Næringsstofforurening gør havets forsuring værre for koralrevene

En undersøgelse offentliggjort for nylig af et team af forskere, alumner og studerende fra University of Hawai'i ved Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) viste, at lokale påvirkninger af mennesker - næringsstofforurening fra aktiviteter på land - kan fremskynde de negative virkninger af global havforsuring på koralrev.

Koralrev leverer kritiske økosystemtjenester, herunder fødevaresikkerhed og kystlinjebeskyttelse til kystsamfund. Disse tjenester afhænger stort set af den meget komplekse tredimensionelle struktur af koralrev. For at koralrevene kan trives, forkalkningsorganismer, som koraller, skal bygge revet hurtigere end bioeroderende organismer og naturlig opløsning bryder revet ned.

"Der er en lang historie med at undersøge virkningerne af næringsstofforurening og havforsuring på koralrev, " sagde hovedforfatter Nyssa Silbiger, assisterende professor ved California State University, Northridge og alumna fra UH Manoa Hawai'i Institute of Marine Biology (HIMB) ved SOEST. "Imidlertid, lidt er kendt om, hvordan disse to stressfaktorer interagerer og påvirker koralrevets økosystemfunktion."

Tidligere forskning har vist, at stressfaktorer forbundet med humant afledt kuldioxid (CO ₂ ) emissioner, såsom forsuring af havet, skifter koralrev mod nettotab, hvilket ville føre til tab af den tredimensionelle ramme i fremtiden. Den nye undersøgelse i Proceedings of the Royal Society B:Biologiske videnskaber viste, at forurening af næringsstoffer kunne gøre koralrev mere sårbare over for forsuring af havet og fremskynde det forudsagte skift fra nettovækst til samlet tab.

Hos HIMB, holdet brugte et state-of-the-art system, hvor de løbende tilsatte næringsstoffer (nitrat og fosfat) til akvarier, der huser forskellige medlemmer af koralrevssamfundet, inklusive koraller, tang, døde revlebrokker, eller sand. De sammenlignede dette derefter med et eksperiment, der efterlignede naturlige systemer med et blandet samfund, der indeholder alle fire bestanddele og målte kritiske "økosystemfunktioner" i koralrevsamfund:forkalkning, opløsning, fotosyntese, og respiration.

"Vi viste, at næringsstofforurening nedsætter den samlede revvækst og forstyrrer den naturlige kemiske dynamik på koralrev, "sagde Silbiger." I næringsstofforurenet havvand, forkalkningsmidler var mindre i stand til at udnytte de opløste forbindelser, der udgør byggestenene i koralrevene. Næringsstofforurening reducerede forkalkningshastigheden - et mål for, hvor hurtigt revbyggere skaber skeletstrukturen - næsten tidoblet i farvande, der ellers ville fremme revvækst, og forbedrede både skeletopløsning og vækst af tangkonkurrenter. "

Næringsstoffer fra gødning menes ofte at påvirke revene indirekte, for eksempel ved at give en fordel til ukrudtsagtige tang, der kan overhale rev, en observation forstærket af denne undersøgelse.

"Disse 'faseskift' til algerev forekommer globalt, forårsager en stor ændring i hvordan rev fungerer, " sagde medforfatter Craig Nelson, fakultet ved UH Manoa i Oceanography and Sea Grant. "Men indtil nu har vi aldrig kvantificeret, hvordan næringsstofforurening direkte kan reducere korallers evne til at bygge revstruktur."

Hvad dette arbejde afslørede er, at næringsstofferne også ændrer det lokale pH-miljø ved at kompromittere, hvordan koraller og andre revorganismer ånder, hvilket påvirker revets kemi.

"Forholdet mellem næringsstoffer og revmetabolisme forværrer pH-ændringer, som kan gøre hele systemet mere modtageligt for globale trusler såsom forsuring af havet, " sagde medforfatter Hollie Putnam, assisterende professor ved University of Rhode Island og alumna fra HIMB.

"Næringsstofforurening påvirker revvækst negativt både direkte og indirekte, skaber en dobbelt whammy for koralrev, der allerede er understreget af havets forsuring rundt om i verden, " sagde medforfatter Megan Donahue, forsker ved HIMB. "Vores data tyder på, at både lokal forvaltningsindsats, såsom at reducere afstrømning af næringsstoffer og nedsivning til grundvandet, og globale handlinger, såsom at reducere de globale kuldioxidemissioner, er påkrævet for at beskytte rev mod hurtigt tilbagegang."

I fremtiden, forskergruppen vil fokusere på, hvordan andre revbestanddele såsom fisk interagerer med disse processer for at påvirke koralrevs økosystemfunktion, fordi rev er komplekse netværk, og disse interaktioner er afgørende for modstandsdygtighed.