Koraalriffen over de hele wereld worden bedreigd door de opwarming van de oceaan, een belangrijke oorzaak van koraalverbleking. Wetenschappers gebruiken routinematig gegevens over de temperatuur van het zeeoppervlak die door satellieten zijn verzameld om de door temperatuur veroorzaakte stress op rifgemeenschappen te voorspellen, maar nieuw onderzoek toont aan dat oppervlaktemetingen alleen mogelijk niet nauwkeurig de volledige omvang van thermische stress op diepere koralen voorspellen.

Een nieuwe studie onder leiding van wetenschappers van Scripps Institution of Oceanography aan de University of California San Diego en de Coral Reef Research Foundation (CRRF) in Palau beschrijft een nieuwe benadering voor het voorspellen van door warme temperatuur veroorzaakte stress op koralen vanaf het zeeoppervlak door een diepere uitgestrektheid variërend van 30-150 meter (100-500 voet), bekend als de mesofotische zone.

Koralen op deze diepte worden door sommigen in de wetenschappelijke gemeenschap beschouwd als veiliger tegen opwarming van de oceaan dan hun tegenhangers in ondiep water. Maar het Scripps Oceanography-team ontdekte dat zelfs in de diepe, koralen worden incidenteel blootgesteld aan thermische stress met andere tussenpozen dan die koralen aan de oppervlakte.

De onderzoekers gebruikten bijna twee decennia aan datasets, waaronder zeeniveau, zeewatertemperatuur, en temperatuurwaarnemingen die varieerden tussen het oppervlak en diep in de mesofotische zone - om een ​​voorspellingstool te ontwikkelen voor de verticale omvang van hoe koralen door temperatuur worden belast. Dit onderzoek is uitgevoerd op drie riflocaties rond het eiland Palau, gelegen in de tropische Stille Oceaan.

Deze nieuwe benadering om temperatuurstress op koraalriffen te meten en te voorspellen, wordt beschreven in een nieuwe studie die op 27 augustus in het tijdschrift is gepubliceerd Geofysische onderzoeksbrieven .

"We voegen nu de dimensie van diepte toe aan het probleem waar we voorheen alleen maar het oppervlak afschuimden van wat temperatuurstress betekende voor koralen, " zei Scripps PhD-kandidaat Travis Schramek, hoofdauteur van de studie. "We zien dat de door warmte veroorzaakte stress helemaal doordringt in de mesofotische zone tijdens grotere bleekgebeurtenissen."

Naast het bekijken van gegevens over de temperatuur van het zeeoppervlak die zijn verzameld door wereldwijde satellieten, de wetenschappers gebruikten een netwerk van riftemperatuurrecorders die werden onderhouden door CRRF-duikers op belangrijke locaties in Palau tot een diepte van 90 meter (295 voet).

CRRF heeft deze reeks temperatuurmeters in heel Palau onderhouden, strekt zich uit van het oppervlak tot de mesofotische riffen sinds 1999. Slechts een klein aantal duikers in de wereld beschikt over de opleiding, vaardigheden, en uitrusting om veilig en routinematig in de mesofotische zone te duiken. Een van deze zeldzame wetenschappelijke duikers is Pat Colin, directeur van CRRF en een co-auteur van de studie.

Al bijna 20 jaar, Colin en een klein team hebben wekelijks duiken gemaakt op locaties in Palau als onderdeel van een langdurig temperatuurbewakingsprogramma. Enquêtes om bleking in de mesofotische zone te beoordelen zijn ernstig beperkt, dus het Scripps-team, waaronder wetenschappers Mark Merrifield en Eric Terrill, vond de waarnemingsdatasets van Colin ongelooflijk waardevol.

De waarnemingen toonden aan dat diepere zones bleken samenvallend met de hogere temperaturen, vlak langs ondiepe riffen.

"Ons begrip van de oceaan zal echt gedreven blijven worden door waarnemingen. De modellen zijn erg informatief, maar de manier waarop we ze aarden is door het aardse systeem te observeren, "Zei Schramek. "Het hebben van observaties zoals wat Pat heeft verzameld, toont de kracht van het daadwerkelijk gaan en inzetten van gereedschappen en het observeren van de aarde op een unieke manier."

De onderzoekers zeiden dat ze hopen dat deze resultaten zullen leiden tot meer onderzoek naar temperatuurstressgebeurtenissen om de mesofotische zone in Palau en andere tropische regio's beter te begrijpen. Ze keken ook naar dagelijkse getijdenregistraties van het Malakal Harbor-station in Palau van 1970-2017. Deze gegevens, verzameld door het Sea Level Center van de Universiteit van Hawaï, stelde het team in staat om de regionale zeespiegelrecords in het gebied te bestuderen.

Door gegevenssets voor zeeniveau en zeetemperatuur te koppelen, Schramek ontdekte dat de hoogte van het oceaanoppervlak een sterke indicator is van hoe de watertemperatuur tientallen meters lager verandert. Hij en het team gebruikten deze gegevens vervolgens om de temperaturen te voorspellen die worden ervaren door koraalriffen die aan de oppervlakte leven, evenals degenen die in diepere wateren leven. Schramek ontwikkelde een algoritme om de geaccepteerde koraalstress-algoritmen toe te passen op diepten die de diepere mesofotische, meestal beschouwd als een toevluchtsoord tegen thermische stress.

"Een verrassende uitkomst van de studie is dat de oceanische omstandigheden langs de dramatische rifwanden die de grenzen van Palau vormen, zeer representatief zijn voor de bredere westelijke Stille Oceaan, ", zei Scripps-oceanograaf Terrill. "Als gevolg hiervan, we hadden verrassend veel succes bij het voorspellen van de verticale structuur van de temperatuurvelden waaraan de koraalgemeenschappen zouden worden blootgesteld, zelfs tijdens El Niño-omstandigheden."

Hij voegde eraan toe dat de resultaten veelbelovend zijn voor het toepassen van de methode op de andere eilanden in deze Pacifische regio die niet profiteren van de lange-termijn tijdrecords die Palau heeft als resultaat van de toegewijde meetcampagne van CRRF.

De nieuwe inzichten van het team over het voorspellen van temperatuurstress op diepe koralen kunnen bijdragen aan een beter begrip van het hele rifsysteem als geheel, die de instandhoudings- en beleidsinspanningen zouden kunnen ondersteunen om dit waardevolle en diverse ecosysteem te beschermen.

"Nu we dit ecosysteem op een unieke manier hebben geobserveerd, we kunnen beter beginnen te beoordelen hoe koralen in de mesofotische zone worden gestrest, " zei Schramek. "Als we beter kunnen begrijpen hoe ze gestrest zijn, dan kunnen we beter begrijpen hoe we ze kunnen beschermen."