Папуа – Жаңа Гвинея жағалауындағы шалғайдағы маржан рифінде, таяз суда теңіз түбіндегі жарықтардан жер асты жанартаулық жүйеден қоректенетін көпіршіктер ағыны үнемі көтеріледі. Ғалымдар үшін бұл табиғи құбылыс – мұхиттардағы өзгерістердің теңіз тіршілігіне қалай әсер ететінін көруге мүмкіндік беретін өзіндік «хрусталь шар» іспетті.

Мұхит қышқылдығын зерттеуге арналған табиғи зертхана

Австралиялық теңіз ғылымдары институтының (AIMS) зерттеушілері бұл жанартаулық көпіршіктердің дерлік таза көмірқышқыл газынан (CO2) тұратынын және судың жергілікті қышқылдығын арттыратынын анықтады. Газ көтерілгенде, ол көзге көрінетін көпіршіктер ағынын түзеді, олар теңіз суында ериді де, оның химиялық құрамын өзгертеді. Бұл құбылыс Милн шығанағындағы маржан рифтерінің жанында болғандықтан, ғалымдар CO2 деңгейінің жоғарылауы теңіз экожүйелеріне қалай әсер ететінін бақылай алады. Бұл – зертханалық жағдайда қайталау мүмкін емес ерекше табиғи эксперимент.

Рифтердің болашағына көз жүгірту

AIMS-тің жетекші зерттеушісі әрі маржан экологы доктор Катарина Фабрициус былай дейді: «Бұл ерекше табиғи зертханалар уақыт машинасына ұқсайды. CO2 деңгейі жоғары аймақтар бізге рифтердің төзімділік шегін зерттеуге және болжам жасауға мүмкіндік береді: егер шығарындылар Париж келісімінің мақсаттарына сәйкес болса, рифтер қалай сақталады? Ал егер олай болмаса, не болады?»

Фабрициус алғаш рет 2000 жылы маржан бақтарының биоалуантүрлілігін зерттегенде жанартаулық көпіршіктерге тап болды. Кейін ол зерттеушілер тобымен бірге газ құрамын талдауға оралды – оның дерлік таза CO2 екені анықталды. Бұл тропикалық теңіз экожүйелерінің қышқылданған ортаға қалай бейімделетінін немесе бейімделе алмайтынын он жыл бойы зерттеудің бастамасы болды.

Рифтегі тіршіліктің өзгеруі

Ғалымдар градиент бойымен – көпіршіктері жоқ, қазіргі мұхит химиясын көрсететін аймақтардан бастап, ғасыр соңында күтілетін жағдайларды имитациялайтын газ бөлінуі жоғары аймақтарға дейін – 37 зерттеу станциясын құрды. Маңыздысы, температура, ағыс, жарық және тұздылық сияқты басқа параметрлер өзгеріссіз қалды, бұл қышқылданудың нақты әсерін зерттеуге мүмкіндік берді.

Әр станцияда судың кальций карбонатын – маржандар мен кейбір балдырлар қаңқасын құратын материалды – түзуге қаншалықты қолайлы екені өлшенді. Сондай-ақ теңіз түбі суретке түсіріліп, жас маржандар саналды, орта құрылымы бағаланды және балдырлар талдау үшін жиналды. Бұл рифтегі тіршіліктің қаңқа түзу қабілеті төмендеген сайын қалай өзгеретінін үздіксіз бақылауға мүмкіндік берді.

Баяу, бірақ айқын өзгерістер

Нәтижелер күтпеген болды: CO2-нің белгілі бір деңгейінен кейін тіршілік күрт жоғалатын шек байқалмады. Оның орнына, маржан қауымдастығының біртіндеп, сатылы өзгеруі байқалды – бұл тіпті CO2 деңгейі аздап артқанда да көрінді.

Алғашқы өзгерістер pH сәл төмендегенде, әлемнің көптеген рифтерінде қазірдің өзінде тіркелген деңгейде байқалды. Ересек және жас қатты маржандардың әртүрлілігі тез азайды, ал ең сезімтал түрлер – балықтар мен омыртқасыздарға баспана болатын бұтақты және табақша тәрізді маржандар – pH орташа төмендегенде жоғалып, ең қышқылданған аймақтарда мүлде болмады.

Сонымен қатар, Porites тұқымдасының ірі, домалақ маржандары ерекше төзімділік көрсетті, бұл қауымдастықтың сақталғаны туралы жалған әсер қалдырды. Егер осы маржандарды алып тастаса, көрініс әлдеқайда көңілсіз болар еді.

Бүкіл экожүйеге әсері

AIMS-тен доктор Сэм Нунан атап өтеді: «Папуа – Жаңа Гвинея рифтері көрсеткендей, CO2 артқан сайын маржандар азайып, етті балдырлар көбейеді. Біз сондай-ақ жас маржандардың саны әлдеқайда аз екенін анықтадық, бұл рифтердің тез өсуі мен қалпына келуіне кедергі. Бұл рифтерге тәуелді барлық түрлерге, соның ішінде адамдарға да әсер етеді. Көптеген жағалау қауымдастықтары өмірін маржан рифтерінде бастайтын балықтарға тәуелді».

Әдетте риф құрылымын бекітіп, құруға көмектесетін балдырлар да CO2 артқан сайын тез жоғалып, ақырында мүлде жойылды. Олар жас маржандардың қоныстануы мен өсуіне ықпал етеді, сондықтан олардың жоғалуы мәселені ушықтырады. Кальций түзбейтін балдырлар, керісінше, өз үлесін арттырды: қоңыр және қызыл балдырлар теңіз түбін жауып, бос кеңістікті және бәсекелестіктің азаюын пайдаланды. Сондай-ақ губкалардың саны артты. Жалпы, риф күрделі, маржандар құрған ортадан қарапайым, тегіс, балдырлар басым болатын кеңістікке айналды.

Теңіз тіршілігі үшін жаһандық қауіптер

Егер рифтер – мұхиттың тропикалық ормандары болса, CO2 оларды жайқалған, алуан түрлі ландшафттан ашық жайылымға айналдырады – бұл маржандарды баспана, көбею, ұрпақ өсіру және қорек іздеу үшін пайдаланатын әлемдік балықтардың шамамен 25%-ы үшін қауіпті.

Фабрициус былай дейді: «Біз CO2 әсерінің 500 метрлік градиенті бойындағы 37 учаскедегі организмдерді зерттей отырып, CO2 артқанда не болатынын көрдік. Кенеттен құлдырау болған жоқ, оның орнына CO2 өскен сайын етті балдырлар басым болып, маржандар мен кальций түзетін балдырларды ығыстырып, басып тастады».

Зерттеудің маңызы

Бұл зерттеу ғасырдың соңына дейін және одан әрі мұхит қышқылдығы күшейген сайын әлемдегі рифтердің қалай өзгеретінін болжау үшін маңызды. Маржандардың ағаруы – судың температурасының көтерілуінен болатын құбылыс – жақсы зерттелгенімен, қышқылданудың рифтерге тәуелді балықтар мен омыртқасыздарға және осал түрлерге әсері туралы деректер әлдеқайда аз.

«Біз қазірдің өзінде Үлкен тосқауыл рифіндегі CO2 градиенттеріне жауап ретінде маржан рифтерінің өзгеріп жатқанын байқаймыз. Папуа – Жаңа Гвинея рифтері болашақта не болатынын көрсетеді. Атмосфераға қаншалықты көп CO2 шығарсақ, маржан рифтері мен оларға тәуелді жағалау қауымдастықтарындағы өзгерістер соғұрлым күшті болады. Бұл жаһандық жылыну мен теңіз деңгейінің көтерілуінің салдарына қосымша», – дейді Фабрициус.

Ол былай деп толықтырады: «Мұхиттың қышқылдануы – әлі де жеткілікті зерттелмеген және жария етілмеген үлкен жаһандық мәселе. Бұл зерттеу – өз саласында алғашқысы, ол бірегей далалық деректер береді және нақты жағдайда тұтас қауымдастықтардың қалай өзгеретінін бағалауға мүмкіндік береді».

Зерттеу Communications Biology журналында жарияланды.