Hotspoty produktywności w oceanie ubogim w składniki odżywcze. Duża liczba ryb jedzących plankton na indo-pacyficznej rafie koralowej. Zafer Kizilkaya, CC BY-SA

To było Charles Darwin, prawie 200 lat temu, który po raz pierwszy zapytał, jak to możliwe, że rafy koralowe mogą rozkwitać w stosunkowo jałowych częściach Oceanu Spokojnego. Ta zagadka stała się następnie znana jako Paradoks Darwina.

Badanie opublikowane w tym tygodniu w Nature Communications pomaga odpowiedzieć, jak oazy koralowe mogą istnieć na oceanicznych pustyniach.

Prostym wyjaśnieniem jest obecność mikroskopijnych roślin wodnych zwanych fitoplanktonem. Bardziej skomplikowana, naukowa odpowiedź - która pyta, dlaczego wyspy koralowe są tak produktywnymi hotspotami - jest znana jako Island Mass Effect (IME).

Odkrycia nowego badania dostarczają naukowcom zajmującym się rybołówstwem morskim i siedliskom ważnych informacji na temat tego, jak systemy wysp rafy koralowej mogą być tak wydajne, działając jako punkty zapalne różnorodności gatunków, które z kolei pomagają zaludnić łowiska i zapewniają ochronę wybrzeży. Ta wiedza może pomóc w opracowaniu planów zarządzania oceanami, zwłaszcza gdy ekosystemy reagują na zmiany klimatu.Ilustracja efektu masy wyspy z nowego badania opublikowanego w Nature.

The Mass Mass Effect (IME)

IME, pierwszy opisany przez botanika z Uniwersytetu Hawajskiego Maxwella S. Doty'ego i współpracowników to zjawisko, w którym wzrost fitoplanktonu jest wzmocniony w pobliżu ekosystemów rafy wyspowej.

Do tej pory wszystkie badania mające na celu wyjaśnienie przyczyn IME były wykonywane na małych, geograficznie ograniczonych obszarach, takich jak pojedyncza wyspa lub grupa raf koralowych.

To jest, gdy Nature Communications główny autor artykułu, Jamison Gove z National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), i jego koledzy.

Ich nowe badanie jest pierwszym, które opisuje IME w skali całego oceanu i omawia rolę populacji naturalnych i ludzkich wysp na wzrost fitoplanktonu.

Zespół zmierzył, ile fitoplanktonu rośnie na małych wyspach i atolach na dwa sposoby. Wykorzystali zdjęcia satelitarne przez ponad dekadę i bezpośrednie ankiety na statkach, aby zweryfikować poprawność oszacowań obrazów.

Stwierdzono, że IME jest prawie wszechobecny, a 91 badanych ekosystemów koralowych wykazuje to zjawisko, niektóre wykazują nawet o 86 procent więcej biomasy fitoplanktonu w porównaniu do sąsiednich obszarów oceanicznych.

Innymi słowy, hotspoty z koralowymi wyspami fitoplanktonu otoczone jałowymi krajobrazami oceanów były niemal wszędzie, gdzie spojrzał zespół.

Wyższe tempo wzrostu fitoplanktonu wokół wysp koralowych jest spowodowane przez składniki odżywcze, które powstają w wyniku rozkładu zwierząt rafowych, dobre samopoczucie bogatszych w składniki odżywcze zimniejszych wód w kierunku powierzchni, efekty mieszania fal i prądów oraz sedymentacja z erozji lądu. Istnieją również spływy pochodzące z rolnictwa pochodzące z rolnictwa, rozwoju obszarów miejskich i ścieków, które wszystkie dodają składników odżywczych do wód przybrzeżnych.

Kogo obchodzi IME lub Paradoks Darwina?

Mikroskopijny fitoplankton odgrywa ogromną rolę w życiu oceanu.

Przekształcając energię słoneczną w wzrost roślin, są one niezbędnym składnikiem w naszych oceanach i napędzają strukturę sieci pokarmowych, a ostatecznie globalne zbiory rybołówstwa. Więcej fitoplanktonu oznacza także więcej zasobów bogatych w energię dla ważnych organizmów budujących rafy, które determinują architekturę tropikalnych raf koralowych, które zapewniają ochronę sąsiednim liniom brzegowym.

Wyspy Południowej Linii. Wysoka produktywność oznacza większy wzrost koralowców i ich ochronę, zapewniając ochronę wybrzeży narodom wyspiarskim oraz zwiększoną różnorodność biologiczną i liczebność. Brian Zgliczynski - Scripps Institution of Oceanography, San Diego, KaliforniaZwiększone poziomy fitoplanktonu nie zawsze są jednak dobrą wiadomością. Wykazano, że ekstremalne poziomy wzbogacania składników odżywczych w spływach związanych z rolnictwem i innymi działaniami człowieka zwiększyć biomasę fitoplanktonu do poziomów, które mogą spowodować całkowitą zmianę struktur populacji morskich. Wysoki poziom składników odżywczych doprowadził również do masowej śmiertelności bardziej wrażliwych, ale ważnych gatunków, a także do powstrzymania wzrostu raf.

Dzięki lepszemu zrozumieniu roli IME i jej wpływu na rybołówstwo, a także negatywnych skutków wysokiego wzbogacenia składników odżywczych pochodzenia ludzkiego, wyspy wyspiarskie mogą skoncentrować wysiłki związane z ochroną mórz na tym, aby nie przeciążały lokalnych systemów raf koralowych poza takimi punktami krytycznymi.

Przyszłość wysp koralowych

Przewiduje się, że zmiany klimatu spowodują wzrost temperatur oceanów, co obniży niższą produktywność oceanów, zmieniając sposób, w jaki nasze oceany krążą i mieszają się na całej planecie. IME będzie zatem zawsze ważnym zjawiskiem, które należy zrozumieć, gdy opracowujemy plany wspierania ekosystemów raf koralowych w przyszłości, aby uniknąć stresu spowodowanego cieplejszymi wodami.

Aby w zrównoważony sposób wykorzystywać tropikalne łowiska i nadal polegać na rafach koralowych w celu ochrony populacji przybrzeżnych, badania powinny koncentrować się na zrozumieniu procesów, które sprawiają, że wyspy koralowe i atole stają się gorącymi punktami produktywności. Musimy zagłębić się w pytania, które Darwin zadał kilka lat temu 180, stosując je do dzisiejszych globalnych oceanów i przewidując przyszłe zmiany.

Gwałtownie rosnąca produktywność na atolu Palmyra, środkowy Pacyfik, Island Mass Effect, przynosząc ogromne korzyści z połowów na pusty ocean. Gareth J Williams, School of Ocean Sciences, Bangor University, Wielka Brytania

O autorze