Коралові рифи можуть виглядати спокійними, на перший погляд, але прозора вода часто приховує повільне зростання кислотності океану, яке змінює цілі екосистеми. Щоб зрозуміти ці зміни, вчені звертаються до природних умов, а не лише до лабораторних акваріумів чи моделей. Вулканічні викиди в Папуа-Новій Гвінеї тепер дають таку можливість. Тут бульбашки CO₂ піднімаються крізь живі рифи й змінюють воду вздовж передбачуваних градієнтів. Ця незвична природна лабораторія показує, як майбутні океани можуть впливати на корали.
Корали в умовах зростання кислотності
Дослідницькі групи повідомляють про стабільне ослаблення коралів у міру збільшення потрапляння CO₂ у морську воду. Підвищена кислотність знижує насичення арагонітом — мінералом, який корали використовують для побудови своїх скелетів. Навіть невеликі зниження ускладнюють цей процес. Польові дані з 37 станцій показують ранні втрати у багатьох груп коралів, щойно насичення починає падати. Масивні Porites утримують свої позиції, але більшість розгалужених і пластинчастих видів втрачають покрив уздовж CO₂-градієнта.
Докторка Катаріна Фабріціус, дослідниця коралів з Австралійського інституту морських наук (AIMS) у Таунсвіллі та старша авторка статті, описала цінність цих природних викидів:
«Ці унікальні природні лабораторії — як машина часу», — сказала вона. Градієнти відкривають межі, які стандартні експерименти не виявляють.
Раннє пошкодження коралів
Молоді корали реагують ще гостріше. Щільність ювенільних коралів швидко зменшується навіть за незначних хімічних змін. Це важливо, адже саме молодь підтримує рифи після штормів чи епізодів відбілювання. Коли молоді корали зникають, відновлення сповільнюється. Кількість родів коралів також скорочується вздовж градієнта, і втрата проявляється рано, а не пізно. Ці зміни відбуваються до будь-якої «точки колапсу», що здивувало багатьох дослідників, які очікували різкого переходу.
Кальцифікуючі водорості також зникають швидко. Коркові червоні водорості (crustose coralline algae), які допомагають кораловим личинкам оселятися, зменшуються більш ніж наполовину за помірного падіння насичення. Деякі групи взагалі зникають, коли рівень насичення наближається до прогнозованого для кінця століття. Їхня втрата позбавляє рифи важливих поверхонь для поселення молоді, що ще більше сповільнює відновлення.
Водорості ростуть, корали занепадають
М’які водорості реагують інакше. Коричневі та червоні некальцифікуючі водорості заселяють відкриті ділянки, особливо ті, де колись домінували корали. Вищий рівень CO₂ стимулює їхню фотосинтезу та зменшує конкуренцію з ослабленими кальцифікуючими видами. З часом ці водорості вкривають більше поверхні, утримують осади та блокують місце для поселення коралів. Перехід відбувається плавно, а не різко. Такий же патерн спостерігається й біля інших вулканічних викидів у світі.
Біомаса макроводоростей змінюється складніше. Кальцифікуючі водорості скорочуються, а некальцифікуючі залишаються стабільними або навіть зростають. У деяких місцях одна група зменшується, а інша подвоюється. Саме цей баланс визначає, скільки структури зберігає риф. Коли домінують м’які водорості, риф починає вирівнюватися.
Спрощення рифів і втрата складності
Структурна складність дає рибам і безхребетним укриття. Розгалужені види створюють таку структуру — і саме вони занепадають найшвидше. Навіть невелике падіння насичення арагонітом зменшує покрив структуротворних коралів. Оцінка складності середовища різко падає після проходження ключових порогів. Багато мешканців рифу змушені виходити у відкриту воду, де шанси на виживання нижчі.
Масивні Porites продовжують існувати, але їхні округлі форми не замінюють складних структур Acropora чи Pocillopora. Риф стає простішим і менш захисним. Спільноти зводяться до невеликої кількості витривалих видів, що зменшує різноманіття.
Глобальна проблема величезного масштабу
Дослідження порівнює різні кліматичні сценарії. За низьких викидів багато сучасних характеристик зберігаються. Помірні сценарії все ж передбачають значні зміни в чутливих групах коралів до 2100 року. Високі викиди спричиняють стрімкий занепад структуротворних коралів, коркових червоних водоростей та інших кальцифікуючих видів. Некальцифікуючі водорості, навпаки, стрімко поширюються.
Вчені наголошують: моделі враховують лише кислотність — без урахування потепління та відбілювання, які в реальності діють разом і посилюють ефекти.
Докторка Фабріціус застерігає: «Океанічна кислотність — це величезна глобальна проблема, яку досі недооцінювали та недостатньо вивчали».
Кислотність океану змінює корали
Деякі патерни, описані у дослідженні, вже помітні на Великому Бар’єрному рифі: менше коркових червоних водоростей і менше молоді в регіонах зі зниженим арагонітним насиченням. Це підтверджує: кислотність — не лише проблема майбутнього. Хімічні зміни вже змінюють структуру спільнот. Хоча вулканічні викиди — неповна модель (бо не враховують потепління), вони дають унікальне уявлення про реакції організмів після багатьох поколінь за високого CO₂. Вони показують повільні, але послідовні зміни навіть за помірних змін хімії води.
Майбутнє коралових рифів
Зростання CO₂ підштовхує рифи до простіших, водоростевих станів. Корали, що формують риф, слабшають першими, а мало хто з молоді може оселитися та вирости. Кальцифікуючі водорості зникають, м’які водорості розростаються, а структурна складність рифу невпинно падає. Ці зміни відбуваються повільно, але вражаюче послідовно.
Вулканічні викиди показують, що може статися, якщо викиди не зменшаться. Вони демонструють спільноти, які адаптувались до нової хімії, але втратили особливості, що підтримували розмаїття морського життя. Зрештою, доля рифів залежить від рішень, ухвалених далеко над поверхнею океану.
Дослідження опубліковане в журналі Communications Biology.