Beskrivelse af de komplekse økologiske forandringer forårsaget af stadig mere flygtige El Niño - La Niña -cykler

Da Brown University -professor Jon Witman i år vendte tilbage til et lille stykke koral ud for Galápagosøerne, som han først havde markeret til undersøgelse i 2000, han så stort set ingenting - og det fortalte ham meget. Et undervandsøkosystem, der havde vrimlet med forskelligt liv for 16 år siden, var nu en ufrugtbar plet, et tilsyneladende offer for stadig stærkere El Niño vejrsystemer midt i de globale klimaændringer.

"El Niño 2015-16 var usædvanligt stærk, "Sagde Witman." Klimatologer forudsiger, at hyppigheden af ​​stærke El Niños vil stige med klimaændringer. "

Dette år, med finansiering fra National Science Foundation, Witman har foretaget flere ekspeditioner med kandidat- og bachelorstuderende for at være vidne til virkningerne af den seneste El Niño. Han rejste til Galápagos i januar, Marts og igen sidste sommer, og han er der igen nu til og med februar på sabbatår. Han fejrede Thanksgiving med kandidatstuderende Robert Lamb og kolleger på Charles Darwin Research Station med et feriemåltid med ahi tun, majsbrød, græskarsuppe og bagt sød kartoffel.

Det har været et travlt år.

"I løbet af det sidste års feltarbejde i Galápagos, der var så mange overraskelser, at vi næsten ikke kunne følge med alle virkningerne af den stærke El Niño, "Sagde Witman.

Midt i det varmeste vand i begyndelsen af ​​året, for eksempel, Lam opdagede fremkomsten af ​​en hudspildende sygdom i revfiskene, som han studerer.

"Vi var overraskede over at finde denne nye dyrelivssygdom udbredt i mindst 20 forskellige arter, "Lamb sagde." Sådanne sygdomsudbrud er en af ​​de mindst forståede, men potentielt ødelæggende manifestationer af klimaændringer. "

Sygdommen aftog senere på året, da den køligere La Niña overtog efter El Niño. Men andre ændringer forbundet med det varme vand var tydelige, også:voldsom græsning af alger ved søpindsvin, for eksempel, og den ildevarslende fremkomst af måtter af cyanobakterier.

"Cyanobakterierne er en art, som vi ikke har set på disse steder i al den tid, vi har arbejdet der, "sagde Fiona Beltram, en brun junior fra Glocester, R.I., der har været medlem af Witman -laboratoriet i to år. "Jeg er interesseret i at afgøre, om cyanobakteriedækslet fører til blegning i koralline alger, som er vigtige grundarter på Galápagos -revene. "

Blandt de ansvarsområder, der blev tildelt Beltram, der sluttede sig til holdet i Galápagos i sommer, skulle oprette forsøg for at studere cyanobakterierne. Hun hjalp også med at måle, hvad der er foregået på omkring to dusin bestemte områder, eller "transekter, "som Witman har overvåget i årevis.

"Jeg har virkelig brændt for havvidenskab siden jeg var barn, så det var utrolig spændende at rejse derned og aktivt bidrage til feltarbejde, "Sagde Beltram." Det er også bare et smukt sted, især under vandet. "

En cyklus ud af balance

Spørgsmålet, selvom, er, om det smukke sted vil vare. I årenes løb, Witman sagde, El Niño - La Niña -cyklussen har givet et mønster, der skiftevis ser ud til at ødelægge, men på andre tidspunkter forløse subtidal økosystemets fantastiske biodiversitet.

"Koraller blegner og dør nogle gange under den ekstreme temperaturvariation fra de høje temperaturer under El Niño og de lave temperaturer i den efterfølgende La Niña, "sagde han." Men da La Niña bringer mere produktivt vand, havfugle formerer sig og sætter sig på de stressede koraller og over hele bunden. "

Det forværrer korallerne yderligere, men havfiskene tjener som mad til mange andre arter, at fremme en rebound i undervandslivet. Men jo mere Witman og hans team dykker ind-bogstaveligt talt og i overført betydning-jo mere ser de, at tendensen på lang sigt er bekymrende.

"Med fortsat El Niños, Galápagos subtidal økosystem kan være ved at skifte til et system med flere spiser og deres rovdyr og færre koraller, "sagde han." Jeg er bekymret, imidlertid, at dette kan være et system med lavere mangfoldighed, hvilket kan gøre det mindre modstandsdygtigt over for fremtidige klimastød. "

Hvem spiser hvem

I hvert fald for nu, madbanerne i området forbliver fulde af tegn, som alle har en rolle at undersøge. Lamb og Witman brugte november på at formulere eksperimenter for at teste hypoteser om, hvilke arter der græsser på alger, og hvor meget. De indsatte bure, der selektivt udelukker planteædende fisk eller søpindsvin, de to store grupper af planteædere i dette økosystem.

"Vi ønsker at forstå de to vigtige gruppers individuelle og kombinerede økologiske roller, "Lam sagde." På grund af deres forskellige livshistorier og fodringsstrategier, de kan være meget forskellige i, hvordan de reagerer på ændringer i miljøet, såsom øget bølgeturbulens fra storme, der genereres under El Niño. "

Fordi alger tjener som grundlag for meget af et økosystems produktivitet, svarene på disse spørgsmål har store konsekvenser. For meget algeforbrug kan undergrave fødevareforsyningen til andre arter og reducere biodiversiteten.

Fødebanerne udspiller sig på komplicerede måder, Witman har fundet, som arter kæmper for at overleve. Som det gjorde for Darwin, Galápagos leverer stadig masser af nye lektioner om, hvordan naturen fungerer - triggerfiskens afgørende rolle, for eksempel.

"Vores forskning har opdaget, at triggerfish er keystone -rovdyr, "Witman sagde." De jager stærkt på søpindsvin og øger følgelig produktiviteten i det marine økosystem ved at frigøre alger fra forbrug fra søpindsvin. Søpindsvin er som undervandsplæneklippere, der slår bundalger ned; alt, der ændrer deres forbrug af alger, har en dramatisk effekt på produktiviteten. Vi fandt ud af, at spanske oksefisk sænker hastigheden af ​​udløserfiskpredation på søpindsvin ved at forsøge at tage kråketræet ud af udløserfiskens mund. "

Jorden rundt

Som Witman og hans elever - gennem årene har han uddannet ni kandidater, seks doktorander og tre postdoktorer alene i Galápagos - fortsætter med at samle, hvordan liv i tidevandet ændrer sig med klimaet på øerne, han arbejder også globalt. Han tog en sidetur i begyndelsen af ​​december, for eksempel, for at tjekke et andet af hans almindelige steder:koralrev nær påskeøen, langt ud for Chiles kyst.

Når han er hjemme i New England, Witman kan ofte findes i Maine -bugten ved Cashes Ledge, den største og dybeste offshore tangskov i Nordatlanten. Der, også, klimaændringer kan true biodiversiteten.

"Vi studerer tangskovens modstandsdygtighed over for opvarmning, da det er en så økologisk vigtig art, og forsøger også at opnå permanent beskyttelse af de spektakulære havsamfund på Cashes Ledge som et amerikansk marine nationalmonument, "Sagde Witman.

Lamb arbejder samtidig med at vise, hvordan de unikke tangskove på Cashes Ledge er hjemsted for nogle af de sundeste bestande af torsk og pollock i den sydlige Mainebugt.

Uanset om det er i det varme vand i det sydlige Stillehav eller i det meget køligere Nordatlanten, målet er at forstå, hvordan havøkosystemer fungerer, så mennesker kan hjælpe dem med at trives frem for at true deres overlevelse.

"God forvaltning af havene kræver forståelse af de roller, som nøglearter og biodiversitet spiller i økosystemets funktion, "Sagde Witman." Og, selvfølgelig, hvordan dette ændres af menneskelig forstyrrelse. "