Havbundens liv ødelagt nær eksplosivt vulkanudbrud i Stillehavet, viser forskning

En oceanograf ved University of Rhode Island, der ledede sit første forskningskrydstogt i det sydlige Stillehav, afslørede en overraskelse, da hendes fartøj kiggede under vandet i den polynesiske nation Tonga.

Mens der i 2022 forskedes i undervandsbiologi, der bor omkring dybhavsvarme kilder i regionen, lærte Roxanne Beinart, en professor ved URI's Graduate School of Oceanography, at hele den lokale havbund omkring området var dækket af aske på grund af Hunga vulkanudbrud, som havde fundet sted blot et par måneder før, og decimerede de dyrepopulationer, der lever der.

Beinart, en mikrobiolog, fokuserer normalt på små mikrober og skabninger, der er i håndstørrelse. Pludselig var hendes fokusområde feltstørrelse, og hun fik en primer i vulkansk aktivitet, da hun fandt sit studiested dækket af aske fra vulkanens udbrud, endda 1,5 miles under vandet.

Eruptiv aktivitet ved Hunga-vulkanen begyndte i december 2021, og endte med en rekordstor eksplosion, der sendte en mængde materiale helt op til 56 miles i januar 2022. Effekten af ​​udbruddene kunne mærkes op til 50 miles væk, og bølgerne vandrede endda videre, så langt som til Sydamerika og Californien. Beinart besøgte webstederne kun tre måneder senere, i april 2022.

Mens videnskabsmænd analyserede virkningen af ​​udbruddet på havoverfladen og rundt om i verden, var Beinart sejlet til området på en længe forsinket forskningsekspedition. I april gennemførte Beinarts team en række fjernbetjente dyk med køretøjer ved seks hydrotermiske udluftningsfelter i Lau-bassinet.

Beinart opsummerede sine resultater i et papir offentliggjort i Communications Earth and Environment .

Selvom massedødelighed af havdyr på grund af vulkansk askeaflejring er set før - i fossil form - er det sjældent blevet dokumenteret i realtid. Beinart og hendes team samlede videooptagelser for at få indsigt i askeaflejringer på havbunden.

Med eksplosiv kraft anslået til at overgå en atombombe, havde truede og sårbare arter, der lever på vulkanens undersøiske hydrotermiske åbninger (dybhavsvarme kilder), en lille chance for at overleve. Populationer af muslinger og snegle havde tidligere trivdes på stedet, men blev slukket af den resulterende aske, der dækkede regionen. Andre dyr, som krabber og rejer, så ud til at klare sig fint, overraskende nok.

De grundlæggende arter, der lever på ventilationsåbningerne, er afhængige af bakterier for hovedparten af ​​deres ernæring og kunne simpelthen ikke overleve i det pludseligt ændrede og ændrede miljø. Efter udbruddet var det aktive udluftningsfelt (Tow Cam) med den største askeaflejring, der nogle steder var næsten fem fod dybt næsten fuldstændig blottet for liv; tomme snegle- og muslingeskaller lå i området.

Yderligere observationer af de påvirkede udluftningsfelter kan udvide forskernes viden om naturlige forstyrrelser i sådanne økosystemer og de mekanismer, hvorved sådanne systemer kommer sig, sagde Beinart. Sådanne observationer vil give vigtig indsigt i dybhavsøkosystemernes modstandsdygtighed.

Den mikrobielle verden

Mikroberne Beinart-undersøgelser findes næsten overalt - på os, i vores tarmmikrobiom, i den naturlige verden, i havet. Hun har gjort oceaniske mikrober til sit fokus.

"Samspillet mellem dyret og bakterierne fascinerer mig," siger hun. "Det er et fedt forhold."

Beinarts arbejde kunne have ført hende i mange retninger, men hun tog sig til den marine verden og i sidste ende til URI's Graduate School of Oceanography for at udforske mikrober i havmiljøet.

Dybhavsmiljøet er et, de fleste aldrig ser, og hun får stadig en ladning ud af at afdække dets dybder:"Jeg synes ofte, det er som en fremmed verden. Det er spændende at være en del af. Du føler, at du besøger en anden planet ."

Rejsen opfyldt

Denne forskningsrejse var længe undervejs, siger Beinart. Den oprindelige ekspedition til Stillehavet blev omlagt fra starten af ​​COVID-19-pandemien, forsinket fra dens første planlagte sejlads i april 2020.

Da udbruddet skete, havde hun en unik mulighed for at studere biologien af ​​de organismer, der lever på stedet, for at se, hvordan de ville reagere på dramatiske miljøændringer.

Den aske, hun opdagede, som dækker forskningsfeltet, var en overraskelse, ikke noget, hun normalt ser i sin undersøgelse af dybhavsøkosystemer. Asken dækkede området, næsten som undervandssne. Med den uventede tilføjelse af et så usædvanligt element i deres forskningsmiljø, og så meget af det, måtte skibets biologihold hurtigt bestemme den bedste måde at studere det på.

"Vi var nødt til at finde ud af tingene på stedet," siger Beinart og bemærker, at forskere er vant til at tilpasse sig hurtigt på skibe.

"Der tænkes meget på farten i forskningsskibsmiljøet, uanset om man har at gøre med vejrforsinkelser eller tekniske problemer. Der er meget arbejde i øjeblikket. Det er en af ​​de ting, jeg bedst kan lide ved denne form for oceanografi forskning. Det er lidt af et adrenalinsus, og en rigtig teamindsats med denne form for videnskab, virkelig kreativ tænkning om bord."

Beinart sagde, at hun var taknemmelig for god internetforbindelse, så hun kunne rådføre sig med kolleger som GSO's Adam Soule og Katie Kelley. Beinart trak også Andrew Davies, som er specialiseret i speciel videoanalyse, til at hjælpe med at analysere de billeder, hun samlede.

Selvom det var ødelæggende, var udbruddet en helt naturlig begivenhed, så der var en vis trøst, at dette ikke var en menneskeskabt begivenhed, sagde Beinart. Men det var stadig svært at se.

"Efter at have lært denne del af verden at kende, var ødelæggelsen hjerteskærende at være vidne til, selvom det var en naturlig begivenhed," siger Beinart. "Dette enorme, tætte økosystem var næsten helt væk. Der var bare fuldstændig ødelæggelse."

Hun aner ikke, hvordan organismerne der vil klare sig, når de vender tilbage på deres næste ekspedition til regionen. På det tidspunkt vil hun være i stand til at se, hvordan asken har ændret sig over tid, og hvordan genopretningsprocessen ser ud.

Beinart siger, at undersøgelse af regionen er vigtig for at forstå den naturlige forstyrrelse af marine økosystemer og forudsige virkningerne af menneskeskabte forstyrrelser såsom dybhavsminedrift på disse unikke havbundshabitater.

Flere oplysninger: Roxanne A. Beinart et al., Hydrotermiske udluftningssamfund på dyb havbund begravet af vulkansk aske fra Hunga-udbruddet i 2022, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01411-w

Journaloplysninger: Kommunikation Jord og miljø

Leveret af University of Rhode Island