Удушающие моря

Низкий уровень кислорода возникает по мере того, как в третьих Основная угроза тропическим коралловым рифам из-за потепления и кислотности океана – таково мнение ДЖЕННИФЕР МАЛЛОН из Университета Нова-Саутистерн, АДРИАНА МАЙКЛА БАССА из Университета Глазго и МЭГГИ Д. ДЖОНСОН из Университета науки и технологий короля Абдаллы

Исследования коралловых рифов были сосредоточены на двойное зло вызванные рекордно высокими выбросами парниковых газов: потеплением океанов и повышением кислотности морской воды.

Эти глобальные угрозы вызваны тем, что морская вода поглощает избыточное тепло и углекислый газ, которые сжигание ископаемого топлива добавило в атмосферу. Но есть и другое последствие, которое редко обсуждается.

В глобальном масштабе океанический кислород истощается, поскольку морская вода удерживает меньше кислорода по мере нагревания. В теплых прибрежных водах, где растут тропические коралловые рифы, непосредственные последствия низкой концентрации кислорода могут быть катастрофическими.

Все чаще сообщается о кратковременных случаях гипоксии, при которых уровень растворенного кислорода резко падает. Часто это вызвано или усугублено химическим загрязнением, стекающим с суши, например, богатыми питательными веществами удобрениями. Это может привести к гибели целых коралловых сообществ и опустошению рифов за считанные дни.

Кораллы — это животные, и, как и другие водные животные, они дышат кислородом из воды, чтобы подпитывать свой метаболизм. Благодаря симбиотическим отношениям с микроскопическими водорослями, кораллы также превращают энергию Солнца в пищу — кислород является побочным продуктом.

Уровень кислорода на коралловых рифах естественным образом колеблется в суточном цикле, при этом растворенный кислород достигает пика около полудня и постепенно падает по мере того, как свет тускнеет. Ночью, когда фотосинтез прекращается, кораллы продолжают дышать (потреблять кислород), а кислород в морской воде истощается.

Этот циклический подъем и спад уровня кислорода означает, что некоторые кораллы уже выработали стратегии, позволяющие им противостоять изменениям уровня растворенного кислорода.

Когда количество кислорода, доступного кораллам, падает ниже этого естественного диапазона, кораллы могут подвергнуться стрессу, и их нормальные биологические процессы нарушатся, что во многих случаях приведет к гибели.

Как и нам, кораллам нужен кислород, чтобы выжить. Но я (Дженнифер Маллон) обнаружила, что последствия низкого содержания кислорода в кораллах не всегда очевидны невооруженным глазом, и что молодые кораллы могут быть особенно уязвимы.

Трудно различимые знаки

Чтобы понять влияние низкого уровня кислорода на кораллы, я отправился на Смитсоновскую морскую станцию ​​во Флориде в рамках исследовательского проекта под руководством Эндрю Алтьери из Университета Флориды и Мэгги Джонсон и Валери Пол из Смитсоновского института.

В Смитсоновском институте 24 резервуара с морской водой с контролируемым климатом имитируют различные уровни дезоксигенации, уже присутствующие на коралловых рифах по всему миру, начиная от серьезной дезоксигенации, которую мы наблюдали на Карибское побережье Панамы, к нормальным условиям, например, тем, которые воспроизводятся в аквариумах по всему миру.

В то время как некоторые кораллы, такие как карибский коралл «олень-рог» (Acropora cervicornis), погибли в течение нескольких дней из-за сильной деоксигенации, другие важные рифообразующие виды, такие как горные звездчатые кораллы (Орбицелла фавеолата) выжили, продемонстрировав, что переносимость низкого уровня кислорода различался между видами.

Когда мы изучали кораллы, пережившие деоксигенацию, мы обнаружили, что гипоксический стресс не всегда может быть видимым. Даже при двухнедельном воздействии деоксигенации некоторые кораллы не проявляли признаков обесцвечивания, когда красочные водоросли исчезают, а кораллы становятся призрачно-белыми.

Более подробные измерения выявили нечто тревожное: несмотря на внешние проявления, низкое воздействие кислорода нарушили метаболизм кораллов, что потенциально привело к остановке их роста и способности к строительству рифов.

Существующие методы измерения здоровья кораллов в полевых условиях в основном визуальные и включают оценки, проводимые обученными дайверами, которые ищут признаки бледнения или обесцвечивания кораллов. Реакции на гипоксический стресс, которые мы наблюдали в нашем эксперименте, могут остаться незамеченными.

Молодые кораллы под угрозой

Мы также хотели узнать, как деоксигенация влияет на способность кораллов к размножению.

Половое размножение кораллов само по себе является сложным делом. Нерест, когда кораллы выпускают в воду пучки яиц, происходит всего несколько ночей в году, и полученные личинки очень уязвимы. Немногие выживают после многодневного плавания к рифу, где они оседают и превращаются в молодых кораллов.

На современных карибских рифах дикие молодые кораллы редки. Люди, занимающиеся восстановлением рифов, помогают кораллам размножаться половым путем в лабораторных условиях и выращивать молодняк чтобы впоследствии пересадить их на риф.

Молодые кораллы часто поселяются в расщелинах рифов, где они подвергаются воздействию более низкого уровня кислорода в течение более длительного времени, чем в открытая вода, потому что по ним течет меньше воды.

Когда мы инкубированные личинки кораллов в обескислороженной воде на протяжении всего процесса заселения мы обнаружили, что начальные показатели выживаемости и заселения личинок существенно не изменились.

Все изменилось, когда личинки обосновались и начали формировать молодые кораллы. Молодые кораллы на ранней стадии, известные как первичные полипы, лишены симбиотических водорослей, которые помогли бы им удовлетворять свои потребности в питании посредством фотосинтеза, и поэтому они полагаются на дыхание для получения энергии.

Без достаточного количества кислорода они не могут нормально дышать и начинают умирать.

Сохранение кораллов в бездыханных водах

Наши исследования могут помочь тем, кто занимается восстановлением рифов, понять потребность кораллов в кислороде, а также выявить ранее не замеченную угрозу.

Даже кораллы, пережившие деоксигенацию, демонстрируют признаки ослабленного метаболизма, что усложнит сохранение здоровых рифов, поскольку восстановление зависит от роста здоровых кораллов для регенерации поврежденных участков.

В качестве следующего шага, полевые измерения метаболизма кораллов будут проводиться на барьерном рифе Флориды, когда, по прогнозам, уровень кислорода снизится в теплые летние месяцы, чтобы выявить реальное влияние деоксигенации на здоровье кораллов.

Данные о растворенном кислороде не всегда собирались в ходе мониторинга рифов, даже во время обесцвечивания в теплой воде, когда уровень кислорода низкий.

По мере ухудшения климатического кризиса будет крайне важно проводить больше такого мониторинга в тропических прибрежных водах. Дальнейшие исследования того, как различные виды кораллов реагируют на гипоксию, также имеют важное значение для целевых стратегий сохранения.

Противостоя скрытой угрозе деоксигенации, мы можем защитить будущее коралловых рифов и бесчисленных морских видов, которые от них зависят.

У вас нет времени читать об изменении климата столько, сколько хотелось бы?
Вместо этого получайте еженедельный обзор на свой почтовый ящик. Каждую среду редактор журнала The Conversation пишет Imagine, короткое электронное письмо, которое немного глубже затрагивает только один климат. вопрос. Присоединяйтесь к более чем 40,000 XNUMX читателей, которые уже подписались.

Также в Дивернете: КАК СДВИГАТЬ O₂ УРОВНИ ВЛИЯЮТ НА МОРСКУЮ ЖИЗНЬ?, РОСТ МЕРТВЫХ ЗОН ВЫЗЫВАЕТ ОБЕСПОКОЕНИЕ, «ТЕМНЫЙ КИСЛОРОД» ВАРИВАЕТСЯ НА ГЛУБОКОМ МОРСКОМ ДНЕ