Результаты, опубликованные в отчете в журнале Limnology and Oceanography, предлагают новое понимание того, как изменение климата повлияет на рифы на местном уровне, а также намекают на шаги, которые экологи могут предпринять, чтобы уменьшить воздействие потепления на эти хрупкие экосистемы.«Мы уже давно знаем, что высокие температуры воды вредны для коралловых рифов», — сказал Роджерс. «Эта статья впервые освещает то, как волны могут понижать температуру воды и создавать лучшие условия для процветания коралловых рифов».Коралловые рифы относятся к числу горячих точек мирового биоразнообразия. В них обитают тысячи морских видов, что способствует устойчивому рыболовству.
Их высокие конструкции помогают защитить уязвимые прибрежные районы от штормовых волн. Роджерс хотел понять, как силы, управляющие циркуляцией воды в океане, повлияют на температуру рифов и, как следствие, на их здоровье.Чтобы выяснить это, он и его команда развернули серию инструментов в водах, окружающих южно-тихоокеанский атолл Пальмира, в том числе датчики температуры, датчики скорости для отслеживания скорости волн и датчики давления для измерения силы приходящих волн и приливов. «Идея заключалась в том, чтобы получить широкое освещение над рифом», — сказал Роджерс.
После размещения инструментов исследователи наблюдали за ними около трех лет, чтобы собрать данные.Когда Роджерс и его команда проанализировали данные об атоллах, стало ясно, что состояние конкретных зон рифов тесно связано с температурой, волнами и динамикой давления в этих областях.Ученым давно известно, что повышение температуры океана влияет на здоровье кораллов по-разному.
Зооксантеллы — красочные одноклеточные водоросли, обитающие внутри кораллов, — обычно снабжают коралл обильным источником пищи, а кораллы служат убежищем для водорослей. Однако по мере того, как вода в океане нагревается, кораллы, находящиеся в стрессовом состоянии, вытесняют ярко окрашенные водоросли, обнажая белоснежный коралловый скелет. В результате такие «обесцвеченные» кораллы более уязвимы для болезней и экологических потрясений.Океаны также поглощают больше углекислого газа при повышении температуры, и когда это происходит, кораллы менее способны извлекать из воды карбонат кальция — минерал, необходимый им для формирования и укрепления их скелетов.
В результате они страдают от задержки роста и могут даже начать растворяться.Рифы, которые со временем преуспели — те, которые демонстрировали самый высокий уровень живого кораллового покрова, — это те рифы, которые получали обильный поток более прохладной воды из океана, находящегося дальше от берега. Команда обнаружила, что и волны, и приливы в близлежащих водах определяют скорость потока вокруг этих высокоэффективных рифов, причем волны являются наиболее важным фактором.
«Высокая температура очень опасна для кораллов», — сказал Роджерс. «Если не будет достаточного обмена воды из открытого океана, эти районы не будут хорошо себя чувствовать».Неудивительно, что в рифовых зонах вокруг атолла, где было меньше подвижной воды, коралловый покров был гораздо реже, так как приток прохлады был небольшим, чтобы компенсировать повышение температуры воды.Исследователи также обнаружили, что здоровье кораллов ухудшалось, когда вокруг внешних краев рифов возникало сильное волновое напряжение — сильные удары, которые наносят физический ущерб.
Высокий уровень волнового стресса может стать более распространенным по мере изменения климата и повышения уровня моря. И наоборот, защищенные рифы, подверженные менее интенсивным ударам, имели более высокий уровень здорового кораллового покрова.
Исследование Роджерса показывает, как может происходить отмирание кораллов на других подобных рифах, если глобальная температура океана продолжит повышаться. В исследовании, финансируемом правительством США в 2016 году, говорится, что океаны во всем мире уже нагреваются беспрецедентными темпами. Если эта тенденция сохранится, все больше коралловых рифов заболеют или погибнут, что поставит под угрозу рыболовство в прибрежных районах и выведет из равновесия подводные экосистемы.
Рифы в зонах застойной воды и рифы, подверженные ударам сильных волн, могут быть одними из первых, кто погибнет. «Не подвергавшиеся стрессу участки рифа внезапно станут стрессовыми», — сказал Роджерс. Он добавил, что кораллы могут выдерживать кратковременные колебания температуры воды, но их сопротивление ослабевает, когда средние температуры остаются высокими в течение недель или месяцев, как это происходит в районах с низким притоком океана. «Что действительно, кажется, влияет на кораллы, так это долговременные изменения температуры. Они создают среду, в которой кораллам трудно процветать», — сказал он.Хотя прогнозы могут быть мрачными, результаты Роджерса также предлагают практические стратегии по спасению как можно большего числа рифов. «В масштабе местного рифа мы могли бы рассмотреть возможность стимулирования притока в некоторых областях», — сказал он, хотя и предупредил, что такие меры должны быть тщательно проверены, чтобы избежать непредвиденных неблагоприятных последствий.
Но в условиях потепления некоторые рифы могут подвергнуться настолько серьезному стрессу, что вряд ли выживут даже с помощью. Он предполагает, что ограниченное финансирование природоохранных мероприятий лучше всего направить на рифы с большим притоком океана, у которых все еще есть шансы на борьбу.«Рифы [с] лучшими шансами на выживание — это те, которые имеют лучшую связь с морскими водами океана», — сказал он. «Было бы полезно сказать:« Эти области рифа будут лучше себя чувствовать в условиях изменения климата, поэтому давайте сосредоточим наши усилия по сохранению [там] »».
Соавторами Стэнфорда и Роджерса по статье «Термодинамика и гидродинамика в системе атолловых рифов и их влияние на коралловый покров» являются Стивен Монисмит, Дэвид Ковик, Уолтер Торрес и Роберт Данбар.
