Холодная вода из глубин может защитить участки Большого Барьерного рифа до 2080-х годов
Для коралловых рифов изменение климата — экзистенциальная угроза. Большой Барьерный риф Австралии пережил семь массовых обесцвечиваний за последние 25 лет. Пять из них произошли за последние восемь лет.
Однако на фоне общей истории упадка происходит нечто любопытное. Аэрофотосъемка и исследования на воде показывают, что некоторые группы рифов, такие как Рифы-Ленты (Ribbon Reefs) на крайнем севере и рифы Свейнс (Swains) и Помпей (Pompey) на юге, стабильно избегают сильного обесцвечивания, в то время как соседние рифы страдают.
Как это возможно? В новом исследовании было обнаружено, что их выживание связано с холодной водой. Эти рифы периодически омываются более прохладной водой, даже когда другие части рифа "пекутся" в морских тепловых волнах. Это явление называется апвеллингом, когда более холодные глубинные воды смешиваются с теплыми поверхностными. Эти рифы, вероятно, будут защищены от худших последствий изменения климата.
Хотя океаны мира неуклонно нагреваются, глубинные воды остаются холоднее поверхностных. Моделирование показывает, что холодные течения могут защищать эти жизненно важные убежища по крайней мере до 2080-х годов, даже если высокие выбросы приведут к повышению температуры поверхности моря на 2–3°C по сравнению с текущим уровнем. Сохранение этих убежищ дает наилучший шанс сберечь часть богатого видового разнообразия рифа и — потенциально — позволить кораллам адаптироваться к новым тепловым режимам и впоследствии восстановить деградировавшие рифы.
Где находятся эти убежища от жары?
Коралловые рифы очень чувствительны к теплу. Во время морских тепловых волн тепловой стресс заставляет коралловые полипы обесцвечиваться, изгоняя симбиотические водоросли (зооксантеллы). Эти водоросли обеспечивают кораллы энергией и питанием посредством фотосинтеза в обмен на убежище. Обесцвеченный коралл может восстановиться, если стресс прекратится. Но если тепловой стресс продолжится, он может погибнуть.
Изменение климата увеличивает вероятность более частых и интенсивных тепловых волн. Поэтому сейчас мы наблюдаем на некоторых участках Большого Барьерного рифа рекордную потерю кораллов за 39 лет.
В исследовании изучалось, почему некоторые рифы меньше страдают от жары. Было обнаружено, что их защищают апвеллинги холодной воды. Эти рифы являются климатическими рефугиумами — областями, где локальные условия позволяют видам выживать, в то время как другие районы становятся непригодными для жизни.
Эти более прохладные убежища определяются как области, где средняя летняя температура поверхности моря как минимум на 1°C ниже, чем в соседних регионах. Эти более безопасные зоны расположены на концах северной и южной частей Большого Барьерного рифа и простираются более чем на 200 километров вдоль континентального шельфа, где коралловые рифы плотно упакованы.
У северного побережья Австралии в восточной части Торресова пролива находятся Рифы-Ленты. Эти климатические рефугиумы расположены рядом с крутым континентальным склоном с глубокими каналами.
На южных рифах ключевым убежищем является комплекс рифов Свейнс и Помпей, в 135 км от побережья Маккая. Эти рифы лежат прямо на континентальном обрыве, где Восточно-Австралийское течение поднимает холодную воду ближе к поверхности.
Когда сильные приливные течения проходят через узкие рифовые каналы, более холодная вода с глубин может подниматься над континентальным шельфом и смешиваться с теплой поверхностной водой, действуя как холодная ванна для окаймляющих рифов и давая кораллам передышку.
Эти эффекты могут длиться до недели и более при благоприятных условиях и могут происходить несколько раз за лето. Течения могут удерживать эту более прохладную воду за длинным узким рифом-лентой, обеспечивая устойчивое облегчение.
Исчезнут ли эти убежища?
Чтобы обнаружить эти рефугиумы, ученые искали аномально холодную воду на картах температуры со спутников и в океанических моделях. Затем эти модели были запущены вперед во времени, чтобы увидеть, сохранятся ли эти поддерживающие жизнь холодные потоки в 2050-х годах при сценарии высоких выбросов и снова в 2080-х годах. Хорошая новость: течения холодной воды будут продолжаться по крайней мере до 2080 года.
Это связано с тем, что даже по мере потепления поверхностных вод и учащения морских тепловых волн, течения, несущие более холодную воду к поверхности в этих рифах-убежищах, будут продолжаться. Однако если изменение климата продолжится бесконтрольно, даже глубинные воды прогреются до уровня, который кораллы не смогут переносить.
Что насчет изменений в океанических течениях? В настоящее время Южное Экваториальное течение несет теплую воду на запад к Барьерному рифу, но затем разделяется на северное течение Папуа-Новой Гвинеи и южное Восточно-Австралийское течение.
Исследование показало, что точка разделения постепенно смещается к югу. Это может изменить места, куда попадают зависящие от течений личинки кораллов и поедающих кораллы морских звезд "терновый венец". Однако моделирование показывает, что эти изменения не сильно повлияют на апвеллинги в рассматриваемый период времени.
Защита этих убежищ жизненно важна
Если сохранить эти рифы-убежища как можно более нетронутыми, можно сберечь больше ошеломляющего биоразнообразия рифа. Если эти кораллы найдут способы адаптироваться к новым тепловым режимам, возможно, их можно будет использовать для восстановления более пострадавших рифов. Ученые в рамках совместной Программы восстановления и адаптации рифов уже исследуют способы повышения термоустойчивости кораллов.
Перелов, ущерб от судоходства и вспышки численности "тернового венца" также представляют угрозу для этих удаленных рифов. Их следует защищать как можно лучше. Это не означает, что следует отказаться от борьбы с угрозами рифу в целом — только то, что эти рифы особенно ценны.
Изменение климата представляет наибольшую угрозу для кораллов. У каждого живого существа есть температурные пределы, и адаптация может зайти лишь так далеко. Кораллы Красного моря эволюционировали, чтобы выдерживать более горячую воду. Но у них были тысячи лет на это, в то время как сегодня климат меняется гораздо быстрее. Другие исследователи обнаружили, что коралловые рефугиумы разрушатся, когда потепление превысит 3°C.
Смогут ли кораллы на этих более защищенных рифах адаптироваться достаточно быстро, чтобы воспользоваться преимуществами холодных апвеллингов? Если да, то смогут ли термоадаптированные личинки кораллов восстановить популяцию в более пострадавших районах? Пока неизвестно. Если бы они могли, некая версия Большого Барьерного рифа могла бы выжить.
Но если глобальное потепление продолжится бесконтрольно, эти рифы тоже могут почувствовать жару. Резкое сокращение выбросов — наш лучший вариант для контроля над глобальным потеплением и помощи Большому Барьерному рифу пережить следующий век.