Produktivitet hotspots i et ellers næringsfattigt hav. Høje mængder plankton-spisende fisk på et Indo-Stillehavs korallrev. Zafer Kizilkaya, CC BY-SA

Det var Charles Darwinfor næsten 200 år siden, der først spurgte, hvordan det kunne være, at korallrev kunne blomstre i relativt karrige dele af Stillehavet. Dette conundrum blev efterfølgende kendt som Darwins paradoks.

En undersøgelse offentliggjort i denne uge i Nature Communications hjælper med at svare på, hvordan korale oaser kan eksistere i oceaniske ørkener.

Den enkle forklaring er tilstedeværelsen af ​​mikroskopiske akvatiske planter kendt som fytoplankton. Det mere komplicerede, videnskabelige svar - der spørger, hvorfor koraløer er så produktive hotspots - kaldes Island Mass Effect (IME).

Resultaterne af den nye undersøgelse giver forskere, der studerer havfiskeri og levesteder med vigtig indsigt i, hvordan korallrevsysystemer kan være så produktive, og fungerer som hotspots for artsdiversitet, som igen hjælper med at befolke fiskeriet og yde kystbeskyttelse. Denne viden kan hjælpe med at informere havforvaltningsplaner, især da økosystemer reagerer på klimaændringer.Illustration af øens masseeffekt fra den nye undersøgelse offentliggjort i Nature.

Island Mass Effect (IME)

IME, først beskrevet af University of Hawaii botaniker Maxwell S. Doty og kolleger, er et fænomen, hvor væksten af ​​planteplankton forbedres tæt på ørevs økosystemer.

Indtil nu er alle undersøgelser, der forsøger at forklare årsagerne til IME, udført over små, geografisk afgrænsede områder, såsom en enkelt ø eller en koralrevgruppe.

Det er her, hvor Nature Communications papirets hovedforfatter, Jamison Gove fra National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), og hans kolleger kommer ind.

Deres nye undersøgelse er den første til at beskrive IME over hele et havs omfang og diskuterer den naturlige og menneskelige øbestands rolle for planteplanktonvækst.

Holdet målte, hvor meget planteplankton der voksede omkring små øer og atoller på to måder. De brugte satellitbilleder over et årti og direkte skibsbaserede undersøgelser for at kontrollere, at deres billedestimater var korrekte.

IME viste sig at være næsten allestedsnærværende, med 91 procent af de undersøgte korale økosystemer, der demonstrerede fænomenet, nogle viste så meget som 86 procent mere bioplan til planteplankton sammenlignet med de omkringliggende havområder.

Med andre ord fytoplankton koralø hotspots omgivet af golde havlandskaber var næsten overalt, hvor holdet kiggede.

Den højere hastighed af planteplanktonvækst omkring koraløerne er forårsaget af næringsstoffer, der er resultatet af nedbrydning af revdyr, upwelling af næringsrige koldere vand mod overfladen, blandingseffekten af ​​bølger og strømme og sedimentation fra landerosion. Der findes også afledninger fra mennesker fra landbrug, byudvikling og spildevandstrøm, som alle tilføjer næringsstoffer til kystfarvande.

Hvem er interesseret i IME eller Darwins paradoks?

Mikroskopisk planteplankton spiller en stor størrelse i livet i havet.

Ved at konvertere solens energi til plantevækst er de en vigtig komponent i vores oceaner og driver strukturen af ​​fødevarer og i sidste ende de globale fiskeriprodukter. Mere fytoplankton betyder også mere energirige ressourcer til vigtige reef-bygningsorganismer, der bestemmer arkitekturen for tropiske korallrev, som giver beskyttelse for de nærliggende kystlinjer.

Sydlige Line Islands. Høj produktivitet betyder mere koralvækst og dækning, der tilbyder kystbeskyttelse til ølande og øget biodiversitet og overflod. Brian Zgliczynski - Scripps Institution of Oceanography, San Diego, CalifornienForhøjede niveauer af planteplankton er imidlertid ikke altid gode nyheder. Det har vist sig ekstreme niveauer af næringsberigelse fra afrenning relateret til landbrug og andre menneskelige aktiviteter øge planteplanktonbiomasse til niveauer, der kan få havpopulationens strukturer til at ændre sig helt. Høje niveauer af næringsstoffer har også ført til massedødelighed af mere følsomme, men alligevel vigtige arter sammen med undertrykkelsen af ​​revvækst.

Ved bedre at forstå IME's rolle og dens indvirkning på fiskeriet såvel som de negative virkninger af høj menneskelig afledt næringsberigelse, kan ølande fokusere marine bevarelsesbestræbelser på at sikre, at de ikke overbelaster lokale revsystemer forbi sådanne vippepunkter.

Koralløernes fremtid

Klimaændringer forventes at hæve havets temperatur, hvilket vil sænke lavere produktivitet ved havet ved at ændre måden, hvorpå vores oceaner cirkulerer og blandes rundt om planeten. IME vil derfor være et stadigt vigtigt fænomen at forstå, når vi udvikler planer til støtte for koralrevs økosystemer i fremtiden for at undgå belastninger fra varmere farvande.

For bæredygtigt at udnytte tropisk fiskeri og fortsætte med at stole på korallrev for at beskytte menneskelige befolkning i nærheden af ​​kysten, bør forskningen fokusere på at forstå de processer, der gør koraløer og atoller hotspots for produktivitet. Vi må dykke dybere ind i spørgsmål, som Darwin stillede for nogle 180 år siden, mens han anvendte dem på dagens globale oceaner og forudsagde fremtidig ændring.

Booming produktivitet ved Palmyra Atoll, det centrale Stillehav, øen Mass Effect bringer enorme fiskerivederier til et ellers tomt hav. Gareth J Williams, School of Ocean Sciences, Bangor University, UK

Om forfatteren