Jest nadzieja dla raf koralowych. Pomaga niespodziewany sojusznik

8 miesięcy temu

Najnowsze badania pokazały, co pomaga w odbudowie raf koralowych. Eksperci z dwóch uniwersytetów sprawdzili teorie dotyczące regeneracji barwnych struktur oceanów. Efekty ich pracy mogą być zaskakujące.

Naukowcy od dawna zwracają uwagę na blaknięcie i wymieranie koralowców oraz zanikanie ich struktur oceanicznych, czyli raf koralowych. Według danych zebranych przez Globalną Sieć Monitorowania Raf Koralowych, od 2009 r. wyginęło już 14 proc. koralowców. Co więcej, jak zauważa dr Ove Hoegh-Guldberg, profesor studiów morskich na Uniwersytecie Queensland w Australii, sytuacja przez cały czas niepokojąco się rozwija.

W specjalnym raporcie Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) z 2018 r. prognozy wykazały drastyczny spadek populacji o 70-90 proc., gdy średnia temperatura globalna osiągnie pierwszy próg krytyczny 1,5 s. C.

Morska fala upałów wpływa na przyszłość raf koralowych

W latach 2015-2016, podczas trwania długiego El Nino, w regionie morskim Indo-Pacyfiku doszło do rozległego blaknięcia i wymierania wielu populacji koralowców. Główną przyczyną było wystąpienie potężnej, morskiej fali upałów (MHW), czyli ocieplenie wód wysoko powyżej średniej wieloletniej.

Jak podaje serwis The Nature Conservancy: „Na obszarach płytko położonych raf koralowych pokrycie koralowcami spadło z 28 proc. w 2015 r. do 20 proc. w 2016 r. Średni spadek pokrycia koralowcami wyniósł 8 proc., a największy zaobserwowany spadek wyniósł 21 proc”.

Z kolei na obszarach głęboko położonych raf koralowych pokrycie koralowcami spadło z 23 proc. w 2015 r. do 16 proc. w 2016 r. Średni spadek pokrycia koralowcami wyniósł 6 proc., a największy zaobserwowany spadek wyniósł 37 proc.

Czytaj także: Jesteśmy w krytycznym momencie. El Nino jeszcze podkręci termostat

Koralowce najważniejsze dla budowy raf koralowych w Indo-Pacyfiku

Dwa zespoły naukowe – jeden z Uniwersytetu w Lancasterze i drugi z Uniwersytetu w Southampton, na podstawie przeprowadzonych badań terenowych i laboratoryjnych, na łamach Science Advances opublikowali w grudniu najnowszą pracę dotyczącą koralowców. W badaniach istotną rolę odgrywają także… morskie ptaki.

Naukowcy z Lancasteru skoncentrowali się na przebadaniu Archipelagu Chagos na Oceanie Indyjskim. Jest to region Morskiego Obszaru Chronionego (MPA) objęty ścisłą ochroną na powierzchni 640 tys. km kw. Jak podają badacze, od lat 70-tych XX w. wszystkie wyspy północnych atoli są niezamieszkane przez ludzi. Tak więc wolne od wpływów antropopresji.

Morskie ptaki zostawiają swoje odchody na nadbrzeżnych skałach. Badania pokazują, iż dzięki temu pomogły odbudować się wielu populacjom przybrzeżnych koralowców. Te, które miały styczność z ptakami, odbudowywały się o prawie rok szybciej, niż koralowce położone dalej od nabrzeża na głębszych wodach.

W pierwszym przypadku taka odbudowa trwała 3 lata i 8 miesięcy, a w drugim – 4 lata i 6 miesięcy. Punktem referencyjnym był moment ostatniego blaknięcia na Indo-Pacyfiku. Naukowcy wzięli pod obserwację rodzaj koralowców Acropora – kluczowych budowniczych raf koralowych w tym regionie morskim. Obserwując, iż tam, gdzie znajdują się lęgowiska ptaków morskich, koralowce lepiej sobie radzą – postanowili zbadać, jaka jest tego przyczyna.

Morskie ptaki – pierzaści przyjaciele raf koralowych

Naukowcy od dawna zauważają, iż odchody morskich ptaków (tzw. guano) sprzyjają stabilizacji ekosystemów morskich. Rozpuszczone w nich składniki mineralne, takie jak azot i fosfor, są niezbędne dla mniejszych organizmów planktonowych oraz żyjących szczególnie na dnie morza, w tym także dla koralowców.

Dotychczas naukowcy bardziej skupiali się na tym, jak populacje koralowców zanikają, a także na tym, jak pewne czynniki klimatyczne, środowiskowe i antropogeniczne wywierają na nie negatywny wpływ. Okazało się jednak, iż – pomimo występującego i nasilającego się globalnego ocieplenia, populacje koralowców potrafią się też odbudowywać. Muszą jednak zaistnieć okoliczności sprzyjające ich rozwojowi.

Nie wszędzie pierzaści przyjaciele, czyli morskie ptaki tj.: głuptaki czerwononogie (Sula sula), rybitwy czarnogrzbiete (Onychoprion fuscatus), rybitwy cienkodziobe (Anous tenuirostris), występują w dużym zagęszczeniu, w taki sposób, by ich odchody pozostawiane na skałach były wraz z deszczem zmywane do oceanu. Właśnie dzięki temu naturalne składniki w nich zawarte są w umiarze dostarczane koralowcom.

– Nasze wyniki wyraźnie pokazują, iż składniki odżywcze pochodzące od ptaków morskich bezpośrednio napędzają szybsze tempo wzrostu koralowców i szybsze tempo regeneracji koralowców Acropora – powiedziała dr Casey Benkwitt, pracowniczka naukowa zajmująca się ekologią raf koralowych na Uniwersytecie w Lancasterze i główna autorka badania.

Należy jednak pamiętać, iż te same składniki, ale pochodzące z nawozów rolniczych i odpadów, jeżeli są w nadmiarze, przynoszą środowisku morskiemu wiele szkód. Także koralowcom. Zbyt duże stężenia azotu i fosforu mogą negatywnie wpływać na reprodukcję, wzrost oraz przeżywalność tych zwierząt.

Symbioza koralowców z glonami

Naukowcy z Southampton pomogli w określeniu wartości izotopów stabilnego azotu w koralowcach. Stanowi to wiarygodną miarę śledzenia składników odżywczych, które pochodzą z odchodów.

Profesor Jörg Wiedenmann, kierownik Laboratorium Raf Koralowych na Uniwersytecie w Southampton, komentuje wyniki ubiegłorocznych badań laboratoryjnych: – Nasz zespół odkrył niedawno, iż koralowce mogą uzyskać dostęp do składników odżywczych dla ptaków morskich poprzez żerowanie na własnych algach symbiotycznych. W ramach najnowszych badań ekscytujące jest obserwowanie, jak ta nowa ścieżka żywieniowa nie tylko pomaga koralowcom szybciej rosnąć, ale także regenerować się po procesach blaknięcia.

To oznacza, iż glony pozostające w symbiozie z koralowcami pobierają azot i fosfor z ptasiego guana, a koralowce w jakimś stopniu je „hodują”, po to, żeby potem je zjeść. W ten sposób bronią się przed trudnymi warunkami, jakie ponosi za sobą globalne ocieplenie.

Inwazyjne zwierzęta stanowią przeszkodę w odbudowie populacji

Naukowcy z Uniwersytetu w Lancasterze zwrócili szczególną uwagę, iż istnieją wyspy na wybrzeżach, które mają bardzo niski procent populacji ptaków. Dzieje się tak dlatego, iż znajdują się tam inwazyjne gryzonie, takie jak szczury. Te zwierzęta masowo wyjadają jaja i pisklęta badanych ptaków. Dlatego też, gdy tych drugich jest mniej, automatycznie zostawiają na skałach mniej swoich odchodów. Przez to deszcz zmywa ich do oceanu mniej. Ponadto, u wybrzeży „wysp szczurzych” populacje badanych koralowców Acropora wolniej się odbudowują po morskiej fali upałów z lat 2015-2016. Mniej się również rozmnażają, porównując ich populacje z populacją u wybrzeży „wysp ptasich”, czyli zamieszkałych masowo przez badane gatunki ptaków morskich.

W swoich badaniach eksperymentalnych naukowcy wzięli pod uwagę trzy najważniejsze aspekty: zagęszczenie, biomasę i dopływ azotu. Porównując „wyspy ptasie” do „wysp szczurzych” uzyskali następujące wyniki:

„wyspy ptasie” (zagęszczenie ptaków – 1243 osobniki/ha, biomasa – 367 kg/ha, dopływ azotu – 190 kg)
„wyspy szczurze” (zagęszczenie ptaków – 1,6 osobnika/ha, biomasa – 0,7 kg/ha, dopływ azotu – 0,8 kg/ha)

Inwazyjne rośliny też szkodzą ptakom

Z badań wynika także, iż populacje koralowców Acropora wolniej się odbudowują i rozmnażają, gdy na siedliska lęgowe ptaków morskich wkraczają inwazyjne i gwałtownie rosnące trawy oraz palmy kokosowe. Ptaki morskie wypiera tak samo rozprzestrzenianie się tych roślin, jak drapieżnictwo szczurów. A to z kolei ma wpływ na mniejszy spływ ptasich odchodów do oceanu.

Podobnie populacje koralowców Acropora słabiej odbudowują się, gdy są z dala od wybrzeży. Choć w tym przypadku nie mają na to wpływu inwazyjne gatunki.

Naukowcy w swoim grudniowym artykule piszą: – W tym badaniu skupiliśmy się na 12 wyspach rozmieszczonych na trzech atolach. Zbadaliśmy na nich wpływ szczurów i obcej roślinności na ptaki morskie, przepływ składników odżywczych pochodzących od ptaków morskich oraz ekologię raf koralowych. Sześć wysp było zagrożonych szczurami, a sześć było od nich wolnych. Procent pokrycia obcymi palmami kokosowymi wahał się. Były to poziomy od 0 do 66 proc. na wyspach wolnych od szczurów i od 55 do 91 proc. na wyspach, gdzie szczury występowały.

Jaki płynie z tego wniosek? Gdy na wyspach jest więcej obcych, tropikalnych roślin, pojawia się tam też więcej szczurów. Przez to zmniejszają się kolonie ptaków. Z kolei tam, gdzie rosną rodzime rośliny, jest mniej szczurów, a kolonie ptasie są znacznie większe.

Trzy hipotezy

Naukowcy zdefiniowali trzy hipotezy, dzięki którym rafy koralowe mogą się gwałtownie regenerować. Brzmią one dość optymistycznie, wskazując na najważniejsze znaczenie ochrony ptaków morskich oraz ich siedlisk w badanym rejonie Morskiego Obszaru Chronionego:

Ptaki morskie zwiększają tempo wzrostu koralowców, przy czym dostarczają odpowiednią ilość składników odżywczych przyswajanych przez koralowce,
Ptaki morskie zwiększają tzw. rekrutację koralowców po dużej morskiej fali upałów i następującym po niej masowym blaknięciu koralowców,
Ptaki morskie przyspieszają odbudowę pokrywy koralowców i powrót do odbudowy raf koralowych.

Naukowcy postanowili dowiedzieć się, czy nie zachodzą genetyczne różnice w populacjach badanych koralowców. Porównywano te, które mieszczą się u wybrzeży „wysp ptasich” i te, które znajdują się u wybrzeży „wysp szczurzych”.

Badacze przeszczepili eksperymentalnie 5 rozgałęzionych kolonii Acropora z tych drugich na pierwsze. Jaki był efekt? Koralowce, które wolniej rosły u wybrzeży „wysp szczurzych”, nagle zaczęły szybciej regenerować się u wybrzeży „wysp ptasich”. Eksperymentalne wyniki tych badań wykazały jednoznacznie, iż tam, gdzie są większe kolonie ptaków morskich, jest też więcej odchodów ptasich. To działa na korzyść regeneracji koralowców oraz wielu innych organizmów morskich.

Korzyści z ptasich odchodów czerpią także ryby

Prof. Nick Graham z Uniwersytetu w Lancasterze, który wziął udział w niniejszych badaniach, dla serwisu Science Daily powiedział: – Te wyniki sugerują, iż wytępienie szczurów i odbudowa populacji ptaków morskich może odegrać istotną rolę w przywróceniu naturalnego przepływu składników odżywczych dla ptaków morskich do przybrzeżnego środowiska morskiego. Wzmocnienie szybkiej odbudowy rafy koralowej będzie miało najważniejsze znaczenie. Spodziewamy się częstszych zaburzeń klimatycznych.

Współautor badania, dr Shaun Wilson z Australijskiego Instytutu Nauk Morskich (AIMS) i Uniwersytetu Australii Zachodniej (UWA), stwierdził, iż wysoki procent zagęszczenia i biomasy ptaków oraz duże ilości azotu i fosforu, spływających z deszczem ze skał do oceanu, sprzyjają odbudowie populacji innych gatunków po zdarzeniu morskiej fali upałów w latach 2015-2016. Na łamach serwisu AIMS naukowiec powiedział: – Tempo wzrostu ryb na rafach sąsiadujących z wyspami, na których znajdują się kolonie dużych ptaków morskich, jest również szybsze. A ogólna biomasa ryb jest o 50 proc. większa, niż na rafach sąsiadujących z wyspami, na których żyją szczury.