Это уникальное наблюдение побудило к совместному исследованию, описанному в новой статье, опубликованной сегодня в Nature Communications, в которой анализируется, чем вызван этот туманный водный слой и какое влияние он оказывает на жизнь на дне морского дна.
"То, что мы видим, – это гипоксические воды океана, а это значит, что в этой области почти нет кислорода. Все макроорганизмы пытаются убежать от этой деоксигенированной воды, а те, что не могут убежать, по существу задыхаются. "Я никогда не видел ничего подобного на коралловых рифах", – сказал Джонсон.
"Застой воды из-за слабой ветровой активности, теплой воды и загрязнения питательными веществами от близлежащих плантаций, что способствует стратификации водной толщи. Отсюда мы видим, что формы гипоксических условий начинают расширяться и нарушать близлежащие неглубокие места обитания », – пояснил Джонсон.
Исследователи предполагают, что потеря кислорода в глобальном океане ускоряется из-за изменения климата и избытка питательных веществ, но то, как внезапные события деоксигенации влияют на тропические морские экосистемы, плохо изучено. Прошлые исследования показывают, что повышение температуры может привести к физическим изменениям кораллов, например к обесцвечиванию, которое происходит, когда кораллы подвергаются стрессу и изгоняют водоросли, живущие в их тканях. Если условия не улучшатся, обесцвеченные кораллы погибнут.
Однако изменения в реальном времени, вызванные снижением уровня кислорода в тропиках, наблюдались редко.
В локальном масштабе явления гипоксии могут представлять более серьезную угрозу коралловым рифам, чем явления потепления, вызывающие массовое обесцвечивание. Эти внезапные события влияют на всю морскую жизнь, нуждающуюся в кислороде, и могут быстро убить рифовые экосистемы.
Исследователи сообщили об обесцвечивании кораллов и массовой гибели кораллов из-за этого явления, что привело к потере 50% живых кораллов, которые не проявляли признаков восстановления в течение года после события, и резкому сдвигу в сообществе морского дна.
Самое мелкое измерение с гипоксической водой было примерно 9 футов глубиной и примерно в 30 футах от берега Бокас-дель-Торо.
А как насчет 50% уцелевших кораллов??
Джонсон и ее коллеги-исследователи обнаружили, что коралловое сообщество, которое они наблюдали в Бокас-дель-Торо, динамично, и некоторые кораллы могут противостоять этим условиям. Это открытие закладывает основу для будущих исследований, чтобы определить, какие генотипы или виды кораллов адаптировались к быстро меняющейся среде и какие характеристики помогают им процветать.
Исследователи также заметили, что микроорганизмы, живущие в рифах, восстановились до нормального состояния в течение месяца, в отличие от макроорганизмов, таких как хрупкие звезды, которые погибли в этих условиях. Собрав образцы морской воды и проанализировав ДНК микробов, они пришли к выводу, что эти микробы не обязательно приспосабливались к окружающей среде, а скорее «ждали» своего часа, чтобы проявить себя в условиях низкого содержания кислорода.
"Главный вывод здесь заключается в том, что у вас есть сообщество микробов; оно имеет особый состав и включается, а затем внезапно весь кислород удаляется, и вы получаете замену членов сообщества.
Некоторое время они процветают, и, в конце концов, гипоксия проходит, кислород возвращается, и это сообщество быстро возвращается к тому, что было раньше, из-за изменения ресурсов. Это очень сильно отличается от того, что вы видите у макроорганизмов », – сказал Джаррод Скотт, соавтор статьи и научный сотрудник Смитсоновского института тропических исследований в Республике Панама.
Скотт и Джонсон согласны с тем, что деятельность человека может способствовать загрязнению питательными веществами и нагреванию воды, что затем приводит к гипоксическим условиям океана.
Такие виды деятельности, как освоение прибрежных земель и сельское хозяйство, можно лучше контролировать и улучшать, что снизит вероятность возникновения событий деоксигенации.
Исследование дает представление о судьбе сообществ микробов на коралловом рифе во время острой деоксигенации.
Рифовые микробы быстро реагируют на изменения физико-химических условий, обеспечивая надежные индикаторы как физических, так и биологических процессов в природе.
Сдвиг, который команда обнаружила от сообщества гипоксических микробов к сообществу с нормальным состоянием после стихания события, предполагает, что путь восстановления рифовых микробов независим и не связан с бентосными макроорганизмами.
Это может облегчить перезапуск ключевых микробных процессов, влияющих на восстановление других аспектов рифового сообщества.