Коралловые рифы называют «архивами океана», поскольку, подобно кольцам деревьев, они веками записывают в своей структуре химический состав и температуру воды.
Однако, главная ирония заключается в том, что рост глобальной температуры и климатические аномалии уничтожают сами эти архивы прежде, чем ученые успевают их прочитать.
Исследование кораллов восточной экваториальной части Тихого океана показало, что примерно с 1984 года изменчивость природного климатического явления ENSO (El Nino-Southern Oscillation) была на 36,5% выше, чем в доиндустриальную эпоху. По сравнению с 20-м веком этот показатель вырос на 16,2%. Рост был связан прежде всего с более сильными событиями Эль-Ниньо.
Именно к такому выводу пришли авторы работы, опубликованной в журнале Science под руководством профессора Джулии Коул, заведующей кафедрой наук о Земле и окружающей среде Мичиганского университета.
В комментариях «Анадолу» профессор Коул рассказала о том, как кораллы записывают изменения температуры в своем скелете и почему сильный тепловой стресс способен сделать эту запись менее надежной.
Как пояснила Коул, кораллы строят скелеты из карбоната кальция (CaCO3), химический состав которого чувствителен к температуре.
«Мы используем два особенно температурно-чувствительных аспекта химии кораллов: отношение стронция к кальцию и относительное содержание редкого и обычного изотопов кислорода», — рассказала ученый-палеоклиматолог.
По ее словам, когда коралл формирует скелет, ионы стронция занимают место кальция в кристаллической решетке. «Когда условия холоднее, коралл использует больше стронция. Аналогично, когда условия холодные, он использует больше редкой формы кислорода», — пояснила профессор. Таким образом, химический состав скелета дает ученым два температурных индикатора.
Палеоклиматологи используют керны кораллов как природный архив: некоторые колонии живут сотни лет и растут примерно на один-два сантиметра в год. Керн нарезают на пластины и отбирают небольшие порошковые образцы через каждый миллиметр прироста. «Мы анализируем химический состав каждой 1-мм пробы, получая месячную историю температуры, охватывающую время жизни коралла», — сказала Коул.
Сезонные циклы и годичные полосы плотности помогают датировать записи внутри скелета. Возраст живых кораллов отсчитывают от даты отбора керна, а мертвых — определяют радиометрическим методом по изотопам урана и тория с точностью до нескольких лет.
Однако природный архив не всегда остается безупречным. Сильный тепловой стресс способен настолько изменить физиологию коралла, что химическая запись становится менее надежной. «Да, это может происходить, когда скорости роста становятся очень низкими и, вероятно, коралл испытывает сильный стресс, — чего мы не видели в записях, полученных для этой статьи. Но я видела это у других видов в других местах», — сказала Коул.
При этом ученые наблюдали свидетельства гибели кораллов во время Эль-Ниньо 1982–1983 годов с последующим восстановлением.
«Мы действительно видели свидетельства того, что кораллы погибли во время события Эль-Ниньо 1982-83 годов, а затем снова выросли. Это событие уничтожило более 95% кораллов на Галапагосах», — пояснила океанограф.
На вопрос о том, могут ли более сильные события Эль-Ниньо одновременно делать кораллы более ценными свидетелями изменения климата и более уязвимыми его жертвами, профессор ответила: «Да, именно это и происходит. Кораллы — уникальные историки рифа, но им становится все труднее выживать по мере потепления».
При этом современные коралловые керны — не единственный способ заглянуть в прошлое. Если химический состав живого коралла позволяет получать практически помесячную климатическую запись, то ископаемые кораллы, поднятые с океанского дна, дают ученым другую, гораздо более длинную летопись — позволяющую прослеживать историю коралловых экосистем на протяжении столетий и тысячелетий.
Доктор Джозеф А. Стюарт, преподаватель Школы наук о Земле Бристольского университета, отметил, что Галапагосы представляют собой естественную лабораторию для изучения реакции глубоководных кораллов на изменения окружающей среды.
Архипелаг находится в крупном районе океанического апвеллинга — подъема глубинных вод. Благодаря этому температура, содержание растворенного кислорода и pH могут быстро меняться с глубиной, создавая естественный градиент условий для изучения реакции глубоководных коралловых экосистем.
По его словам, также Галапагосы расположены в восточной экваториальной части Тихого океана — одном из ключевых регионов, где ENSO вызывает значительные изменения как в поверхностных, так и в глубоководных условиях. «Изучая, как коралловые экосистемы реагировали на прошлые изменения ENSO, мы можем лучше понять, как эта горячая точка биоразнообразия может отреагировать на будущее изменение климата», — сказал палеоокеанограф.
Современные инструментальные наблюдения за океаном охватывают сравнительно короткие периоды — обычно десятилетия или, в лучшем случае, несколько столетий. Ископаемые глубоководные кораллы позволяют получить гораздо более долгую перспективу. Их карбонатные скелеты сохраняют информацию о времени жизни кораллов и условиях среды.
«Измеряя уран и торий в коралловых скелетах, мы можем определять их возраст и устанавливать, когда кораллы процветали, а когда условия стали для них непригодными. Затем мы можем анализировать микроэлементы в скелетах, чтобы реконструировать аспекты окружающей среды, включая изменения температуры, pH и доступности биогенных элементов», — пояснил эксперт.
Значение глубоководных кораллов выходит далеко за пределы их роли как природных архивов. Их называют «экосистемными инженерами»: создавая сложные структуры на морском дне, они формируют местообитания для широкого круга других морских организмов, включая рыб и ракообразных.
Поэтому исчезновение коралловой экосистемы означает потерю не только самих кораллов, но и среды обитания для связанного с ними сообщества морской жизни.
Хотя глубоководные коралловые экосистемы в основном скрыты от глаз, их сохранение имеет значение и для достижения Цели устойчивого развития ООН №14 — «Сохранение морских экосистем и использование океанов, морей и морских ресурсов в интересах устойчивого развития» (Life Below Water), отметил Стюарт.
По его словам, глубоководные кораллы уязвимы к изменению климата из-за изменений температуры, закисления океана, содержания кислорода и пищевой базы. Многие виды уже живут близко к своим экологическим пределам.
Глубоководная среда отличается большей стабильностью, чем поверхностный океан, и меньшими суточными и сезонными колебаниями. Поэтому организмы, эволюционировавшие в таких условиях, могут быть менее способны переносить быстрые изменения среды.
Кроме того, глубоководные экосистемы труднодоступны, и ученые пока сравнительно мало знают о том, как кораллы живут, размножаются и строят свои скелеты. Это затрудняет прогнозирование их реакции на будущее изменение климата.
Недавнее исследование выявило продолжительное исчезновение местообитаний глубоководных кораллов в восточной экваториальной части Тихого океана, длившееся более 1000 лет. «Мы связываем это исчезновение с изменением поведения ENSO и снижением содержания растворенного кислорода на глубинах, где живут эти кораллы», — рассказал Стюарт.
Ученые пока не могут точно определить, когда вернулись благоприятные условия, или сколько времени потребовалось коралловой экосистеме для полного восстановления. Однако то, что кораллы в конечном итоге вернулись, показывает способность этих экосистем восстанавливаться после продолжительных периодов экологического стресса.
«Важно, что наши результаты позволяют предположить, что восстановление может занимать столетия, а не годы или десятилетия», — подчеркнул Стюарт.
По его словам, это имеет важные последствия для сохранения: даже если условия среды снова станут благоприятными, глубоководным коралловым экосистемам может потребоваться очень много времени для восстановления после нарушения.
Ископаемая летопись показывает, что глубоководные коралловые экосистемы могут существовать более 100 тыс. лет, но также способны исчезать на столетия при изменении условий среды.
«Это делает защиту оставшихся кораллов особенно важной. Нам необходимо уменьшить прямое антропогенное давление на глубоководные экосистемы, такое как разрушительный рыбный промысел и траление, одновременно решая глобальные проблемы изменения климата, особенно потепления и закисления океана, путем сокращения выбросов парниковых газов», — отметил Стюарт.
Кораллы в итоге оказываются одновременно природными архивами, позволяющими восстановить историю океана, и частью живых экосистем, способных исчезать на столетия.
Их скелеты позволяют ученым читать климатическую историю Земли практически по месяцам, а ископаемые колонии — прослеживать судьбу целых экосистем на протяжении тысячелетий. Но именно изменение условий океана, которое эти природные архивы помогают обнаружить, ставит под угрозу их дальнейшее существование.
contact_the_ombudsman
is_there_an_error_in_this_story
