Точки продуктивності в океані, інакше бідному поживними речовинами. Висока кількість риб, що їдять планктон, на індо-Тихоокеанському кораловому рифі. Зафер Кізілка, CC BY-SA

Це було Чарльз Дарвін, майже 200 років тому, хто вперше запитав, як може бути, що коралові рифи можуть процвітати у відносно безплідних частинах Тихого океану. Згодом ця загадка стала відома як Парадокс Дарвіна.

Дослідження, опубліковане цього тижня в Природа зв'язку допомагає відповісти, як коралові оазиси можуть існувати в океанічних пустелях.

Просте пояснення - наявність мікроскопічних водних рослин, відомих як фітопланктон. Більш складна наукова відповідь - що задає питання, чому коралові острови є такими продуктивними гарячими точками - відома як Острівний масовий ефект (IME).

Результати нового дослідження надають вченим, які вивчають морський рибальство та середовища проживання, важливу думку про те, наскільки системи островів коралових рифів можуть бути настільки продуктивними, виступаючи як точкові точки різноманітності видів, які, в свою чергу, допомагають населенню рибальства та забезпечують захист берегів. Ці знання можуть допомогти інформувати плани управління океаном, зокрема, коли екосистеми реагують на зміни клімату.Ілюстрація островного масового ефекту з нового дослідження, опублікованого в Nature.

Острівний масовий ефект (IME)

IME, вперше описано ботаніком університету Гаваїв Максвеллом С. Доті та його колегами, це явище, при якому зростання фітопланктону посилюється близько до острівно-рифових екосистем.

До цих пір усі дослідження, які намагаються пояснити причини ІМЕ, проводилися на невеликих територіально обмежених територіях, таких як окремий острів чи група коралових рифів.

Це де Природа зв'язку Провідний автор газети, Джеймісон Гоув з Національної океанічної та атмосферної адміністрації (NOAA), та його колеги.

Їх нове дослідження вперше описує ІМЕ в масштабах цілого океану та обговорює роль як природних, так і людських острівних популяцій у зростанні фітопланктону.

Команда оцінила, скільки фітопланктону виросло навколо маленьких островів та атолів двома способами. Вони використовували супутникові знімки протягом десятиліття та прямі огляди на кораблі, щоб перевірити правильність їх оцінок.

Було виявлено, що ІМЕ є майже всюдисущим, і 91 відсотків досліджених коралових екосистем демонструють це явище, деякі демонструють на 86 відсотків більше біомаси фітопланктону порівняно з сусідніми районами океану.

Іншими словами, гарячі точки коралових островів фітопланктону, оточені безплідними пейзажами океанів, були майже скрізь, де команда виглядала.

Більш високий темп росту фітопланктону навколо коралових островів зумовлений поживними речовинами, що виникають в результаті розкладання рифних тварин, будинки холодних вод, багатих поживними речовинами до поверхні, ефектів змішування хвиль та течій та осідання від ерозії суші. Існують також стіки, отримані людиною, від сільського господарства, містобудування та надходження стічних вод, які всі додають поживні речовини до прибережних вод.

Кому байдуже до ІМЕ чи Парадокса Дарвіна?

Мікроскопічний фітопланктон відіграє неабияку роль у житті океану.

Перетворюючи енергію Сонця в ріст рослин, вони є важливою складовою в нашому океані і керують структурою харчових тканин і, в кінцевому рахунку, глобальними врожаями рибного господарства. Більше фітопланктону також означає більш багаті енергією ресурси для важливих рифобудівних організмів, що визначають архітектуру тропічних коралових рифів, які забезпечують захист сусідніх берегових ліній.

Острови Південна лінія Висока продуктивність означає більший приріст коралів і покриття, що забезпечує захист берегів островним країнам та збільшення біорізноманіття та достатку. Брайан Зглічинський - Інститут океанографії Скриппса, Сан-Дієго, КаліфорніяОднак підвищення рівня фітопланктону - це не завжди хороша новина. Показано, що надзвичайний рівень збагачення поживними речовинами від стоку, пов'язаний із землеробством та іншими діями людини підвищення біомаси фітопланктону до рівнів, які можуть спричинити зміну структур морського населення повністю. Високий вміст поживних речовин також призвело до масової смертності більш чутливих, але важливих видів поряд із придушенням росту рифів.

Краще розуміючи роль ІМЕ та його вплив на рибальство, а також негативні наслідки високого збагачення поживними речовинами, острівні країни можуть зосередити зусилля з охорони моря на тому, щоб вони не перевантажували місцеві рифні системи минулі такі переломні пункти.

Майбутнє коралових островів

Прогнозується, що зміна клімату призведе до підвищення температури океану, що знизить продуктивність океану, змінивши спосіб циклу та змішування океанів навколо планети. Таким чином, IME буде важливим явищем, яке слід розуміти, коли ми розробляємо плани підтримки екосистем коралових рифів у майбутньому, щоб уникнути стресів із тепліших вод.

Для стійкого використання тропічного рибальства та продовження покладатися на коралові рифи для захисту прибережних людських популяцій, дослідження повинні зосередитись на розумінні процесів, що забезпечують продуктивність коралових островів та атол-точок. Ми повинні зануритися глибше в питання, які Дарвін задав кілька років тому 180, застосовуючи їх до сучасних світових океанів і передбачив майбутні зміни.

Підвищення продуктивності в атолі Пальміра, центральній частині Тихого океану, острівний масовий ефект, що приносить величезні риболовецькі винагороди в інакше порожній океан. Гарет Дж. Вільямс, Школа наук про океан, університет Бангора, Великобританія

про автора