Почему губки могут быть «канарейкой в угольной шахте» для последствий морских тепловых волн
Считалось, что морские губки более устойчивы к потеплению океана, чем другие организмы. Однако в начале этого года у побережья Новой Зеландии зафиксировали крупнейшее в истории обесцвечивание губок.
Затронут был лишь один вид — чашевидная губка Cymbastella lamellata. Продолжительная морская тепловая волна превратила миллионы обычно темно-коричневых губок в ярко-белые.
Впоследствии мы сообщили о потере тканей, разложении и гибели других видов губок вдоль северного побережья Новой Зеландии, с предполагаемым воздействием на сотни тысяч особей. В центральных же районах побережья, несмотря на обширные исследования, мы не наблюдали ни обесцвечивания, ни потери тканей.
Наше последнее исследование в Current Biology показывает, что наиболее серьезные последствия для губок наблюдались в районах, где морская тепловая волна была наиболее интенсивной. Потеря губок может иметь серьезные последствия для всей экосистемы.
Почему губки важны?
Губки — одни из самых древних и многочисленных животных на скалистых рифах по всему миру. В Новой Зеландии они занимают до 70% доступного морского дна, особенно в так называемых мезофотических экосистемах на глубинах 30–150 м.
Они выполняют ряд важных экологических функций:
- Фильтруют большие объемы воды, улавливая мелкие частицы пищи и перемещая углерод из толщи воды на морское дно, где его могут потреблять донные беспозвоночные. Эти беспозвоночные, в свою очередь, служат пищей для организмов выше по пищевой цепи, включая коммерчески и культурно значимые виды рыб.
- Добавляют трехмерную сложность морскому дну, что обеспечивает среду обитания для ряда других видов, таких как крабы, креветки и морские звезды.
Обесцвечивание, потеря тканей и разложение губок
Как и кораллы, губки содержат симбиотические организмы, которые считаются критически важными для их выживания. Cymbastella lamellata необычна тем, что в ней обитают плотные популяции диатомовых водорослей — мелких одноклеточных фотосинтезирующих растений, придающих губке коричневый цвет.
Эти диатомеи живут в тканях губки, обменивая пищу на защиту. При обесцвечивании губка изгоняет диатомеи, обнажая свой скелет.
Потеря ткани происходит, когда губки испытывают стресс и либо вынуждены тратить больше энергии на ремонт клеток, либо когда их источник пищи истощается, и они реабсорбируют собственную ткань, чтобы уменьшить объем тела и перераспределить ресурсы.
Разложение ткани или некроз, с другой стороны, обычно связан с изменениями в микробных сообществах, живущих внутри губок, и ростом патогенных бактерий.
Все эти явления ранее связывали с тепловым стрессом, но они не обязательно приводили к гибели губки. В других местах, где наблюдались такие последствия, они были гораздо более локализованными по сравнению с тем, что мы видели в Новой Зеландии.
Влияние морских тепловых волн
Морские тепловые волны определяются как необычные периоды потепления, длящиеся пять или более дней подряд. Некоторые могут длиться от недель до нескольких месяцев и охватывать сотни или тысячи километров побережья.
Обесцвечивание губок и потеря/разложение тканей в Новой Зеландии совпали по продолжительности и интенсивности с морскими тепловыми волнами к северу и югу от страны летом 2021/2022 годов.
- Залив Хаураки, где сообщалось о некрозе и разложении губок, находился в непрерывной морской тепловой волне в течение 29 недель — с ноября 2021 до конца мая 2022 года, с максимальной интенсивностью +3.77℃ от нормы.
- В районе Фьордленда продолжительная морская тепловая волна развилась в начале февраля 2022 года и сохранялась более 16 недель до мая, с максимальной интенсивностью +4.85℃ от нормальных температур.
- В регионах Веллингтон и Мальборо-Саундс наблюдались лишь короткие (недельные) морские тепловые волны меньшей интенсивности, и мы не зафиксировали никакого воздействия на губки.
Эти экстремальные тепловые события могут быть результатом сочетания изменений в теплообмене между воздухом и морем, ветровых режимов и океанических течений. Их вероятность также зависит от крупномасштабных климатических моделей, таких как Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO).
Что ждет в будущем?
Большинство глобальных исследований воздействия изменения климата сосредоточено на экспериментах, где организмы подвергаются температурам, прогнозируемым на 2100 год (часто на 2–4℃ выше текущих). Но возникновение морских тепловых волн означает, что организмы уже испытывают эти температуры, иногда в течение нескольких недель или месяцев. К 2100 году морские тепловые волны станут еще более экстремальными.
Для обесцвеченной Cymbastella недавние неподтвержденные данные свидетельствуют, что многие губки восстановили свой цвет, что является хорошей новостью. Однако наблюдения сразу после обесцвечивания показали, что многие губки поедались рыбами, возможно, потому что их симбионты обеспечивали химическую защиту от хищников.
Для обесцвеченных кораллов исследования показали влияние на успех нереста в течение многих лет после события, вероятно, из-за истощения энергетических резервов. Мы еще не знаем, так ли это для губок. Для губок с разложившейся тканью прогноз еще менее ясен, так как многие, вероятно, погибли.
Губки — не единственный вид, пострадавший от морских тепловых волн в Новой Зеландии в 2021/2022 годах. Сообщалось о гибели водорослей и изменениях в обычных схемах распределения тунца и других экологически и коммерчески важных видов рыб.
Морские тепловые волны должны быть в центре внимания при обсуждении климатических воздействий. Они происходят сейчас, а не через 50 лет, и у нас еще недостаточно знаний, чтобы определить, могут ли губки быть «канарейкой в угольной шахте».
Это особенно важно, потому что северные побережья Новой Зеландии уже испытывают почти непрерывные условия морской тепловой волны, а текущее событие, по прогнозам, продлится до следующего лета.