ. Лишь несколько специализированных видов животных, таких как крабы, улитки и бактерии, обитают в непосредственной близости от источников. В нескольких метрах, напротив, кипит разнообразная жизнь тропического океана.
Благодаря высокой кислотности, высокому содержанию токсических веществ и повышенным температурам воды сложившиеся там условия жизни могут служить естественной лабораторией для исследования значительного загрязнения окружающей среды человеком. Таким образом, источники в Куэйшантао идеально подходят для изучения будущих сценариев», - говорит соавтор доктор Имин Ван, недавно переехавший из Кильского университета в Институт истории человечества им. Макса Планка в Йене..
После тяжелых событий 2016 года район исследования полностью изменился. Морское дно было погребено под слоем осадка и щебня. Кроме того, кислые источники теплой воды высохли, а состав морской воды значительно и непрерывно менялся в течение длительного периода времени. Аэрофотоснимки, сделанные с помощью дронов, пробы, взятые водолазами-исследователями из Киля и Тайваня, а также биогеохимические исследования ясно показали пространственные и химические масштабы возмущений. Они были записаны биологом и дайвером-исследователем Марио Лебрато и его тайваньским коллегой Ли Чун Ценгом и сопоставлены с результатами более ранних отборов проб. «То, что изначально выглядело как катастрофа для нашего текущего исследования временных рядов, впоследствии оказалось удачей. Это дало нам редкую возможность наблюдать, как организмы приспосабливаются к серьезным нарушениям. Для этого мы смогли использовать обширную базу данных», - объясняет руководитель проекта доктор Дитер Гарбе-Шенберг из Института наук о Земле Кильского университета.