Кораллы в нетропических регионах

Миграция видов кораллов к полюсу связана с явлением, вызванным повышением температуры моря, когда кораллы колонизируют более прохладный климат, пытаясь избежать обесцвечивания кораллов , повышения уровня моря и закисления океана . В эпоху антропоцена изменение глобального климата нарушило фундаментальные природные процессы и привело к заметным изменениям в подводной сфере. В то время как коралловые рифы обесцвечиваются в тропических районах, таких как Большой Барьерный риф , это становится еще более поразительным и, возможно, более тревожным; Это рост тропических видов кораллов в регионах с умеренным климатом, который произошел за последнее десятилетие. Коралловые рифы часто сравнивают с «канарейками в угольной шахте», которых шахтеры использовали в качестве индикатора качества воздуха. Точно так же «коралловые рифы чувствительны к изменениям окружающей среды, которые могут нанести ущерб другим местам обитания в будущем». Это означает, что они будут первыми, кто визуально продемонстрирует истинные последствия глобального потепления для мира природы.

Краткий обзор изменения климата

Прошлые события глобального потепления

Изменение климата – не новое явление. Морская жизнь всегда была восприимчива к нагреву и охлаждению Земли. Современные кораллы впервые появились более 200 миллионов лет назад в юрский период и с тех пор пережили множество земных катаклизмов , включая периоды, когда содержание CO ₂ в атмосфере было намного выше, чем сейчас. Нынешним экосистемам коралловых рифов угрожают несколько факторов, включая повышение температуры моря. Многие из них пострадали в результате разрушительных методов рыболовства, включающих использование динамита и траловых сетей . Другие, на континентальном шельфе , были покрыты илом в результате эрозии внутри страны. Загрязнение прибрежных городов и сельского хозяйства может вызвать перегрузку питательными веществами, что приведет к зарастанию рифов водорослями или повреждению загрязняющими веществами. Сильные штормы также могут повлиять на кораллы и ускорить эрозию рифов.

Текущие события глобального потепления

Антропогенные факторы, включая увеличение выбросов парниковых газов – увеличение содержания в атмосфере CO ₂ и других долгоживущих парниковых газов, таких как метан , закись азота и галогенуглероды – и изменения в растительном покрове – что означает замену более темных лесов более бледными пахотными землями и лугами – привели к такому быстрому повышению температуры, которое произошло за последние 50 лет. Помимо перечисленных ранее, глобальное потепление также спровоцировало развитие вредных аномалий, в том числе серьезное сокращение криля . популяций и широкое распространение , называемых « терновым венцом морских звезд, морских ежей и медуз » ; все они способствуют ухудшению состояния коралловых рифов и их обитателей. Но обесцвечивание кораллов , повышение уровня моря и закисление океана представляют гораздо большую угрозу, чем эти природные аномалии. Их совокупное воздействие привело к уничтожению почти 50% коралловых рифов мира. и заставил оставшиеся кораллы покинуть свои тропические дома и колонизировать более прохладные воды. И их уничтожение, и их миграция оказывают наблюдаемые катастрофические последствия для всей морской экосистемы.

Угрозы кораллам в тропических регионах

Отбеливание кораллов

Отбеленная колония Acropora коралла

, существует симбиотическая Между коралловыми полипами и фотосинтезирующими водорослями , называемыми зооксантеллами связь , без которой ни один из них не смог бы выжить. Когда температура поверхности моря превышает примерно 29 °C и более, даже на пару дней, отношения между кораллом и его зооксантеллами становятся разбалансированными. Поскольку в этот момент коралловое животное утратило способность собирать достаточно энергии, оно выбрасывает зооксантеллы и становится белым, т. е. белеет. 'отбеливает. Но без этого основного источника питания коралл вскоре погибает; если температура воды не упадет и зооксантеллы не заменяются. Хотя кораллы могут восстановиться после обесцвечивания, на это уходит несколько лет, а недавнее увеличение масштабов и частоты глобальных событий обесцвечивания означает, что рифам не дают времени, необходимого для восстановления. Только в 2010 году погибло 80% кораллов Индонезии. а в 2016 году 29% территории Большого Барьерного рифа обесцвечилось. По данным Национальной ассоциации океанических и атмосферных исследований, в период с 2014 по 2017 год примерно 75% тропических коралловых рифов мира испытали достаточно сильную жару, чтобы вызвать обесцвечивание. [1] Это глобальное явление: только 2% рифов Индо-Тихоокеанского региона содержат много живых кораллов, как это было в 1980-х годах. Это означает, что рост рифов и физическая эрозия должны быть точно сбалансированы, иначе они рискуют вымирать.

Повышение уровня моря

Коралловые рифы сохранились на протяжении многих миллионов лет, несмотря на значительные колебания климата и уровня моря, на протяжении многих ледниково-межледниковых циклов . Исчезновение рифов в прошлом объясняли колебаниями – либо уровень моря понизился настолько, что кораллы обнажились и погибли, либо уровень воды поднялся настолько, что кораллы утонули – рифы Земли столкнулись с совершенно новой угрозой исчезновения. на беспрецедентном уровне. Новым в настоящее время являются масштабы и частота повышения и потепления уровня моря в сочетании со значительным увеличением концентрации CO ₂ в атмосфере и другими факторами стресса, вызванными вредной деятельностью человека . Потепление в конце последнего оледенения составляло в среднем около 1 °C за тысячу лет, а за последнее столетие оно возросло на 0,5 градуса. Точно так же уровень моря поднимался во время последнего оледенения со средней скоростью 1 метр за 100 лет и с тех пор увеличился на 25 см. Это проблематично, поскольку для фотосинтеза кораллам необходима непосредственная близость к солнцу . Хотя ожидаемые темпы повышения температуры и уровня моря в следующем столетии сами по себе не являются беспрецедентными, они будут происходить в совершенно ином контексте.

Закисление океана

Раковина птеропода растворилась в морской воде с учетом химического состава океана, прогнозируемого на 2100 год.

С промышленной революции началом pH поверхностных океанских вод упал на 0,1 единицы pH, а поскольку шкала pH логарифмическая , это изменение представляет собой 30%-ное увеличение кислотности . Под закислением океана подразумевается повышение кислотности и последующее снижение pH океанов Земли, что является весьма проблематичным, когда речь идет о поглощении атмосферного CO ₂ . Несмотря на то, что почти 50% коралловых рифов мира потеряны или серьезно повреждены, коралловые рифы поглощают даже больше CO2, _чем деревья. В целом океан фактически поглощает 93% тепла, которое удерживается на Земле атмосферным углеродом. Коралловые рифы способствуют этому, сами фотосинтезируя углерод; и поддерживая океанские организмы, такие как фитопланктон и птероподы , которые используют атмосферный углерод для построения своих тел и панцирей из карбоната кальция . Когда они умирают, они погружаются под освещенный солнцем поверхностный слой моря на дно океана и включаются в отложения. Именно комбинация подобных процессов удаляет углекислый газ из атмосферы; что является одним из немногих полупостоянных способов сделать это. Однако при низком pH морской воды (около 7,8 и ниже) формирование оболочек из карбоната кальция становится гораздо труднее, как и поглощение атмосферного CO ₂ . Это означает, что достаточно скоро закисление океана замедлит формирование самого рифа и, наконец, вообще предотвратит его образование на больших участках океана. Если это произойдет и если океан станет неспособным поглощать углекислый газ, то, по прогнозам ученых, температура поверхности Земли превысит 50 °C, что, возможно, станет непригодным для жизни.

Миграция видов кораллов к полюсу

Рост кораллов в заливе Кэббидж-Три, Новый Южный Уэльс .

Кораллы могут избежать потепления океана , мигрируя в места, где раньше были более прохладные воды. Планктонные личинки кораллов могли бы колонизировать подходящие новые территории, если бы не кораллы в таких местах, как Большой Барьерный риф; необходимая скорость миграции составляет около 15 км в год, что намного быстрее, чем могут расти кораллы. Еще одним недостатком является то, что воздействие закисления океана более серьезное в более прохладных водах. Таким образом, коралловые рифы могут быть «сжаты в более узкое широтное пространство из-за потепления океана в тропиках и закисления океана в более прохладных океанах». Это явление получило название глобальной миграции видов кораллов к полюсам, которые ищут более прохладный климат, или роста кораллов в регионах с умеренным климатом .

Сидней, Австралия

Где и без того тропические воды Большого Барьерного рифа быстро нагреваются (иногда достигая 35 °C). ), Медленно нагревающиеся и ранее умеренные воды Сиднея становятся все более биоразнообразными. На северных пляжах Сиднея обнаружено по меньшей мере четыре типа твердых и ветвящихся кораллов. включая Pocillopora aliciae ; вид, который наблюдает морской эколог и профессор университета Дуглас Бут, был зарегистрирован только в Порт-Стивенсе, который находится примерно в 120 км к северу. Это самая дальняя зарегистрированная южная миграция среди всех видов тропических кораллов. что, возможно, связано с силой Восточно-Австралийского течения, которое гонит виды на юг вдоль восточного побережья. Эти ветвящиеся кораллы обеспечивают среду обитания для ряда морских видов, которые обычно встречаются намного севернее, таких как крабы-трапеции , тропические бычки и несколько видов стрекоз . Совместное прибытие чужеродных кораллов и морских видов демонстрирует, как миграция тропических кораллов к полюсу может изменить морскую среду и их обитателей.

Япония

Согласно недавнему исследованию, проведенному Хиройо Яманой из Центра глобальных экологических исследований в Цукубе, Япония , кораллы в Японии бегут на север . Он отслеживал перемещение кораллов со скоростью 14 км в год. По сравнению со средней скоростью расширения наземных растений и животных, которая составляет 1 км в год, это относительно быстрая миграция, которую невозможно было бы увидеть даже в геологическом времени . Из девяти различных типов кораллов, расположение колоний которых Ямано и его команда определили, они обнаружили, что четыре переместились к полюсу за последние 100 лет, а пять остались стабильными. Ямано отметил, что четверо, которые переехали, были определены как « уязвимые » или « находящиеся под угрозой исчезновения » Международным союзом охраны природы с 1998 года. Скорость их миграции, возможно, обусловлена ​​движением к полюсам океанских течений, которые проходят вдоль восточного побережья Японии и способны переносить коралловые полипы в «новые пригодные районы для колоний или рифов».

Считается, что ранее менее распространенные виды становятся все более распространенными, а в некоторых районах кораллы заменяют морские травы.

Последствия для жизни на Земле

Морская жизнь

Миграция к полюсу может стать «хорошей новостью» для выживания некоторых уязвимых видов кораллов, но это не обязательно положительный вклад для морских экосистем в целом. Поскольку океаны, окружающие Южную Африку, в одних районах нагреваются, а в других охлаждаются, многие подводные растения и животные были вынуждены переселиться, что привело к заметным экологическим изменениям и породило веские основания для беспокойства об окружающей среде.

По мере охлаждения окружающей среды юго-западного побережья появляется множество морских организмов, таких как « мидии , водоросли , ракушки , крабы , омары , анчоусы , сардины и субтропические рыбы ». мигрировали к потеплевшему восточному побережью. Менее очевидны также крошечные планктонные организмы , которые являются «настоящими электростанциями морских экосистем». Скальные омары — основные хищники донных организмов, таких как морские ежи и морские ушки, питающиеся водорослями . Их восточная миграция в сторону Кейп-Пойнт означает, что эти травоядные животные практически исчезли из этого района, что позволило бурым водорослям и другим водорослям процветать. Результатом является трансформация сообщества, в котором преобладают травоядные, в сообщество, в котором доминируют водоросли . Кроме того, хотя до 1995 года две трети всей биомассы анчоусов и сардин были распространены вдоль западного побережья, по состоянию на 2008 год почти три четверти из них сейчас проживают на востоке. Это привело к возникновению относительно серьезного географического несоответствия между колониями морских птиц и тюленей на островах западного побережья и их «теперь далекой добычей». Б. Шоулз заметил сильную корреляцию между восточной миграцией вышеупомянутых организмов и снижением успешности размножения морских птиц. Сокращение популяции, возможно, было наиболее драматичным, в частности, для пингвинов, которые из-за своей неспособности летать не могут добывать пищу на больших расстояниях. Кроме того, поскольку течение Агульяс потеплело, рифообразующие кораллы на восточном побережье медленно мигрируют на юг, поскольку высокие температуры на севере серьезно повредили рифы в Кении и Танзании.

Другими словами, это означает, что виды кораллов покидают восточное побережье и туда проникают иностранные хищники. Изменения, происходящие в Южной Африке и в подводном мире в целом, (1) создают неравенство между хищником и жертвой. , (2) изменение привычек размножения и моделей миграции и (3) преобразование коралловых рифов, которые защищают и поддерживают все виды морской жизни, в сообщества с преобладанием водорослей, от которых нельзя ожидать, что они будут поддерживать жизнь, которая сейчас собирается на востоке. Их коллективное воздействие в результате повышения температуры представляет собой значительную угрозу местным и чужеродным морским видам.

Человеческая жизнь

Если коралловые рифы полностью покинут свои тропические дома, это, возможно, повлечет за собой последствия и для человеческих сообществ, поскольку коралловые рифы образуют основу подводного биоразнообразия , от которого зависят средства к существованию многих людей. Рифы занимают 600 000 квадратных километров земной поверхности (Crossland, Hatcher & Smith, 1990). это означает, что они покрывают менее 2% дна океана; и тем не менее они представляют собой одну из самых разнообразных экосистем в мире, обеспечивая морскую среду обитания более чем 30 000 видов организмов (Burke, 2012). Они постоянно служат местом обитания и обеспечивают защиту от хищников более чем 25% мировой популяции рыб. и обеспечивают питомники для большинства подводных обитателей . Они не только биологически важны для морской экосистемы в целом, но и социально и экономически важны для поддержания рыболовства и получения дохода для развивающихся стран за счет туризма. Это особенно актуально для прибрежных сообществ, таких как Индонезия, которые в значительной степени полагаются на туризм своих рифов, который, по оценкам, приносит около 375 миллиардов долларов каждый год. Таким образом, средства к существованию многих людей зависят от здоровья коралловых рифов и биоразнообразия, которое они поддерживают. Кроме того, коралловые рифы также обеспечивают пищу и лекарства, защиту береговой линии от эрозии и песок для пляжей.