Команда собрала пробы воды в девяти точках вдоль трансекты, которая простиралась от открытого океана, через барьерный риф, в лагуну, а затем в заливы и заливы вокруг островов Рок-Айленд в Палау в западной части Тихого океана. В каждом месте они обнаружили, что морская вода становилась все более кислой по мере того, как они приближались к суше.
«Когда мы впервые составили график этих данных, мы были шокированы», — сказала ведущий автор Кэтрин Шамбергер, затем научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) и химик-океанограф. «Мы понятия не имели, какой уровень подкисления мы обнаружим. Сегодня мы смотрим на рифы, уровень которых мы ожидаем от открытого океана в этом регионе к концу века».Шамбергер проводил полевые исследования на Палау вместе с другими исследователями из лаборатории биогеохимика WHOI Анны Коэн, а также с учеными из Международного центра коралловых рифов Палау (PICRC).
Хотя химический состав океана естественным образом варьируется в разных местах, он меняется во всем мире из-за повышенных уровней углекислого газа (CO2) в атмосфере. Океан поглощает атмосферный CO2, который вступает в реакцию с морской водой, понижая ее общий pH и делая ее более кислой.
Этот процесс также удаляет ионы карбоната, необходимые кораллам и другим организмам для построения их скелетов и раковин. Кораллы, растущие в условиях низкого pH, как в лабораторных экспериментах, имитирующих будущие условия, так и в других естественных условиях океана с низким pH, демонстрируют ряд негативных воздействий. Воздействие может включать молодые особи, которым трудно строить свои скелеты, меньшее количество разновидностей кораллов, меньший коралловый покров, больший рост водорослей и более пористые кораллы с большими признаками эрозии от других организмов.Новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, Американского геофизического союза, объясняет естественные биологические и геоморфологические причины более кислой воды у Скалистых островов Палау и описывает второй удивительный вывод — кораллы, живущие в более кислых водах. вода оказалась неожиданно разнообразной и полезной.
Это необычное открытие, которое противоречит тому, что наблюдалось в других системах коралловых рифов с естественным низким pH, имеет важное значение для сохранения кораллов во всех частях мира.«Когда вы переходите от рифа с высоким pH к соседнему рифу с низким pH, происходят большие изменения, и это отрицательные изменения», — сказал Коэн, соавтор статьи и ведущий исследователь проекта. "Однако на Палау, где вода наиболее кислая, мы видим противоположное. Мы видим более разнообразное коралловое сообщество, в котором обитает больше видов и коралловый покров больше, чем в некислотных участках. Палау является исключением из места, изученные учеными ".
Анализируя химический состав воды на Палау, ученые обнаружили, что подкисление в первую очередь вызвано образованием раковины организмами, живущими в воде, называется кальцификацией, которая удаляет ионы карбоната из морской воды. Вторая причина — это дыхание организмов, которые добавляют в воду СО2, когда они дышат.«Все это происходит на каждом рифе», — сказал Коэн. «Что действительно важно, так это время пребывания морской воды».«На Рок-Айлендс вода долго находится в заливах, прежде чем вымывается.
Это большая территория, похожая на лабиринт с множеством каналов и входов, по которым вода может вращаться», — пояснил Шамбергер. «В этих местах постоянно происходят кальцинирование и дыхание, пока вода остается там, и это позволяет воде становиться все более и более кислой. Это немного похоже на пребывание в комнате с ограниченным количеством кислорода — тем дольше вы» находясь там, не открывая окна, вы расходуете кислород и увеличиваете выбросы CO2 ».Обычно, добавила она, продвигая аналогию, без поступления свежего воздуха живым существам становится все труднее и труднее процветать, «но в случае с кораллами на Палау мы обнаруживаем обратное.
«Мы обнаружили, что коралловый покров и разнообразие кораллов фактически увеличиваются по мере продвижения от внешних рифов к Рок-Айлендс, что прямо противоположно тому, что мы ожидали».Следующие шаги ученых — определить, генетически ли эти кораллы адаптированы к низкому pH, или же Палау обеспечивает «идеальный шторм» условий окружающей среды, который позволяет этим кораллам выжить при низком pH. «Если это последнее, то это означает, что если вы вытащите эти кораллы из этой конкретной среды и поместите их в другую среду с низким pH, в которой не будет такой же комбинации условий, они не смогут выжить», — сказал Коэн. «Но если они генетически адаптированы к низкому pH, вы можете поместить их куда угодно, и они смогут выжить».«Эти рифовые сообщества развивались в этих условиях в течение тысяч лет, — сказал Шамбергер, — и мы говорим об условиях, которые будут возникать в большей части остальной части океана к концу века.
Мы не делаем этого. «Не знаю, смогут ли другие коралловые рифы адаптироваться к закислению океана — временной масштаб может быть слишком коротким».Ученые стараются подчеркнуть, что их открытие на Палау отличается от любой другой изученной среды с низким pH. «Когда мы находим риф, подобный Палау, где коралловые сообщества процветают при низком pH, это исключение», — сказал Коэн. «Это не означает, что коралловые рифы по всему миру будут в порядке в условиях закисления океана. Это действительно означает, что есть некоторые коралловые сообщества — и мы нашли такое, — которые, похоже, поняли это.
Но это не значит, что все экосистемы коралловых рифов поймут это ».Работая с учеными из Международного центра коралловых рифов Палау (PICRC), правительства Республики Палау и The Nature Conservancy, исследователи стремятся помочь в разработке индексов уязвимости рифов к закислению океана, которые могут быть непосредственно включены в выбор и проектирование сетей морских охраняемых территорий."На Палау у нас есть эти особые и уникальные места, где организмы придумали, как выжить в закисленной среде.
Тем не менее, эти места гораздо более подвержены локальному антропогенному воздействию из-за их близости к суше и из-за низкой циркуляции в этих районах. ", — сказал соавтор Йимнанг Голбуу, генеральный директор PICRC. «Мы должны приложить особые усилия для защиты этих мест и гарантировать, что мы сможем включить их в сеть охраняемых территорий Палау».