Eine neue Studie liefert eine beispiellose Untersuchung des Sauerstoffverlusts an Korallenriffen rund um den Globus unter der Erwärmung der Ozeane. Unter der Leitung von Forschern der Scripps Establishment of Oceanography der UC San Diego und einem großen Group nationaler und internationaler Kollegen erfasst die Studie den aktuellen Zustand von Hypoxie – oder niedrigem Sauerstoffgehalt – an 32 verschiedenen Orten und zeigt, dass Hypoxie bereits allgegenwärtig ist viele Riffe.
Der allgemeine Rückgang des Sauerstoffgehalts in den Ozeanen und Küstengewässern der Welt – ein Prozess, der als Desoxygenierung der Ozeane bekannt ist – ist intestine dokumentiert, aber die Hypoxie an Korallenriffen wurde relativ wenig erforscht. Es wird vorausgesagt, dass der Sauerstoffverlust im Ozean die Meeresökosysteme weltweit bedroht, obwohl weitere Forschung erforderlich ist, um die biologischen Auswirkungen auf tropische Korallen und Korallenriffe besser zu verstehen.
Die Studie, veröffentlicht am 16. März in der Zeitschrift Natur Klimawandel, ist das erste, das die Sauerstoffbedingungen in Korallenriffökosystemen in diesem Maßstab dokumentiert.
„Diese Studie ist einzigartig, weil unser Hard work mit einer Reihe von Mitarbeitern zusammengearbeitet hat, um diesen globalen Sauerstoffdatensatz zusammenzustellen, der sich speziell auf Korallenriffe konzentriert – niemand hat dies auf globaler Ebene mit dieser Anzahl von Datensätzen wirklich getan“, sagte der Meereswissenschaftler Ariel Pezner , jetzt Postdoktorand an der Smithsonian Marine Station in Florida. „Wir waren überrascht festzustellen, dass viele Korallenriffe bereits unter den gegenwärtigen Bedingungen das erleben, used to be wir heute als Hypoxie definieren würden.“
Die Autoren fanden heraus, dass in einigen Rifflebensräumen bereits jetzt niedrige Sauerstoffwerte auftreten und dass sie sich voraussichtlich noch verschlimmern werden, wenn sich die Meerestemperaturen aufgrund des Klimawandels weiter erwärmen. Sie verwendeten auch Modelle von vier verschiedenen Klimawandelszenarien, um zu zeigen, dass die prognostizierte Ozeanerwärmung und Sauerstoffentzug die Dauer, Intensität und Schwere der Hypoxie an Korallenriffen bis zum Jahr 2100 erheblich erhöhen wird.
Die Analyse wurde von Pezner geleitet, als sie Doktorandin bei Scripps Oceanography warfare, wo sie zusammen mit dem Biogeochemiker Andreas Andersson im SCOOBY-Hard work von Scripps Coastal and Open Ocean BiogeochemistrY Analysis (SCOOBY) arbeitete.
Pezner und Kollegen verwendeten autonome Sensordaten, um die Sauerstoffvariabilität und Hypoxie-Exposition an 32 verschiedenen Riffstandorten an 12 Standorten in Gewässern vor Japan, Hawaii, Panama, Palmyra, Taiwan und anderswo zu untersuchen. Viele der Datensätze wurden mit SeapHOx-Sensoren gesammelt, Instrumenten, die ursprünglich vom Hard work des Scripps Oceanography-Forschers Todd Martz entwickelt wurden. Diese und andere autonome Sensoren wurden in verschiedenen Lebensräumen von Korallenriffen eingesetzt, wo sie alle 30 Minuten Temperatur, Salzgehalt, pH-Wert und Sauerstoffgehalt maßen.
Das SCOOBY-Hard work und seine Spouse sammelten die meisten Daten, um die Meerwasserchemie und den Riffstoffwechsel in verschiedenen Korallenriffumgebungen zu charakterisieren. Die internationalen Spouse waren maßgeblich daran beteiligt, die Forschungslogistik und den Zugang zu vielen Studienzentren zu erleichtern. Mehrere Mitwirkende teilten auch Daten aus ihren eigenen Studien mit. Bei Scripps Oceanography leisteten das Martz Lab, das Smith Lab und das Tresguerres Lab alle bedeutende Beiträge zu der Studie.
Historisch wurde Hypoxie durch eine sehr spezifische Konzentrationsgrenze von Sauerstoff im Wasser definiert – weniger als zwei Milligramm Sauerstoff professional Liter – ein Schwellenwert, der in den 1950er Jahren festgelegt wurde. Die Forscher stellen fest, dass ein universeller Schwellenwert möglicherweise nicht für alle Umgebungen oder alle Riffe oder alle Ökosysteme anwendbar ist, und sie untersuchten die Möglichkeit von vier verschiedenen Hypoxie-Schwellenwerten: schwach (5 mg/l), delicate (4 mg/l), mäßig ( 3 mg/L) und schwere Hypoxie (2 mg/L).
Basierend auf diesen Schwellenwerten fanden sie heraus, dass mehr als 84 Prozent der Riffe in dieser Studie „schwache bis mäßige“ Hypoxie und 13 Prozent „schwere“ Hypoxie zu irgendeinem Zeitpunkt während des Datenerfassungszeitraums aufwiesen.
Wie von den Forschern erwartet, warfare der Sauerstoff an allen Orten am frühen Morgen am niedrigsten und am Nachmittag am höchsten, used to be auf die nächtliche Atmung bzw. die Photosynthese am Tag zurückzuführen ist. Tagsüber, wenn Primärproduzenten auf dem Riff Sonnenlicht haben, machen sie Photosynthese und produzieren Sauerstoff, sagte Pezner. Aber nachts, wenn es kein Sonnenlicht gibt, gibt es keine Sauerstoffproduktion und alles am Riff atmet – es atmet Sauerstoff ein und atmet Kohlendioxid aus – used to be zu einer weniger sauerstoffreichen Umgebung und manchmal zu einem Eintauchen in Hypoxie führt.
Dies ist ein normaler Prozess, sagte Andersson, der leitende Autor der Studie, aber wenn die Meerestemperatur ansteigt, kann das Meerwasser weniger Sauerstoff aufnehmen, während der biologische Sauerstoffbedarf steigt, used to be diese nächtliche Hypoxie verschlimmert.
„Stellen Sie sich vor, Sie sind eine Particular person, die an die Bedingungen auf Meereshöhe gewöhnt ist, und müssen dann jede Nacht irgendwo in den Rocky Mountains schlafen gehen, wo die Luft weniger Sauerstoff enthält. Das ist ähnlich wie bei diesen Korallen nachts und am frühen Morgen, wenn sie unter Hypoxie leiden“, sagte Andersson. „Und in Zukunft, wenn die Dauer und Intensität dieser hypoxischen Ereignisse schlimmer wird, dann könnte es sein, als würde guy jede Nacht auf dem Mount Everest schlafen.“
Die Forscher fanden heraus, dass mit dem weiteren Anstieg der globalen Temperaturen und der Häufigkeit und Schwere von Meereshitzewellen die Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt an Korallenriffen wahrscheinlich häufiger werden. Unter Verwendung von Projektionen, die von Klimamodellen übernommen wurden, errechnete das Group, dass bis zum Jahr 2100 die Gesamtzahl der hypoxischen Beobachtungen an diesen Riffen unter allen Erwärmungsszenarien zunehmen wird, von einem Anstieg von 13 bis 42 Prozent unter einem Szenario bis zu 97 bis 287 Prozent darunter ein extremeres Szenario im Vergleich zu jetzt.
Die Forscher sagten, dass kontinuierliche und zusätzliche Sauerstoffmessungen an Korallenriffen über verschiedene Jahreszeiten und längere Zeiträume „unbedingt“ sein werden, um Basisbedingungen festzulegen, potenzielle hypoxische Ereignisse zu verfolgen und zukünftige Auswirkungen auf die Ökologie, Gesundheit und Funktion der Riffe besser vorherzusagen.
„Die grundlegenden Sauerstoffbedingungen variierten stark zwischen unseren Rifflebensräumen, used to be darauf hindeutet, dass eine einzelne Definition von ‚Hypoxie‘ möglicherweise nicht für alle Umgebungen angemessen ist“, sagte Pezner. „Die Bestimmung, welche Schwellenwerte related sind, wird wichtig sein, um Vorhersagen darüber zu treffen, wie sich Riffe unter Erwärmung und Sauerstoffverlust verändern könnten.“
Diese Forschung wurde hauptsächlich von der Nationwide Science Basis finanziert, und Pezners Graduiertenstudium wurde durch das Nationwide Science Basis Graduate Analysis Fellowship und einen Global Pupil Award der Philanthropic Instructional Group (PEO) unterstützt.
An dieser Studie waren insgesamt 22 Autoren beteiligt, die 14 verschiedene Forschungsorganisationen und Universitäten repräsentierten, darunter die UC San Diego; Universität von Puerto Rico in Mayagu?ez; NOAA Pacific Islands Fisheries Science Heart; Nationale Meeresuniversität Taiwan; Georgia Southern College; Universität von Montana; Smithsonian Tropical Analysis Institute; Nationale Solar Yat-sen-Universität; Okinawa-Institut für Wissenschaft und Technologie; Sea Training Affiliation; Monterey Bay Aquarium Analysis Institute; Nationale taiwanesische Universität; und der US Geological Survey.