Điểm nóng năng suất trong một đại dương nghèo dinh dưỡng. Sự phong phú của các loài cá ăn sinh vật phù du trên một rạn san hô Ấn Độ-Thái Bình Dương. Zafer Kizilkaya, CC BY-SA

Đó là Charles Darwin, Gần như 200 năm trước đây, người đầu tiên hỏi làm thế nào nó có thể là các rạn san hô có thể phát triển mạnh ở các bộ phận tương đối cằn cỗi của Thái Bình Dương. câu hỏi hóc búa này sau đó được gọi là nghịch lý của Darwin.

Một nghiên cứu được công bố trong tuần này Nature Communications giúp trả lời như thế nào ốc đảo san hô có thể tồn tại trong sa mạc của đại dương.

Giải thích đơn giản là sự hiện diện của thực vật thủy sinh cực nhỏ được gọi là thực vật phù du. Câu trả lời khoa học, phức tạp hơn - hỏi tại sao các đảo san hô là các điểm nóng năng suất như vậy - được gọi là Hiệu ứng khối lượng đảo (IME).

Những phát hiện của nghiên cứu mới cung cấp cho các nhà khoa học đang nghiên cứu nghề cá biển và môi trường sống với những hiểu biết quan trọng vào rạn san hô hệ thống đảo có thể rất hiệu quả, hoạt động như điểm nóng về đa dạng loài trong đó, lần lượt, giúp cư thủy sản và bảo vệ bờ biển. Kiến thức này có thể giúp thông báo các kế hoạch quản lý đại dương, đặc biệt là hệ sinh thái phó với biến đổi khí hậu.Tác giả của Island Mass Effect từ nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature.

Hiệu ứng khối đảo (IME)

IME, được mô tả đầu tiên bởi nhà thực vật học Maxwell S. Doty và các đồng nghiệp của Đại học Hawaii, là một hiện tượng trong đó sự phát triển của thực vật phù du được tăng cường gần với hệ sinh thái rạn san hô.

Cho đến nay, tất cả các nghiên cứu đang cố gắng để giải thích lý do cho IME đã được thực hiện trên những vùng nhỏ, địa lý hạn chế, chẳng hạn như một hòn đảo đơn lẻ hoặc nhóm rạn san hô.

Đây là nơi mà các Nature Communications tác giả chính của bài báo, Jamison Gove thuộc Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA), và các đồng nghiệp của ông đã đến.

Nghiên cứu mới của họ là người đầu tiên mô tả các bộ gõ trên quy mô của cả một đại dương và thảo luận về vai trò của cả hai quần đảo thiên nhiên và con người trên tăng trưởng thực vật phù du.

Các nghiên cứu đã đo chỉ có bao nhiêu sinh vật phù du lớn hòn đảo xung quanh nhỏ và đảo san hô trong hai cách. Họ đã sử dụng hình ảnh vệ tinh hơn một thập kỷ và khảo sát tàu dựa trên trực tiếp để xác minh rằng ước tính hình ảnh của mình là đúng.

IME đã được tìm thấy gần như khắp mọi nơi, với 91 phần trăm của các hệ sinh thái san hô được nghiên cứu chứng minh hiện tượng này, một số cho thấy sinh khối thực vật phù du hơn nhiều như 86 phần trăm so với các vùng biển lân cận.

Nói cách khác, thực vật phù du hotspot đảo san hô bao quanh bởi đại dương cảnh quan cằn cỗi gần như ở khắp mọi nơi nhóm khảo sát.

Các tỷ lệ cao hơn tăng trưởng thực vật phù du xung quanh các đảo san hô được gây ra bởi các chất dinh dưỡng mà kết quả từ việc phân hủy động vật rạn, nhà ở các chất dinh dưỡng phong phú nước lạnh về phía bề mặt, các hiệu ứng pha trộn của sóng và dòng chảy, và bồi lắng xói mòn đất. Ngoài ra còn có runoffs con người có nguồn gốc từ nông nghiệp, phát triển đô thị và đầu vào nước thải, mà tất cả các chất dinh dưỡng đến các vùng nước ven biển.

Ai quan tâm về IME hoặc Paradox của Darwin?

thực vật phù du vi đóng một vai trò outsize trong cuộc sống đại dương.

Bằng cách chuyển đổi năng lượng của mặt trời thành sự tăng trưởng của thực vật, chúng là một thành phần thiết yếu trong đại dương của chúng ta và thúc đẩy cấu trúc của lưới thức ăn và cuối cùng là sản lượng thủy sản toàn cầu. Nhiều thực vật phù du cũng có nghĩa là nhiều tài nguyên giàu năng lượng hơn cho các sinh vật xây dựng rạn san hô quan trọng xác định kiến ​​trúc của các rạn san hô nhiệt đới, cung cấp sự bảo vệ cho các bờ biển lân cận.

Quần đảo Nam Line. Năng suất cao có nghĩa là tăng trưởng san hô nhiều hơn và bảo vệ bờ biển cho các quốc đảo và tăng sự đa dạng sinh học và phong phú. Brian Zgliczynski - Viện Hải dương học Scripps, San Diego, CaliforniaTuy nhiên, mức độ tăng của thực vật phù du là không phải lúc nào cũng là tin tốt. Mức độ làm giàu dinh dưỡng cực cao từ dòng chảy liên quan đến nông nghiệp và các hoạt động khác của con người đã được chứng minh là tăng sinh khối thực vật phù du đến mức có thể gây ra các cấu trúc dân số biển để thay đổi hoàn toàn. Mức độ cao của các chất dinh dưỡng cũng đã dẫn đến chết hàng loạt các loài nhạy cảm hơn, nhưng quan trọng cùng với sự đàn áp của tăng trưởng rạn san hô.

Bằng sự hiểu biết tốt hơn về vai trò của IME và tác động của nó đối với nghề cá cũng như các tác động tiêu cực làm giàu chất dinh dưỡng của con người có nguồn gốc từ cao, đảo quốc có thể tập trung các nỗ lực bảo tồn biển về bảo đảm họ không làm quá tải hệ thống rạn san hô ở địa phương qua đỉnh điểm như vậy.

Tương lai của đảo san hô

Biến đổi khí hậu được dự đoán sẽ làm tăng nhiệt độ đại dương, điều này sẽ làm giảm năng suất đại dương thấp hơn bằng cách thay đổi cách thức đại dương của chúng ta quay vòng và hòa trộn quanh hành tinh. Do đó, IME sẽ là một hiện tượng quan trọng cần phải hiểu khi chúng tôi phát triển các kế hoạch hỗ trợ các hệ sinh thái rạn san hô trong tương lai để tránh căng thẳng từ vùng nước ấm hơn.

Để khai thác bền vững nghề cá nhiệt đới và tiếp tục dựa vào các rạn san hô để bảo vệ quần thể người gần bờ, nghiên cứu nên tập trung vào tìm hiểu các quá trình tạo ra các đảo san hô và đảo các điểm nóng về năng suất. Chúng ta phải đi sâu hơn vào các câu hỏi Darwin đã hỏi một số 180 năm trước trong khi áp dụng chúng cho các đại dương toàn cầu ngày nay và dự đoán sự thay đổi trong tương lai.

Năng suất bùng nổ tại đảo san hô Palmyra, trung tâm Thái Bình Dương, Hiệu ứng khối lượng đảo mang lại những phần thưởng thủy sản khổng lồ cho một đại dương trống rỗng. Gareth J Williams, Trường Khoa học Đại dương, Đại học Bangor, Vương quốc Anh

Giới thiệu về Tác giả