Усиление возмущений меняет характерный состав карибских рифов, переводя их в низкофункциональное состояние.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 14022 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Антропогенное изменение климата усиливает естественные режимы беспокойства, что отрицательно влияет на одни виды и приносит пользу другим. Это может изменить характерный состав экологических сообществ и повлиять на устойчивость к нарушениям. Мы исследовали, как частота и интенсификация регионального штормового режима (и, вероятно, других нарушений) меняют видовой состав кораллов и, в свою очередь, их устойчивость и восстановление. Мы разработали региональные базы данных о коралловом покрове и составе (3144 местоположения рифов с 1970 по 2017 год), а также о путях и силе циклонических штормов в регионе (включая 10 058 уникальных пересечений штормовых рифов). Мы обнаружили, что общее количество живых кораллов неуклонно сокращалось в течение 2017 года (средний годовой темп потерь составлял ~ 0,25% в год). Наши результаты также свидетельствуют о том, что, несмотря на наблюдаемое увеличение интенсивности атлантических циклонических штормов, их влияние на коралловый покров заметно снизилось. Частично это может быть связано с отбором таксонов, устойчивых к беспокойству, в ответ на усиливающийся режим беспокойства. Мы обнаружили, что штормы ускоряют потерю находящихся под угрозой исчезновения акропоридных кораллов, но не оказывают заметного влияния на покров более устойчивых «сорных» кораллов, тем самым увеличивая их относительный покров. Хотя устойчивость к беспокойству возросла, темпы восстановления замедлились из-за доминирования мелких, медленно растущих видов. Эта петля обратной связи приводит коралловые сообщества в низкофункциональное состояние, в котором доминируют сорные виды с ограниченной экологической или социальной ценностью.

Четвертая национальная оценка климата США пришла к выводу, что продолжающееся разрушение океанских экосистем будет усиливаться по мере усиления потепления океана, закисления, дезоксигенации и других аспектов изменения климата1. Из-за своей краткосрочной изменчивости многие из этих параметров окружающей среды действуют как острые, смертельные нарушения и мощные агенты селекции2,3,4. Воздействие изменения климата на природные системы частично обусловлено ростом частоты и интенсивности острых нарушений, т.е. антропогенным ускорением режима естественных нарушений5. Например, частота аномально высоких температур океана (также известных как «морские волны тепла») на карибских коралловых рифах увеличилась в пять раз, а время повторения сократилось вдвое с середины 1980-х годов6,7,8. Этот усиливающийся режим беспокойства вызывает все более частые случаи массового обесцвечивания кораллов, что приводит рифы во всем мире в состояние постоянного восстановления с небольшими шансами вернуться в состояние, в котором они находились до возмущения.

Прогнозируется, что интенсивность (но не частота) тропических циклонов (ТЦ) увеличится из-за растущего теплосодержания поверхностных вод океана9,10,11,12. Многочисленные исследования зафиксировали увеличение интенсивности ТЦ во всем мире (например, максимальной скорости ветра и категории штормов), и МГЭИК пришла к выводу: «Вполне вероятно, что доля интенсивных тропических циклонов увеличилась за последние четыре десятилетия и что это нельзя полностью объяснить естественная изменчивость»9,13. ТЦ являются важным источником нарушений коралловых рифов14,15,16,17. Сильный ветер и сильные волны могут фрагментировать или вырвать с корнем рифовые организмы или «взорвать» ткани скелетов кораллов18. Экологические последствия штормов включают замену чувствительных к штормам видов сорными конкурентами, изменения в видовом составе и функционировании экосистем, а также общее уменьшение сложности поверхности рифовых местообитаний14,17,18.

Несмотря на историческое значение ТЦ и прошлое (последние ~ четыре десятилетия) и прогнозируемое в ближайшем будущем увеличение интенсивности ТЦ, недавние исследования показали, что воздействие ТЦ на коралловые рифы стало незначительным. Например, Эдмундс19 обнаружил, что два урагана 5-й категории, обрушившиеся на рифы вокруг американских Виргинских островов Сент-Джон в 2017 году, не оказали существенного воздействия на живой коралловый покров. Принимая во внимание, что исследования последствий более ранних ураганов 5-й категории «Хэтти» в Белизе (в 1961 году)15, «Аллен» на Ямайке (в 1980 году)17 и «Хьюго» (1989 год) на Виргинских островах США18 описывают катастрофический ущерб коралловым сообществам. Эти результаты позволяют предположить, что коралловые сообщества становятся более устойчивыми к штормам и, возможно, другим потрясениям. Однако общий характер и механизмы, лежащие в основе уменьшения воздействия ураганов на коралловые сообщества, неизвестны, особенно на современных деградировавших карибских рифах.

0 (i.e. variance > mean); Regular (under-dispersed): Ψ (Y) < 0 (i.e. variance < mean)./p> 10 years) between storm events. As previously mentioned, uncertainties exist in the buffer methods, particularly for capturing exposure to large/slow-moving or small/fast-moving storms, and therefore it’s possible some ‘control’ sites were actually impacted./p> 2 were removed from the model. Historical return time and the historical number of storms were collinear and had high VIF and for each model, whichever variable had the higher VIF was removed. In the resistance models for coral life history groups, storm distance was also removed due to high collinearity with wind speed and high VIF. Response variables had a non-normal distribution and included both zeros and negative values, so a cube-root transformed was performed prior to modeling. All continuous fixed effects were scaled prior to modeling. Model residuals were also evaluated to meet assumptions of normality and homoscedasticity. Models were run using the lme4 package93 in R. All analyses were conducted in R version 3.6.1./p>