Afvloeiing van de overstroming van de belastingdag in Houston in 2016 en de overstroming van de orkaan Harvey in 2017 voerde menselijk afval naar koraalriffen meer dan 100 mijl uit de kust in het Flower Garden Banks National Marine Sanctuary, volgens een onderzoek van de Rice University.

"We waren behoorlijk geschrokken, " zei marien bioloog Adrienne Correa, co-auteur van de studie in Grenzen in de mariene wetenschappen . "Eén ding waarvan we altijd dachten dat de Flower Garden Banks veilig waren, was de afvoer van het land en de vervuiling door nutriënten. Het is een schok om te beseffen dat in deze extreme gebeurtenissen, het is niet alleen de kwelder of het zeegras waar we ons zorgen over moeten maken. Ook offshore-ecosystemen kunnen worden aangetast."

De Flower Garden Banks bevinden zich bovenop verschillende zoutkoepels aan de rand van het continentale plat, ongeveer 100 mijl van de kust van Texas en Louisiana. Enkele honderden meters van de zeebodem oprijzend, de koepels zijn bedekt met koralen, algen, sponzen en vissen. Elke bank, of een ecosysteem met een koepel, wordt gescheiden door kilometers open oceaan. The Flower Garden Banks National Marine Sanctuary, die onlangs werd uitgebreid, beschermt 17 banken.

Correa en collega's bemonsterden sponzen in het heiligdom in 2016, 2017 en 2018. Ze toonden aan dat monsters verzameld na extreme stormvloeden in 2016 en 2017 E. coli en andere menselijke fecale bacteriën bevatten. Ze gebruikten ook een catalogus van genetische markers van E. coli, bijgedragen door de milieu-ingenieur van Rice en co-auteur Lauren Stadler, om aan te tonen dat E. coli op sponzen in 2017 afkomstig was van de overstromingen van Harvey.

Hoofdauteur Amanda Shore, die het onderzoek uitvoerde terwijl een Rice Academy Postdoctoral Fellow in het laboratorium van Correa, zei dat veel studies hebben aangetoond dat nearshore-riffen kunnen worden beschadigd door verontreinigende stoffen die door regenval over land in de oceaan worden gespoeld. Maar mariene biologen gaan er over het algemeen van uit dat ecosystemen ver van de kust veilig zijn voor dergelijke gevaren.

"Dit toont aan dat ze misschien niet beschermd zijn tegen ernstige gebeurtenissen, " zei Shore, een assistent-professor biologie aan het Farmingdale State College in New York. "En deze gebeurtenissen nemen in frequentie en intensiteit toe met de klimaatverandering."

Correa zei, "Dat is het andere deel hiervan. Er was zelfs een enorme overstroming in 2015 met de overstroming op Memorial Day. Na die gebeurtenis werden dips in het zoutgehalte gedetecteerd bij oppervlakteboeien voor de kust, maar niemand keek of proefde naar de Flower Garden Banks. Niemand had gedacht dat je zoiets 160 kilometer verderop zou zien."

In april 2016, wijdverbreide overstromingen deden zich voor in de regio van Houston toen een zware storm op sommige plaatsen in minder dan 24 uur meer dan 17 inch regen liet vallen. Drie maanden na de zondvloed, recreatieve duikers meldden troebel water en dode en stervende organismen bij East Flower Garden Bank. Mariene biologen, inclusief studie co-auteur Sarah Davies van Boston University, arriveerde twee weken later om te onderzoeken.

Shore en co-auteurs Carsten Grupstra, een afgestudeerde Rice-student, en Jordan Sims, een rijststudent, geanalyseerde monsters van de expeditie, inclusief weefsel verzameld uit sponzen. Shore zei dat sponzen indicatoren zijn voor de waterkwaliteit omdat ze "in feite zeewater filteren om organisch materiaal op te vangen om als voedsel te gebruiken."

Ze zei dat eerdere studies hebben aangetoond dat sponzen een microbioom hebben, een populatie bacteriën die normaal in en op deze dieren leven. In dit onderzoek, Shore karakteriseerde de microbiomen van twee soorten:gigantische vatsponzen, of Xestospongia muta, en oranje olifantsoorsponzen, of Agelas clathrodes. Het was de eerste keer dat het microbioom van de soort werd getest bij Flower Garden Banks, en Correa zei dat dat een van de redenen was waarom het zo lang duurde om te begrijpen wat er in de vloedjaren gebeurde.

Correa zei, "In 2016, we zagen verschillen tussen sponsbacteriën op een locatie die tekenen van dood vertoonde en een locatie die geen tekenen van dood vertoonde, maar we konden de oorzaak van de verschillen niet achterhalen omdat we geen basisgegevens hadden. We dachten dat we de basisgegevens - het normale jaar - het volgende jaar in 2017 zouden kunnen krijgen. Maar toen was er nog een ramp. We konden pas in 2018 een normaal monster krijgen in een jaar zonder overstroming."

Shore trad in 2018 toe tot het laboratorium van Correa, hielp dat jaar monsters te verzamelen en de microbiomen van elk jaar te analyseren.

Correa zei, "Er was een grote verandering in de samenstelling van de gemeenschap, een verschuiving van de teamspelers, op de sponzen die in 2016 het meest werden getroffen. na Harvey in 2017 was er ook een verschuiving, maar dat jaar kwam er minder water uit, en we denken dat het minder stressvol was. We hebben geen dode en stervende organismen gezien zoals vorig jaar."

Harvey, de meest intense regenval in de geschiedenis van de VS, liet eind augustus 2017 naar schatting 13 biljoen gallons regen vallen boven Zuidoost-Texas. De onderzoekers zeiden dat Harvey een grotere potentiële bedreiging vormde voor de Flower Garden Banks, verreweg, dan de overstroming van 2016. Dus waarom deden riffen het beter in 2017?

"Omdat we geluk hadden met oceaanstromingen, ' zei Shore. 'In plaats van rechtstreeks uit Galveston Bay en over de Flower Garden Banks te gaan, het water draaide uiteindelijk een beetje en ging in plaats daarvan langs de kust van Texas."

Harvey's afvloeiing ging nog steeds langs de oevers. Onderzoeksboeien bij de riffen hebben op 28 september een daling van 10% in zoutgehalte gemeten in minder dan een dag. en het team van Correa vonden genetisch bewijs dat fecale vervuiling die in oktober van de oevers werd verzameld, zijn oorsprong vond in de overstromingen van Harvey in Houston.

Correa zei dat het verhaal in 2016 ingewikkelder was.

"Er was een opwelling die voedingsstoffen en koeler water uit de diepte naar het bovenste deel van de Flower Garden Banks bracht, "zei ze. "Zoet water is minder dicht dan zout water, en we denken dat het vloedwater aan de oppervlakte kwam en daar als een lens op het zoute water zat en ervoor zorgde dat zuurstof zich van bovenaf niet kon mengen. De combinatie van deze oppervlaktegebeurtenis en de voedingsstoffen die van de bodem naar boven kwamen, droegen bij aan een bacteriebloei die zoveel zuurstof naar beneden trok dat de dingen gewoon verstikten."

De grote vraag is of vervuiling door extreme stormen een langdurige bedreiging vormt voor de Flower Garden Banks. Correa zei dat het antwoord zou kunnen komen van een investering in onderzoek dat de gezondheid en het microbioom van individuele sponzen en koralen op het rif in de loop van de tijd volgt. Ze zei dat haar groep bij Rice en haar medewerkers zich inzetten om zoveel mogelijk over de riffen te leren, en ze zijn vastbesloten om inspanningen om ze te behouden en te beschermen te ondersteunen.