In drie decennia duiken op locaties zoals de Rode Zee en het Great Barrier Reef, Gal Eyal heeft koraalriffen voor zijn ogen zien transformeren.

"De verandering is enorm, " zei dr. Eyal, een mariene ecoloog aan de Bar-Ilan University in Israël en de University of Queensland in Australië. "Ik was in 2004 voor het eerst bij het Great Barrier Reef... Als je naar beneden duikt en dit koraal ziet verbleken, het is gek. Je ziet al het rif dat je vroeger zag, kleurrijk en vol vissen, allemaal gebleekt en wit... en het is net een kerkhof."

Een grote milieupuzzel van de afgelopen jaren was hoe de verwoestende gevolgen van klimaatverandering, vervuiling en andere menselijke effecten hebben op koraalriffen - met al enorme verliezen, en alarmerende voorspellingen dat 70% tot 90% van de bestaande riffen in de komende 20 jaar kunnen sterven.

In plaats van alleen te focussen op traditionele ondiepe riffen met helder water tot ongeveer 30 meter, sommige onderzoekers kijken naar habitats in zowel diepere als troebele wateren - omgevingen waar koralen nog steeds afhankelijk zijn van licht om de fotosynthese te ondersteunen door de algenpartners die ze nodig hebben om ze in stand te houden, maar op een lager niveau.

Een groeiend aantal bewijzen suggereert dat dergelijke gebieden in de toekomst de sleutel kunnen zijn tot het opnieuw inzaaien van aangetaste riffen, maar ook als cruciale ecosystemen voor de gezondheid van de oceaan.

mesofotisch

Riffen die bekend staan ​​als mesofotische koraalecosystemen (MCE's) worden 30 tot 150 meter lager gevonden in tropische en subtropische gebieden, maar zijn vaak over het hoofd gezien in studies tussen de verkenning van veel meer toegankelijke ondiepe koralen en de diepere zee.

Dit ondanks dat deze ecosystemen enorme rifstructuren bevatten, met sommige studies die schatten dat MCE's wereldwijd de helft of meer van het rifgebied uitmaken. Eerder onderzoek heeft ook gesuggereerd dat ze minder bleken dan ondiepe koralen, leven in habitats met minder natuurlijke fluctuaties of beïnvloeding door menselijke invloeden.

Het mesofotische project, die Dr. Eyal leidt, kijkt naar deze habitats om een ​​basis te leggen voor begrip, niet alleen over hun directe vooruitzichten, maar hun vooruitzichten voor de komende honderden of zelfs duizenden jaren.

"We weten heel weinig over deze riffen, en we weten niet echt wat de effecten zijn van thermische stress, vervuiling en concurrentie tussen soorten zijn op hen, "zei hij. "Als mensen niet naar het rif als geheel kijken, van ondiep naar diep, ze missen veel."

In een onderzoek van bijna 100 mesofotische koraalsoorten voor de stad Eilat aan de noordpunt van de Rode Zee, Dr. Eyal zegt dat zijn team verrast was om te ontdekken hoeveel soorten er in beide habitats leefden, met ongeveer tweederde van de bekende soorten in de ondiepe riffen van de regio die ook in de mesofotische zone voorkomen.

Dit suggereert een aanzienlijke overdracht van reproductieve propagules - delen van het koraal die afbreken en nieuwe koralen worden - tussen de twee habitats. Het ondersteunt ook de hypothese dat diepere riffen zouden kunnen dienen als een toevluchtsoord en een bron voor het herbevolken van hun ondiepere tegenhangers door natuurlijke herinzaaiing na catastrofale gebeurtenissen zoals wijdverbreide verbleking of vervuiling.

Inderdaad, toen de onderzoekers fragmenten van het mesofotische koraal Euphyllia paradivisa transplanteerden van een diepte van 50 meter tot vijf meter, overlevingspercentages waren hoog na drie jaar en er waren aanwijzingen dat de koralen waren geacclimatiseerd aan de hogere lichtniveaus - hoewel Dr. Eyal waarschuwt voor de resultaten omdat alleen volwassenen werden getransplanteerd in plaats van larven of juvenielen.

In aanvulling, ze vonden soorten die zeldzaam waren op ondiepe diepten, maar floreerden in mesofotische wateren, waaronder E. paradivisa, die sommige milieuorganisaties in bepaalde delen van de wereld als bedreigd beschouwden. Leptoseris glabra, oorspronkelijk als schaars beschouwd vanwege de zeldzaamheid op ondiepe riffen, bleek de meest voorkomende soort te zijn in de noordelijke Golf van Eilat, wijdverbreid zijn op mesofotische diepten.

Dergelijke bevindingen kunnen een verbeterde targeting van soorten ondersteunen voor instandhoudingsinspanningen op zowel mesofotische als ondiepe riffen, evenals het informeren van beslissingen over beschermde mariene gebieden en het informeren van het publiek over hele rifecosystemen, zegt dr. Eyal.

"In de mesofotische zone is er een enorme soortendiversiteit, en een mengsel van generalistische soorten en mesofotische specialisten, "zei hij. "Als je alleen naar het ondiepe rif kijkt, je kijkt niet naar het grote geheel maar alleen naar het topje van de ijsberg. Je moet naar de hele ijsberg kijken om te zien waar je moet handelen om het hele milieu te beschermen."

Om onderzoekers wereldwijd te helpen, het team heeft een online applicatie ontwikkeld waarmee gebruikers lichtgerelateerde gegevens kunnen invoeren om verschuivingen in de gemeenschapsstructuur op verschillende diepten te benaderen, waarvan Dr. Eyal zegt dat het tot nu toe goed lijkt te vertalen naar andere delen van de wereld.

Overuren

Mesophotic kijkt ook naar hoe koraalgemeenschappen in de loop van de tijd zijn veranderd door kernen van rifsedimenten te nemen om te onderzoeken of soorten die veel voorkomen in de mesofotische zone eerder uit het ondiepe water migreerden toen de omgevingsomstandigheden veranderden.

Vanwege de uitdaging om kernen op dergelijke diepten te nemen met de momenteel beschikbare apparatuur, de resultaten zijn tot nu toe beperkt tot de laatste paar honderd jaar en zeer gelokaliseerd, maar hij zei dat er eerder bewijs is van dergelijke overgangen. In de tussentijd, foto's die hij vergelijkt van de afgelopen 40 jaar suggereren dat mesofotische riffen in het zeer recente verleden weinig zijn veranderd.

Maar hoewel deze riffen veelbelovend lijken te zijn als refugia en historisch als stabiel worden beschouwd, Dr. Eyal zegt dat zijn eigen onderzoek heeft gesuggereerd dat antropogene verstoringen zoals vervuiling een grotere impact kunnen hebben op MCE's dan ondiepe riffen, omdat ze zijn aangepast aan een meer voorspelbare omgeving.

De complexiteit die wordt gecreëerd door enorm variërende rifomgevingen betekent dat er nog veel onderzoek moet worden gedaan. "Je hebt enorme verschillen in omstandigheden ... en het is niet alleen tussen verschillende riffen over de hele wereld, het is in elke rifomgeving, " zei dr. Eyal.

Andere onderzoekers kijken naar troebele rifomgevingen die op ondiepe diepten worden gevonden en worden gekenmerkt door hoge niveaus van terrestrische afvoer. Veel van deze zijn te vinden in de Koraaldriehoek, een gebied dat ruwweg de wateren van Indonesië overspant, Maleisië, de Filippijnen en Papoea-Nieuw-Guinea in de westelijke Stille Oceaan.

Het gebied herbergt 's werelds meest diverse rifhabitat, met 75% van de bekende koraalsoorten. Het ligt ook dicht bij vele enorme populaties die voor hun levensonderhoud afhankelijk zijn van de riffen, het verstrekken van een ideale studieplaats voor voortdurende antropogene verandering.

geëvolueerd

Uit eerdere analyse van het fossielenbestand, een project genaamd 4D_REEF, die deze systemen bestudeert, hypothesen dat koraalriffen waarschijnlijk oorspronkelijk zijn geëvolueerd in troebele wateren en dat die in dergelijke omgevingen mogelijk beter geplaatst zijn om verstoringen in de oceaan aan te pakken.

In aanvulling, eerder onderzoek door het team en anderen suggereert dat er minder verbleking is op troebele riffen als gevolg van lagere blootstelling aan lichtstress, en dat ze sneller kunnen herstellen van verstoringen, zegt dr. Willem Renema, projectleider en onderzoeker mariene biodiversiteit bij het Naturalis Biodiversity Center in Leiden, Nederland.

"Het idee dat we hier onderzoeken, is dat die omgevingen met veel licht in wat we zien als de meest typische koraalriffen die je je kunt voorstellen, geologisch (over grote tijdschalen) atypisch zijn, " zei hij. "We hebben een kennislacune in deze troebele waterriffen omdat maar weinig mensen ze echt in hoge intensiteit hebben bestudeerd."

Een jaar binnen, het meeste werk bestond uit beoordelingen van onderzoek en methodeontwikkeling, terwijl de pandemie vertragingen veroorzaakt bij het bereiken van de riffen zelf. Dr. Renema hoopt dat de duiken in maart of april kunnen beginnen.

Een groot deel van 4D_REEF omvat het analyseren van reeds verzamelde fossielen om te onderzoeken hoe koraalhabitats er vroeger uitzagen en hoe ze omgingen met veranderingen in het milieu.

De onderzoekers richten zich op het Plioceen-tijdperk tussen 5,3 en 2,6 miljoen jaar geleden - een periode waarin opwarmingsomstandigheden vaak worden gebruikt om een ​​analoog te bieden voor klimaatverandering van vandaag - en het huidige Holoceen-tijdperk voorafgaand aan significante antropogene impact.

Dit kan ook helpen bij het ophelderen van soorten die in het verleden tot riffen hebben geleid, mogelijk ideeën te geven die kunnen worden gebruikt voor toekomstige rehabilitatieprojecten, zegt dr. Renema, hoewel er nog geen echte resultaten zijn van deze onderzoeken.

'(We kijken naar) wat is de dynamiek in deze ecosystemen? Kunnen we hun reactie op het veranderende zeeniveau modelleren, veranderende temperaturen enzovoort?"

Voor dr. Renema, het bestuderen van verschillende koraalomgevingen - van die op mesofotische diepten tot die in troebele wateren - is cruciaal om een ​​goede greep te krijgen op de beste manier om de hele rifomgeving te beschermen.

"Je kunt niet zeggen dat we alleen naar de vijf meter dieptelijn kijken en dan begrijp je wat koraalriffen zijn, "zei hij. "We moeten het hele systeem begrijpen."

Bestudeer koralen die in diep water leven, waar minder licht doordringt, zou manieren kunnen onthullen om aangetaste koraalriffen in ondiep water opnieuw in te zaaien.