Morskie fale upałów (MHW – Marine Heat Wave) nie oszczędzają również morskiego królestwa zwierząt. Zagrożone są nie tylko ptaki, ssaki czy ryby, ale i również bezkręgowce. W szczególności na gwałtowny wzrost temperatury wrażliwe są koralowce, których blaknięcie już zaobserwowano w 1998 roku podczas ekstremalnie silnego El Niño.
Koralowce, jak i wiele bezkręgowców o o pancerzykach i muszlach wapiennych, są również wrażliwe na zakwaszenie oceanów, o czym już wspomnieliśmy wcześniej w książce.
W pracy zespołowej, której głównym autorem jest Alexander J. Fordyce ze Szkoły Nauk o Środowisku i Życiu na Uniwersytecie Newcastle w Ourimbah w Nowej Południowej Walii, została przedstawiona analiza hot spotów (gorących punktów) w obszarach gdzie są rozmieszczone rafy koralowe z koralowcami 3.
Naukowcy omawiają biologiczne reakcje foto-endosymbiotycznych organizmów koralowców na ekstremalny stres termiczny i zmiany ekologiczne na rafach w wyniku powstawania gorących punktów MHW. Opisane przez nich nadmiernie ciepłe środowisko wodne oraz zwiększona penetracja przez słoneczne światło ultrafioletowe szkieletów tych zwierząt, powoduje rozpad ich tkanek, co tylko przyczynia się do szybkiego wzrostu drobnoustrojów w mikrośrodowisku szkieletowym, powodując dalszą nierozpoznaną konsekwencję jeszcze szybszego rozpadu i degeneracji szkieletów koralowców.
Proces ten doprowadza koralowce do tego, że wyrzucają ze swych osłabionych organizmów fotosyntetyczne glony zooksantelle i zaczynają chorować i ulegać blaknięciu i w końcu wiele gatunków, zwłaszcza na Wielkiej Rafie Koralowej, zaczyna szybko umierać.
Rys.1. Schemat koncepcyjny ilustrujący zbieżność warunków środowiskowych, które napędzają szybkie i intensywne ogrzewanie w środowiskach rafowych. Grafika kolonii koralowców dzięki uprzejmości Integration and Application Network, University of Maryland Center for Environmental Science.
Autorzy pracy piszą:
Normalnie zooksantele, które rezydują w tkance żołądkowo-jelitowej koralowców, wiążą węgiel poprzez fotosyntezę, a tym samym wspierają wzrost i przetrwanie koralowców tropikalnych ( Muscatine i Porter, 1977 ). Cukry i inne substancje organiczne wytwarzane w procesie fotosyntezy są przenoszone do koralowców, spełniając ich wymagania metaboliczne w ubogich w składniki odżywcze wodach, które większość z nich zamieszkuje ( Muscatine i Porter, 1977 ; Yellowlees i in., 2008).
Fot.1. Morskie fale upałów zabijają rafy koralowe znacznie szybciej, niż wcześniej sądzili naukowcy (DW)
Frances A. Perry z Morskiego Laboratorium w Plymouth, w Wielkiej Brytanii, wraz ze swoimi współpracownikami, dokonali analizy przeprowadzonych badań laboratoryjnych (ex situ) i polowych (in situ), w celu oszacowania szkodliwego wpływu nadmiernego wzrostu temperatury na wykluwanie się larw kryla antarktycznego 4.
Kryl antarktyczny zamieszkuje obszary Oceanu Południowego, których temperatura może przekroczyć 4,0°C, jednak preferencyjnie zamieszkuje regiony o temperaturze od −1,5 do ≤ 1,5 °C.
Badania laboratoryjne i polowe dalej wykazały, że wzrost temperatury wód oceanicznych wynoszący powyżej 1,5 stopnia Celsjusza może wpływać bardzo niekorzystnie na cykl życiowy naupliusów – larw kryla.
Właśnie morskie fale upałów mogą w szczególności ujemnie wpływać na rozwój embrionalny i wylęganie się, a także powodować deformacje w rozwoju naupliusów w wodach oceanicznych u wybrzeży Antarktydy.
Fot.2. Kryl antarktyczny (Euphausia superba) (Wikipedia).
Rys.2. Lokalizacje próbek do eksperymentów polowych i laboratoryjnych oraz szczegóły temperatury z eksperymentów polowych. (A) Profile temperatury zebrane z czujników przewodnictwa cieplnego, temperatury i głębokości (CTD – Conductivity, Temperature, Depth) w Georgii Południowej i Sandwichu Południowym podczas rejsu, na którym przeprowadzono eksperymenty polowe. (B) Lokalizacje stacji, w których schwytano ciężarne samice kryli do eksperymentów terenowych i laboratoryjnych. Próbki terenowe pobrano z sektora atlantyckiego. Próbki laboratoryjne pobrano z sektora Oceanu Indyjskiego na Oceanie Południowym (Frances A. Perry i inni, 2020).
Zakłócenie w ewolucji tych bezkręgowców może wpłynąć bardzo destrukcyjnie na całe łańcuchy i sieci pokarmowe w morzach i oceanach, gdyż wiele większych ryb, ptaków i ssaków morskich (tu np. wielorybów fiszbinowych), korzysta z diety pokarmowej składającej się właśnie z kryla.
—–
Morskie fale upałów mają także ujemne oddziaływanie na kręgowce. Jednak obecnie jest mało prac przeprowadzonych na temat dokładnych badań gatunków ryb, ptaków i ssaków.
Sonja Wild ze Szkoły Biologii na Uniwersytecie w Leeds w Wielkiej Brytanii oraz z Instytutu Genetyki Ewolucyjnej na Wydziale Antropologii na Uniwersytecie w Zurychu w Szwajcarii prezentuje jedną z nielicznych prac badających wpływ morskich fal upałów na reprodukcję i przeżywalność delfinów butlonosych (Tursiops truncatus) 5.
Gdy na początku 2011 roku mieliśmy do czynienia z pojawieniem się morskiej fali upałów u wybrzeży Zachodniej Australii w Zatoce Rekinów, wzrost temperatury w tamtejszej przybrzeżnej wodzie oceanicznej wyniósł 4 stopnie powyżej średniej rocznej. Przedłużony okres MHW spowodował zarówno znaczną utratę trawy morskiej tworzącej tam rozległy specyficzny ekosystem dla ryb i bezkręgowców, wpisany na listę światowego dziedzictwa UNESCO, jak i spadek przeżywalności i reprodukcji wielu gatunków zwierząt, w tym badanych w tej pracy delfinów butlonosych.
Naukowcy z Uniwersytetu w Zurichu zebrali w swojej pracy długoterminowe dane na temat setek zwierząt w Zatoce Rekinów jakie tam miały siedliska w ciągu dziesięciu lat, od 2007 do 2017 roku. Ich analizy wykazały, że wskaźnik przeżywalności delfinów spadł o 12% po fali upałów w 2011 roku. Co więcej, samice delfinów rodziły mniej cieląt. Proces ten trwał co najmniej do 2017 roku.
Fot.3. Delfin butlonosy (Tursiops truncatus) (Wikipedia)
Sonja Wild, główna autorka badania i była doktorantka na Uniwersytecie w Leeds stwierdza w serwisie Science Daily następujący fakt 6:
Zaskoczył nas zakres negatywnego wpływu fali upałów u delfinów. Szczególnie niezwykłe jest to, że sukces reprodukcyjny samic wydaje się nie wracać do normalnego poziomu, nawet po sześciu latach.
Naukowcy jednak nie są jeszcze w stanie zidentyfikować właściwych przyczyn spadku przeżywalności i reprodukcji delfinów. Wyciągnęli wnioski, że prawdopdobną przyczyną jest
- zaniedbanie cieląt przez samice
- zwiększona śmiertelność noworodków
- opóźniona dojrzałość płciowa
- kombinacja wszystkich trzech czynników
Następnie, dla tego samego serwisu Sonja Wild dodaje:
Co ciekawe, fala upałów nie miała takiego samego wpływu na wszystkie grupy delfinów. Delfiny, które używają gąbki (zwierzęcia bezkręgowego) jako narzędzi – społecznie wyuczonej techniki żerowania, która pomaga delfinom lokalizować pokarm w głębokiej wodzie – nie były tak poważnie dotknięte, jak te, które nie używają tej techniki. „Niemniej jednak nasza praca budzi obawy, że takie nagłe zdarzenia mogą mieć dość negatywne długoterminowe skutki nawet w grupach ssaków morskich, o których wiadomo, że zwykle dobrze przystosowują się do nowych warunków środowiskowych.
Również, co zaznaczają naukowcy, po częstych zdarzeniach MHW w spustoszonym ekosystemie, zmniejszona baza pokarmowa u delfinów wymusi na matkach cieląt zwiększone poszukiwanie pożywienia. Może to wpłynąć na częstsze ataki rekinów na młode delifiny, które będą na dłuższy czas zostawione bez opieki matek.
Z kolei kierownik badań i współautor pracy, Michael Krützen, profesor na Wydziale Antropologii UZH podsumowuje temat:
W przyszłości fale upałów na morzu prawdopodobnie będą występować częściej z powodu zmian klimatycznych. To są nie tylko niepokojące i długoterminowe sygnały znaczącego wpływu MHW na populacje ssaków morskich, ale także na całe ekosystemy oceaniczne.
—–
Jarrod A. Santor z NOAA, Południowozachodniego Centrum Nauk Rybackich, wraz swoimi współpracownikami, podjęli się zbadania przyczyny gwałtownego wzrostu zaplątań wielorybów na zachodnim wybrzeżu w latach 2015-2016. Odkryli, że duży obszar ciepłej wody, znany jako „plama” (obszar gorąca w powierzchniowej wodzie oceanicznej lub morskiej), wpłynął znacząco na przesunięcie bliżej wybrzeży Kalifornii odpowiednich siedlisk żerowania dla gatunków wielorybów, ale głównie dla humbaków (Megaptera novaeangliae). Wieloryby te są przystosowane do życia w strefie upwellingu w chłodniejszych, bogatszych w składniki odżywcze wodach, w których między innymi żyją liczne populacje kryla i sardeli będące ich podstawową dietą 7.
Pojawienie się nagłej i rozległej morskiej fali upałów w północno-wschodnim Pacyfiku w latach 2014-16 (akurat wraz silnym i długim El Niño) wywołało wzmocnienie oraz przesunięcie upwellingu (wpływu chłodnych, natlenionych i bogatych w składniki odżywcze wód) bliżej wybrzeży Kalifornii, a to z kolei wymusiło na humbakach wędrówkę bliżej wybrzeży gdzie była wówczas wprawdzie chłodniejsza woda w wąskim i płytkim pasie, ale były też rozmieszczone liczne komercyjne łowiska krabów Dungeness z nieczynnymi, zarzuconymi sieciami przez rybaków, w które wieloryby masowo się zaplątywały nie docierając do obszarów upwellingu u wybrzeży Kalifornii.
Fot.4. Humbak zaplątany w sprzęt wędkarski. (E. Lyman/HWS i NOAA)
Wskażnik kompresji siedlisk upwellingowych, w okresie 1980-2016, naukowcy opracowali za pomocą asymilacyjnego modelu oceanograficznego w celu dokładniejszej oceny ekosystemów, rozmieszczenia gatunków żerujących w wodach przybrzeżnych, w tym gatunków wielorybów, zwłaszcza humbaków.
W sumie w 2014 roku było 10 zaplątanych wielorybów. Jednak liczba ta mocno wzrosła do 53 w 2015 roku i do 55 w 2016 roku. Razem w ciągu trzech lat było 118 uwięzionych wielorybów. Zapewne, zaplątania w sieci rybackie tych dużych ssaków morskich wymuszało potem na ludziach akcje uwalniania ich z pułapek.
W szczególności duża koncentracja stref upwellingowych i stref połowów krabów przez ludzi miała miejsce w Zatoce Monterrey, gdzie są większe skupiska ludzkie. I tam właśnie najwięcej wielorybów zaplątywało się w sieci rybackie.
Ogólnie też przyczyną kolizji wielorybów, głównie humbaków, z połowami komercyjnymi krabów przez ludzi, było też przesunięcie czasowe z listopada 2014 roku na początek kwietnia 2015 roku, do czasu spadku toksyczności w organizmach tych skorupiaków z powodu masowych zakwitów glonów, okrzemek Pseudonitzschia, wydzielających o wysokim stężeniu kwas domoikowy, bardzo niebezpieczny dla ludzi i innych zwierząt. Na ten okres łowiska zostały przymusowo zamknięte, ale narzędzia do łowienia krabów zostały w wodzie i już w 2014 były pierwsze zaplątane wieloryby, które instynktownie płynęły, jak większość innych drapieżników, tam gdzie jest najwięcej pożywienia. A jest go najwięcej właśnie w strefie upwellingu. Dlatego doszło do kolizji ogromnej liczby wielorybów ze strefami połowowymi ludzi. W sumie też zwierzęta instynktownie uciekały też ze strefy plamy ciepła jaką niosła z sobą morska fala upałów w północno-wschodnim Pacyfiku podczas trwania El Niño w latach 2014-16.
W sumie autorzy badania stwierdzili, że gwałtowny wzrost zaplątań skłonił stanowych i federalnych kierowników ds. rybołówstwa oraz naukowców do współpracy, aby uniknąć kolejnej fali zaplątań wielorybów podczas przyszłych fal upałów w oceanach. Między innymi rybacy i menedżerowie utworzyli grupę roboczą California Dungeness Crab Fishing Gear, aby monitorować morskie fale upałów i ruchy wielorybów oraz zmieniać praktyki połowowe, aby trzymać wieloryby z dala od narzędzi krabowych.
Referencje:
- Fordyce A. J. et al., 2019 ; Marine Heatwave Hotspots in Coral Reef Environments: Physical Drivers, Ecophysiological Outcomes, and Impact Upon Structural Complexity ; Global Change and the Future Ocean ; https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2019.00498/full
- Perry F. A. et al., 2020 ; Temperature–Induced Hatch Failure and Nauplii Malformation in Antarctic Krill ; Marine Ecosystem Ecology ; https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2020.00501/full
- Wild S. et al., 2019 ; Long-term decline in survival and reproduction of dolphins following a marine heatwave ; Current Biology ; https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(19)30217-9
- University of Zurich, 2019 ; Climate change is a threat to dolphins’ survival ; Science Daily ; https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190401115803.htm
- Santor J. A., 2020 ; Habitat compression and ecosystem shifts as potential links between marine heatwave and record whale entanglements ; Nature Communications ; https://www.nature.com/articles/s41467-019-14215-w