Постижение скрытых волн тепла, угрожающих коралловым рифам

С апреля по май 2019 года коралловые рифы у острова Муреа во Французской Полинезии в центральной части южной части Тихого океана подверглись сильному и длительному термическому обесцвечиванию. Катастрофа произошла, несмотря на отсутствие в том году условий Эль-Ниньо, что заинтриговало ученых-океанологов всего мира.

Международная исследовательская группа под руководством профессора Алекса Вятта из Департамента наук об океане Гонконгского университета науки и технологии изучила этот удивительный и парадоксальный случай обесцвечивания кораллов. Неожиданное событие было связано с прохождением антициклонических водоворотов, которые подняли уровень моря и сконцентрировали горячую воду над рифом, что привело к подводной морской волне тепла, которая в значительной степени была скрыта от глаз на поверхности. Выводы были опубликованы в Связь с природой.

Большинство исследований закономерностей обесцвечивания кораллов основаны на измерениях температуры воды на поверхности моря, которые не могут отразить полную картину угроз, связанных с нагревом океана, для морских экосистем, включая тропические коралловые рифы. Эти наземные измерения, проводимые на обширных территориях с помощью спутников, ценны, но не могут обнаружить нагревание под поверхностью, которое влияет на сообщества, живущие в водах глубже, чем несколько самых мелких метров океана.

Профессор Вятт и его коллеги проанализировали данные, собранные на Муреа за 15 лет с 2005 по 2019 год, воспользовавшись редкой комбинацией дистанционных измерений температуры поверхности моря и долгосрочных данных о температуре и аномалиях уровня моря с высоким разрешением. Результаты показали, что прохождение антициклонических водоворотов в открытом океане мимо острова подняло уровень моря и вытолкнуло внутренние волны в более глубокие воды. Внутренние волны распространяются вдоль границы между теплым поверхностным слоем океана и более холодными слоями ниже, и в предыдущем исследовании, также проведенном профессором Вяттом, было показано, что они обеспечивают частое охлаждение среды обитания коралловых рифов.

Настоящее исследование показывает, что в результате антициклонов внутреннее волновое охлаждение было остановлено в начале 2019 года, а также во время некоторых более ранних периодов сильной жары. Это привело к неожиданному нагреву рифа, что, в свою очередь, вызвало крупномасштабное обесцвечивание кораллов и последующую гибель. К сожалению для местного биоразнообразия рифов, обширная гибель кораллов в 2019 году свела на нет восстановление коралловых сообществ, которое происходило вокруг Муреа в течение последнего десятилетия.

Примечательным наблюдением, в отличие от волны тепла 2019 года, было то, что рифы на Муреа не подверглись значительному обесцвечиванию в 2016 году, несмотря на преобладающее супер Эль-Ниньо, которое принесло теплые условия и уничтожило многие мелководные рифы по всему миру. Новое исследование демонстрирует важность сбора данных о температуре в диапазоне глубин, которые занимают коралловые рифы, поскольку способность прогнозировать обесцвечивание кораллов может быть потеряна, если сосредоточиться только на поверхностных условиях. Данные о температуре поверхности моря предсказывают умеренное обесцвечивание как в 2016, так и в 2019 году на Муреа. Однако непосредственные наблюдения показали, что в 2016 г. имело место лишь экологически незначительное обесцвечивание с кратковременным прогревом, приуроченным к небольшим глубинам. Сильная и затяжная морская волна тепла в 2019 году была бы упущена из виду, если бы исследователи имели доступ только к данным о температуре поверхности моря, и вызванное этим катастрофическое обесцвечивание кораллов могло быть ошибочно приписано другим причинам, помимо нагревания.

«Настоящее исследование подчеркивает необходимость учитывать динамику окружающей среды на разных глубинах, имеющую отношение к экосистемам, находящимся под угрозой, в том числе из-за прохождения подводных океанских погодных явлений. данных обычно не хватает», — сказал профессор Вятт. «Наша статья представляет собой ценный механистический пример для оценки будущего прибрежных экосистем в контексте изменения динамики океана и климата».

Это исследование под руководством HKUST проводилось в сотрудничестве с группой ученых из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, Калифорнийского государственного университета, Нортбриджа и Университета штата Флорида. Данные, лежащие в основе этого исследования, стали возможными благодаря совмещенным долгосрочным физическим и экологическим наблюдениям, проведенным на площадке долгосрочных экологических исследований коралловых рифов Муреа (LTER). Проведенный здесь долгосрочный анализ и одновременный мониторинг физических условий и биологической динамики во всем диапазоне глубин островных и прибрежных морских сообществ являются моделью для будущих исследований, направленных на защиту уязвимых живых ресурсов в океане.