Ветер и волны взбивают море, смывая мелководные коралловые рифы морской водой из открытого океана, чтобы помочь им сохранять прохладу. Но согласно новому исследованию Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), когда погода стихает и эти естественные механизмы охлаждения ослабевают, всего несколько градусов потепления океана могут оказаться смертельными для обитающих там кораллов.
Ученые из WHOI изучили это явление в июне 2015 года, проводя исследования на атолле Донгша, коралловом рифе почти идеальной формы в удаленном Южно-Китайском море. Результаты, опубликованные в выпуске журнала Scientific Reports от 24 марта 2017 г., подчеркивают разрушения, вызванные взаимодействием потепления океана в глобальном масштабе с краткосрочными погодными аномалиями, и добавляют безотлагательности вопрос о том, как рифы будут жить до конца года. этот век.«Атолл Донгша обычно поражается тропическими штормами и сильными ветрами в июне, из-за которых кораллы остаются такими же прохладными, как открытый океан», — сказал Том ДеКарло, ведущий автор исследования и тогдашний аспирант совместной программы MIT-WHOI в г. Океанография. «Но в 2015 году погода в июне была исключительно спокойной — в какой-то момент практически не было ни ветра, ни волн. Это оказало усиливающее влияние на температуру воды, которая уже ощущала жар от глобального потепления и Эль-Ниньо.
Весь риф превратился в гигантский бассейн, который просто стоял там и горел на солнце ».По словам ДеКарло, который в настоящее время работает ученым в Университете Западной Австралии, потребовалось всего несколько дней при спокойных ветрах и волнах, прежде чем риф потерял запасы более прохладной воды из открытого океана. «Мы видели, как температура воды поднялась до 36 ° C (97 ° F) — на целых 6 ° C выше нормальных летних температур.
Это привело к обесцвечиванию 100% кораллов, а 40% из них погибли», — сказал он.Ушел и вернулся сноваДеКарло, ученый WHOI Энн Коэн и дайвер-мастер Пэт Ломанн стали свидетелями начала массовой гибели людей в последний день их месячного полевого визита в Донгша.
Они только что закончили экологическое обследование кораллового покрова на рифе и, прежде чем отправиться домой, прыгнули в воду, чтобы найти инструменты, которые они используют для мониторинга температуры воды, pH и течений. «Именно тогда мы увидели, что все кораллы побелели», — сказал ДеКарло. «Нам нужно было успеть на рейс на следующий день, но ситуация выглядела ужасно, поэтому Энн отправила нас обратно на место в течение нескольких недель.По словам Коэна, главного исследователя проекта, время было замечательным, учитывая, что они все еще находились на месте, когда началось отбеливание. «Это довольно необычно, чтобы оказаться в таком отдаленном месте, поскольку на самом деле происходит массовое обесцвечивание», — сказал Коэн. «Из опросов Тома мы знали, как выглядел здоровый риф непосредственно перед обесцвечиванием, поэтому мы могли провести прямое сравнение с данными после обесцвечивания, чтобы оценить влияние потепления».По возвращении ученые спустились на лодке к рифу и увидели мерцающий зеленый оттенок в воде — возможный признак того, что кораллы прошли процесс обесцвечивания и возвращаются в нормальное состояние. Но когда они нырнули, они поняли, что на самом деле видели зеленые водоросли, покрывающие мертвые кораллы. «Это был самый быстро кальцифицирующийся риф, который мы когда-либо исследовали», — сказал ДеКарло. «Мы думали, что это покажет устойчивость.
Но все рухнуло всего за несколько недель».Отключение системы охлажденияКоманда подозревала, что усиленное потепление произошло из-за погодного затишья, но они не могли автоматически исключить возможность того, что причиной этого явления было меньше облаков и больше солнечного света в 2015 году по сравнению с предыдущими годами.
Чтобы проверить эту гипотезу, ДеКарло и соавтор Кристен Дэвис, используя данные, записанные приборами, установленными на рифе, провели ряд расчетов «теплового баланса», чтобы уточнить конкретные факторы, которые привели к экстремальному нагреванию.«Мы увидели, что механизмы нагрева« воздух-море », такие как солнечный свет и температура воздуха, оставались почти постоянными в течение июня, но ветровые и волновые течения, проталкивающие более прохладную прибрежную воду, были отключены на несколько дней. изменение, которое вызвало резкий скачок температуры воды на рифе, поэтому наша гипотеза оказалась верной — в первую очередь виновата необычно спокойная погода », — сказал ДеКарло.История сканирования
Температура воды стабилизировалась в начале июля, когда наконец усилились ветры и волны. Но крупный ущерб уже был нанесен.
Учитывая масштабы события, ученые хотели знать, испытывал ли этот риф аналогичные экстремальные температуры в прошлом, и если да, то восстановились ли кораллы. Однако, по словам Коэна, исторических данных об отбеливании в этом регионе было мало.
«Это очень удаленное место, до которого можно добраться самолетом с материкового Тайваня», — сказала она. Существовали неопубликованные отчеты об обесцвечивании в 1997 году, но серьезность и масштабы этого явления не были определены количественно.Не имея точных исторических данных, команда высверлила образцы керна кораллов, обитающих на рифе, и использовала компьютерную томографию (КТ) для поиска сигналов о тепловом стрессе в прошлом.
Сканирование, которое выглядит как рентгеновская ручка швабры, выявляет годовые кольца или «полосы» различной плотности в скелете коралла.«Эти полосы похожи на книгу истории коралловых рифов, позволяющую отсчитывать время до конкретных лет и событий», — сказал Коэн, который связывает уникальную «палео-перспективу» своей лаборатории с ее опытом работы в палеоокеанографии. «Более яркие полосы с высокой плотностью, которые мы называем« полосами напряжения », являются сигнатурами длительных и интенсивных событий обесцвечивания. На основе сканированных кернов видно, что в период с 1983 по 2015 год было только три предыдущих события обесцвечивания, каждое из которых произошло в годы Эль-Ниньо. Но мы обнаружили очень мало полос напряжений в кернах, поэтому, несмотря на обесцвечивание, эти события были не такими серьезными, как 2015 год ».
Интерпретируя данные компьютерной томографии, ДеКарло говорит, что многие кораллы, которые были обесцвечены в прошлом, похоже, восстановились. «Записи скелетов показывают, что менее 50 процентов колоний обесцвечивались во время этих исторических событий, что резко контрастирует со 100-процентным обесцвечиванием, которое мы наблюдали в 2015 году. по крайней мере сорок лет — может быть, даже в последние 100 лет ".Риф 21 века
В исследовании подчеркиваются последствия для мелководных коралловых рифов, когда глобальное потепление пересекается с краткосрочными погодными аномалиями. Но ученые говорят, что их наблюдения также предполагают возможность того, что прогнозы климатических моделей могут недооценивать то, что испытают некоторые коралловые рифы, поскольку океан продолжает нагреваться в этом столетии.«Текущие глобальные климатические модели и прогнозы для рифов основаны на сценарии потепления на 2 ° C в открытом океане», — сказал ДеКарло. «Но в этих прогнозах обычно не учитываются региональные и местные погодные аномалии, которые мы наблюдали в Донгше. Когда погодные явления накладываются на потепление океана, вызванное углекислым газом, это может стать для кораллов очень плохим.
Модели, основанные на потеплении открытого океана, уже рисуют ужасную картину для коралловых рифов, но страшная реальность такова, что они могут быть слишком оптимистичными для многих мелководных рифов ».«Прогнозы, основанные на температурах открытого океана, могут не на 100% соответствовать этой мелководной среде, где обитают многие коралловые сообщества», — добавил Коэн. «Возможно, коралловые рифы находятся в гораздо большей опасности, чем мы ожидали. Когда глобальные и региональные аномалии совпадают, кажущееся умеренное потепление на два градуса может составить больше, чем шесть градусов».