Исследование, проведенное учеными из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), подчеркивает многочисленные угрозы экосистемам коралловых рифов, которые обеспечивают критически важные буферы против эрозии береговой линии, поддерживают рыболовство, которое кормит сотни миллионов людей, и служат убежищем для 25 процентов всех морских видов. . И это указывает на ключевую стратегию управления, которая может замедлить сокращение рифов: сокращение поступления в прибрежный океан биогенных веществ в результате деятельности человека, такой как сток из канализационных сетей, септиков, дорог и удобрений.Кораллы строят свои скелеты из кальция и карбонат-ионов морской воды, создавая огромные колонии размером с автомобили и небольшие дома.
Поскольку океан поглощает избыток углекислого газа от сжигания ископаемого топлива, он стимулирует химические реакции, снижающие pH морской воды, процесс, известный как подкисление океана. В процессе удаляются ионы карбоната, что делает их менее доступными для построения скелетов кораллами.
«Здоровая экосистема коралловых рифов существует в постоянном и часто игнорируемом перетягивании каната. По мере того как кораллы строят свои скелеты к поверхности моря, другие организмы — моллюски, черви и губки — проникают в скелеты и разрушают их, создавая убежища ", — сказал ведущий автор Томас ДеКарло, аспирант Совместной программы WHOI-MIT по океанографии, работающий в лаборатории Анны Коэн в WHOI.Этот процесс, называемый биоэрозией, превращает скелеты в щебень, который переносится в море во время сильных штормов или постепенно растворяется в отложениях.
Сегодня на здоровых рифах производство карбоната кальция едва ли превышает потери от эрозии, растворения и морского транспорта. В результате этого хрупкого баланса коралловые рифы растут очень медленно, если вообще растут, когда уровень моря стабильный.Новое исследование показывает, что дополнительные питательные вещества обеспечивают значительный импульс для биоэродеров, что в сочетании с условиями более низкого pH нарушит этот баланс в пользу эрозии.
Биоэродеры — это питатели-фильтры, отсеивающие частицы пищи из морской воды. Питательные вещества стимулируют рост планктона, поставляя пищу большим популяциям биоэродеров, которые зарываются в скелеты кораллов.Когда кораллы и биоэродеры находятся в равновесии, первые растут достаточно быстро, чтобы оставаться у поверхности моря, в то время как последние усердно лепят коралловые скелеты в замысловатую трехмерную среду обитания, полную укромных уголков и укрытий для рыб, ежей и других животных. другая морская жизнь.
В водах с меньшим количеством карбонат-ионов и большим количеством питательных веществ кораллы могут быть не в состоянии построить новый скелет достаточно быстро, чтобы идти в ногу с биоэродерами, вырубающими риф. В результате коралловые рифы будут «более плоскими» с меньшей трехмерной структурой, ответственной за богатое биоразнообразие коралловых рифов.
Для проведения исследования группа исследователей исследовала коралловые рифы в Тихом океане, от западного побережья Панамы до Палау. Рифы также охватывали ряд различных естественных pH и питательных веществ в океане, в том числе несколько рифов в морской воде с сегодняшними уровнями pH, которые столь же низки, как ожидаемые для большей части тропического океана к 2100 году. Это позволило ученым изучить, как биоэродеры подвержены изолированному и комбинированному влиянию pH и условий питания.
Ученые использовали подводные буры для сбора ядер коралловых скелетов. Они пропустили керны через CAT-сканер в Компьютеризированном центре сканирования и визуализации в WHOI, чтобы получить трехмерные изображения туннелей и отверстий, сделанных биоэродерами, с разрешением примерно с человеческий волос.
Это позволило им точно рассчитать, сколько скелета удалили биоэродеры.Исследователи обнаружили, что относительно кислые (с более низким pH) рифы подверглись более сильной биоэрозии, чем их аналоги с более высоким pH. Но их наиболее поразительным открытием было то, что в водах с сочетанием высоких уровней питательных веществ и более низкого pH биоэрозия в десять раз выше, чем в водах с более низким pH и без высоких уровней питательных веществ.
«Океан, безусловно, поглотит больше CO2 в течение следующего столетия, а закисление океана — это глобальное явление, от которого рифы не могут избавиться», — сказал ДеКарло. «Но обнадеживающие новости в наших выводах заключаются в том, что люди могут принять меры для защиты своих местных рифов. Если люди смогут ограничить сток из септиков, канализационных сетей, дорог, сельскохозяйственных удобрений и других источников загрязнения питательными веществами в прибрежные районы океана, биоэродеры будут не иметь такого преимущества, и баланс будет гораздо медленнее склоняться в сторону эрозии и растворения коралловых рифов ".