Человеческая деятельность оказывает существенное влияние на коралловые рифы, способствуя их всемирному упадку. [2] Вредные виды деятельности включают добычу кораллов, загрязнение (как органическое, так и неорганическое), чрезмерный вылов рыбы, взрывную рыбалку, а также рытье каналов и точек доступа к островам и заливам. Дополнительные угрозы включают болезни, разрушительные методы рыболовства и потепление океанов. [2] Кроме того, функция океана как поглотителя углекислого газа, изменения в атмосфере, ультрафиолетовое излучение, закисление океана, вирусные инфекции, последствия пылевых бурь, переносящих агентов на отдаленные рифы, загрязняющие вещества и цветение водорослей представляют собой некоторые из факторов, оказывающих влияние на коралловые рифы. Важно отметить, что опасность, с которой сталкиваются коралловые рифы, простирается далеко за пределы прибрежных регионов. Последствия изменения климата, в частности, глобального потепления, вызывают повышение температуры океана, что вызывает обесцвечивание кораллов — потенциально смертельное явление для коралловых экосистем.
Ученые подсчитали, что в течение следующих 20 лет исчезнет около 70–90 % всех коралловых рифов. Основными причинами являются потепление океанских вод, кислотность океана и загрязнение. [3] В 2008 году всемирное исследование подсчитало, что 19 % существующей площади коралловых рифов уже были потеряны. [4] Только 46 % рифов мира в настоящее время можно считать находящимися в хорошем состоянии [4] , и около 60 % рифов мира могут оказаться под угрозой из-за разрушительной деятельности человека. Угроза здоровью рифов особенно сильна в Юго-Восточной Азии , где 80 % рифов находятся под угрозой . К 2030-м годам 90 % рифов, как ожидается, будут находиться под угрозой как из-за деятельности человека, так и из-за изменения климата ; к 2050 году прогнозируется, что все коралловые рифы будут в опасности. [5] [6]
В Карибском море и тропической части Тихого океана прямой контакт между кораллами и обычными водорослями вызывает обесцвечивание и гибель коралловых тканей через аллелопатическое соревнование. Липидорастворимые экстракты водорослей, которые повредили коралловые ткани, также вызвали быстрое обесцвечивание. На этих участках обесцвечивание и смертность были ограничены областями прямого контакта с водорослями или их экстрактами. Затем водоросли расширились, чтобы занять среду обитания мертвых кораллов. [7] Однако по состоянию на 2009 год только 4% коралловых рифов во всем мире имели более 50% покрытия водорослями, что означает, что в последнее время нет глобальной тенденции к доминированию водорослей над коралловыми рифами. [8]
Конкурентные морские водоросли и другие водоросли процветают в богатых питательными веществами водах при отсутствии достаточного количества травоядных хищников . Травоядные включают рыбу, такую как рыба-попугай , морской ёж Diadema antillarum , [9] хирургов, хирургов и рыб-единорогов . [7]
Чрезмерный вылов рыбы, особенно выборочный, может нарушить равновесие коралловых экосистем, способствуя чрезмерному росту коралловых хищников. Хищники, которые едят живые кораллы, такие как морская звезда терновый венец , называются кораллоядными . Коралловые рифы построены из каменистых кораллов , которые эволюционировали с большим количеством воска цетилпальмитата в своих тканях. Большинство хищников считают этот воск неперевариваемым. [10] Морская звезда терновый венец — это большая (до одного метра) морская звезда, защищенная длинными ядовитыми шипами. Ее ферментная система растворяет воск в каменистых кораллах и позволяет морской звезде питаться живыми животными. Морские звезды сталкиваются с собственными хищниками, такими как гигантская морская улитка тритон . Однако гигантский тритон ценится за свой панцирь и подвергается чрезмерному вылову. В результате популяции морской звезды терновый венец могут периодически бесконтрольно разрастаться, опустошая рифы. [11] [12] [13]
Хотя некоторые виды морских аквариумных рыб могут размножаться в аквариумах (например, Pomacentridae ), большинство (95%) собирают с коралловых рифов. [ требуется цитата ] Интенсивный вылов, особенно в морской Юго-Восточной Азии (включая Индонезию и Филиппины ), наносит ущерб рифам. Это усугубляется разрушительными методами рыболовства , такими как ловля рыбы цианидом и взрывчаткой . Большинство (80–90%) аквариумных рыб с Филиппин вылавливают с помощью цианида натрия . Это токсичное химическое вещество растворяется в морской воде и выбрасывается в места, где рыба укрывается. Он наркотизирует рыбу, которую затем легко поймать. Однако большинство рыб, собранных с помощью цианида, умирают через несколько месяцев от повреждения печени . [ требуется цитата ] Более того, многие непродаваемые особи погибают в процессе. [15] По оценкам, 4000 или более филиппинских рыболовов использовали более 1 000 000 килограммов (2 200 000 фунтов) цианида только на филиппинских рифах, около 150 000 кг в год. [16] Основным катализатором цианидного промысла является бедность в рыболовных общинах. В таких странах, как Филиппины, которые регулярно используют цианид, более тридцати процентов населения живет за чертой бедности. [17]
Ловля рыбы динамитом — еще один разрушительный метод добычи рыбы. Динамитные шашки, гранаты или самодельные взрывчатые вещества взрываются в воде. Этот метод ловли рыбы убивает рыбу в зоне основного взрыва, а также многих нежелательных рифовых животных. Взрыв также убивает кораллы в этом районе, уничтожая структуру рифа, разрушая среду обитания для оставшихся рыб и других животных, важных для здоровья рифа. [16] Муро-ами — это разрушительная практика покрытия рифов сетями и сбрасывания больших камней на риф, чтобы вызвать у рыб реакцию бегства. Камни разбивают и убивают кораллы. Муро-ами был вообще запрещен в 1980-х годах. [16]
Рыболовные снасти повреждают рифы посредством прямого физического контакта со структурой рифа и субстратом. Обычно они сделаны из синтетических материалов, которые не портятся в океане, что оказывает длительное воздействие на экосистему и рифы. [18] Жаберные сети, ловушки для рыбы и якоря ломают ветвящиеся кораллы и вызывают гибель кораллов из-за запутывания. Когда рыбаки бросают лески у коралловых рифов, лески запутывают кораллы. Рыбак обрезает леску и бросает ее, оставляя ее прикрепленной к рифу. Выброшенные лески истирают коралловые полипы и верхние слои тканей. Кораллы способны восстанавливаться после небольших повреждений, но более крупные и повторяющиеся повреждения усложняют восстановление.
Донные орудия волочения, такие как неводы, могут повредить кораллы путем истирания и образования трещин. Невод — это длинная сеть длиной около 150 метров (490 футов) с размером ячеек 3 сантиметра (1,2 дюйма) и утяжеленной леской, которая удерживает сеть, пока ее волочат по субстрату, и является одним из самых разрушительных видов рыболовных снастей на рифах Кении. [16]
Донное траление в глубоких океанах уничтожает холодноводные и глубоководные кораллы. Исторически промышленные рыбаки избегали кораллов, потому что их сети зацеплялись за рифы. В 1980-х годах тралы «рок-хоппер» прикрепляли большие шины и ролики, чтобы сети могли катиться по неровным поверхностям. Пятьдесят пять процентов холодноводных кораллов Аляски, поврежденных одним проходом донного трала, не восстановились год спустя. Рифы северо-восточной Атлантики имеют шрамы длиной до 4 километров (2,5 мили). В Южной Австралии 90 процентов поверхностей на коралловых подводных горах теперь представляют собой голые скалы. Даже в районе Всемирного наследия Большой Барьерный риф траление морского дна для креветок и гребешков приводит к локальному вымиранию некоторых видов кораллов. [16]
«С ростом численности населения и улучшением систем хранения и транспортировки масштаб воздействия человека на рифы вырос в геометрической прогрессии. Например, рынки рыбы и других природных ресурсов стали глобальными, обеспечивая спрос на ресурсы рифов». [19]
Рифы, находящиеся в непосредственной близости от человеческих поселений, подвержены низкому качеству воды из наземных и морских источников. Исследования 2006 года показали, что около 80 процентов загрязнения океана происходит из-за деятельности на суше. [21] Загрязнение поступает с суши через сток , ветер и «инъекцию» (преднамеренное введение, например, дренажные трубы). Сток приносит с собой осадок от эрозии и расчистки земель, питательные вещества и пестициды из сельского хозяйства, сточных вод , промышленных стоков и различных материалов, таких как нефтяные остатки и мусор, которые смываются штормами. Некоторые загрязняющие вещества потребляют кислород и приводят к эвтрофикации , убивая кораллы и других обитателей рифов. [22]
Все большая часть населения мира живет в прибрежных районах. Без соответствующих мер предосторожности развитие (например, строительство зданий и мощеных дорог) увеличивает долю осадков и других источников воды, которые попадают в океан в виде стока, уменьшая способность земли поглощать их. [22]
Загрязнение может привести к появлению патогенов . Например, Aspergillus sydowii был связан с заболеванием морских вееров , а Serratia marcescens был связан с заболеванием кораллов — белой оспой. [22]
Рифы вблизи человеческих поселений могут сталкиваться с локальными стрессами, включая плохое качество воды из-за наземных источников загрязнения. [22] Было показано, что медь, распространенный промышленный загрязнитель, влияет на жизненный цикл и развитие коралловых полипов. [23]
Помимо стока, ветер выдувает материал в океан. Этот материал может быть местным или из других регионов. Например, пыль из Сахары перемещается в Карибский бассейн и Флориду . Пыль также выдувается из пустынь Гоби и Такла-Макан через Корею , Японию и северную часть Тихого океана на Гавайские острова . [24] С 1970 года отложения пыли увеличились из-за засушливых периодов в Африке. Перенос пыли в Карибский бассейн и Флориду меняется из года в год [25] с большим потоком во время положительных фаз Североатлантического колебания . [26] Геологическая служба США связывает пылевые события с ухудшением здоровья коралловых рифов в Карибском бассейне и Флориде, в основном с 1970-х годов. [27] Пыль от извержения Кракатау в Индонезии в 1883 году появилась в кольцевых полосах рифообразующего коралла Montastraea annularis из Флоридского рифтракта . [28]
Осадок душит кораллы и мешает им питаться и размножаться. Пестициды могут мешать размножению и росту кораллов. [22] Существуют исследования, которые представляют доказательства того, что химикаты в солнцезащитных кремах способствуют обесцвечиванию кораллов, снижая устойчивость зооксантелл к вирусам, [29] [30] хотя эти исследования показали существенные недостатки в методологии и не пытались воспроизвести сложную среду, обнаруженную в коралловых рифах. [31] [32]
Загрязнение питательными веществами , особенно азотом и фосфором, может вызвать эвтрофикацию , нарушая баланс рифа за счет усиления роста водорослей и вытеснения кораллов. Эта богатая питательными веществами вода может способствовать цветению мясистых водорослей и фитопланктона у берегов. Это цветение может создавать гипоксические условия, используя весь доступный кислород . Биологически доступный азот (нитрат плюс аммиак ) должен быть ниже 1,0 микромоля на литр (менее 0,014 частей на миллион азота), а биологически доступный фосфор ( ортофосфат плюс растворенный органический фосфор) должен быть ниже 0,1 микромоля на литр (менее 0,003 частей на миллион фосфора). Кроме того, концентрация хлорофилла (в микроскопических растениях, называемых фитопланктоном) должна быть ниже 0,5 частей на миллиард. [33] Оба растения также затеняют солнечный свет, убивая и рыбу, и кораллы. Высокий уровень нитратов особенно токсичен для кораллов, а фосфаты замедляют рост скелета.
Избыток питательных веществ может усилить существующее заболевание, включая потенциальное удвоение распространения аспергиллеза , грибковой инфекции, которая убивает мягкие кораллы, такие как морские веера, и увеличение заболеваемости желтополосой болезнью, бактериальной инфекцией , которая убивает рифообразующие твердые кораллы на пятьдесят процентов. [34]
Исследование, опубликованное в апреле 2013 года, показало, что загрязнение воздуха также может остановить рост коралловых рифов ; исследователи из Австралии, Панамы и Великобритании использовали записи о кораллах (между 1880 и 2000 годами) из западной части Карибского бассейна, чтобы показать угрозу таких факторов, как сжигание угля и извержения вулканов. Исследователи заявляют, что исследование означает первый случай, когда связь между загрязнением воздуха и коралловыми рифами была выяснена, в то время как бывший председатель Управления морского парка Большого Барьерного рифа Ян Макфэйл назвал отчет «увлекательным» после публичного обнародования его результатов. [35]
Морской мусор определяется как любой стойкий твердый материал, который производится или обрабатывается и прямо или косвенно, намеренно или непреднамеренно, утилизируется или выбрасывается в морскую среду или Великие озера. [36] Мусор может поступать непосредственно с корабля или косвенно, когда его смывает в море через реки, ручьи и ливневые стоки. Изделия, созданные человеком, как правило, являются наиболее вредными, такие как пластик (от пакетов до воздушных шаров, от касок до лески ), стекло, металл, резина (миллионы отработанных шин ) и даже целые суда. [22]
Пластиковый мусор может убить и нанести вред нескольким видам рифов. Кораллы и коралловые рифы подвергаются более высокому риску, поскольку они неподвижны, а это означает, что при изменении качества воды или других изменениях в их среде обитания кораллы не могут переместиться в другое место; они должны адаптироваться, иначе они не выживут. [37] Существует два разных класса пластика: макро- и микропластик , и оба типа могут причинить вред разными способами. Например, макропластик, такой как заброшенные (заброшенные) рыболовные сети и другие снасти, часто называемые « сетями-призраками », все еще может ловить рыбу и других морских обитателей и убивать эти организмы, а также ломать или повреждать рифы. Крупные предметы, такие как заброшенные рыболовные сети, известны как макропластик, тогда как микропластик — это фрагменты пластика, которые обычно меньше или равны 5 мм в длину и, как было установлено, в первую очередь наносят ущерб коралловым рифам, поскольку кораллы проглатывают эти фрагменты пластика. Рис. 1. Последовательность видеокадров захвата и проглатывания микропластиковой частицы полипом Astroides calycularis. Получено от Savinelli et al. (2020)]] Некоторые исследователи обнаружили, что проглатывание микропластика вредит кораллам, а затем и коралловым рифам, поскольку проглатывание этих фрагментов снижает потребление пищи кораллами, а также их приспособленность, поскольку кораллы тратят много времени и энергии на обработку пластиковых частиц. [38] К сожалению, даже удаленные рифовые системы страдают от воздействия морского мусора, особенно если это пластиковое загрязнение . Рифы на северо-западных Гавайских островах особенно подвержены накоплению морского мусора из-за их центрального расположения в круговороте северной части Тихого океана . К счастью, существуют решения для защиты кораллов и коралловых рифов от вредного воздействия пластикового загрязнения. Однако, поскольку практически нет исследований относительно конкретных медицинских способов помочь кораллам восстановиться после воздействия пластика, лучшим решением является вообще не допускать попадания пластика в морскую среду. Этого можно добиться несколькими способами, некоторые из которых уже применяются. Например, существуют меры по запрету микропластика в таких продуктах, как косметика и зубная паста [39], а также меры, требующие, чтобы продукты, содержащие микропластик, были маркированы как таковые, чтобы сократить их потребление. [40] Кроме того, необходимы более новые и лучшие методы обнаружения микропластика [41] , и они должны быть установлены на очистных сооружениях сточных вод [42], чтобы предотвратить попадание этих частиц в морскую среду и нанесение ущерба морской жизни, особенно коралловым рифам. Однако многие люди осознают проблему загрязнения пластиком и другим морским мусором и предприняли шаги для ее смягчения. Например, с 2000 по 2006 год,NOAA и партнеры удалили более 500 тонн морского мусора с рифов на северо-западе Гавайских островов. [22]
Окурки также наносят вред водной флоре и фауне . [43] [44] Чтобы избежать мусора из окурков, были предложены некоторые решения , включая возможный запрет сигаретных фильтров и внедрение системы депозитов для картриджей электронных сигарет . [45] [46]
Операции по углублению дна иногда завершаются прокладкой пути через коралловый риф, что напрямую разрушает структуру рифа и убивает все организмы, которые на нем живут. [47] Операции, которые напрямую уничтожают кораллы, часто направлены на углубление или иное расширение судоходных путей или каналов , поскольку во многих районах для удаления кораллов требуется разрешение , что делает более экономически эффективным и простым обход коралловых рифов, если это возможно.
Дноуглубительные работы также выпускают шлейфы взвешенных осадков, которые могут оседать на коралловых рифах, повреждая их, лишая их пищи и солнечного света. Было показано, что постоянное воздействие грунта, образующегося при дноуглубительных работах, увеличивает частоту таких заболеваний, как синдром белого цвета , обесцвечивание и некроз осадков среди прочих. [48] Исследование, проведенное на островах Монтебелло и Барроу, показало, что количество колоний кораллов с признаками плохого здоровья более чем удвоилось в трансектах с высоким воздействием шлейфов осадков, образующихся при дноуглубительных работах. [49]
Солнцезащитный крем может попадать в океан косвенно через системы сточных вод, когда он смывается с пловцов и дайверов, или напрямую, если солнцезащитный крем смывается с людей, когда они находятся в океане. Около 14 000 тонн солнцезащитного крема попадает в океан каждый год, а от 4000 до 6000 тонн ежегодно попадают в районы рифов. [50] По оценкам, 90% туризма сноркелинга и дайвинга сосредоточено на 10% мировых коралловых рифов, что означает, что популярные рифы особенно уязвимы для воздействия солнцезащитного крема. [50] Некоторые формулы солнцезащитного крема представляют серьезную опасность для здоровья кораллов. Обычный ингредиент солнцезащитного крема оксибензон вызывает обесцвечивание кораллов и оказывает влияние на другую морскую фауну. [51] Помимо оксибензона, существуют и другие ингредиенты солнцезащитного крема, известные как химические УФ-фильтры, которые также могут быть вредны для кораллов, коралловых рифов и других морских обитателей. Это: бензофенон-1, бензофенон-8, OD-PABA, 4-метилбензилиденкамфора, 3-бензилиденкамфора, нанодиоксид титана, нанооксид цинка, октиноксат и октокрилен. [52]
В Акумале , Мексика, посетителей предупреждают не использовать солнцезащитный крем и не допускают в некоторые районы, чтобы не повредить кораллы. В нескольких других туристических направлениях власти рекомендуют использовать солнцезащитные кремы, приготовленные с использованием природных химических веществ диоксида титана или оксида цинка , или предлагают использовать одежду вместо химикатов для защиты кожи от солнца. [51] [50] Город Майами-Бич, Флорида, отклонил призывы к запрету солнцезащитного крема в 2019 году из-за отсутствия доказательств. [53] В 2020 году Палау ввел запрет на солнцезащитный крем и средства по уходу за кожей, содержащие 10 химических веществ, включая оксибензон. Американский штат Гавайи ввел аналогичный запрет, который вступил в силу в 2021 году. [54] Следует проявлять осторожность, чтобы защитить как морскую среду, так и свою кожу, поскольку воздействие солнца вызывает 90% преждевременного старения и может вызвать рак кожи, и возможно и то, и другое. [52]
Повышение уровня моря из-за изменения климата требует роста кораллов, чтобы кораллы могли оставаться достаточно близко к поверхности, чтобы продолжать процесс фотосинтеза . Изменения температуры воды или болезни кораллов [56] могут вызвать обесцвечивание кораллов , как это произошло в годы Эль-Ниньо 1998 и 2004 годов, когда температура морской поверхности значительно поднялась выше нормы, обесцвечивая и убивая многие рифы. Обесцвечивание может быть вызвано различными триггерами, включая высокую температуру морской поверхности (SST), загрязнение или другие заболевания. [57] SST в сочетании с высокой освещенностью (интенсивностью света) вызывает потерю зооксантелл , симбиотических одноклеточных водорослей, которые придают кораллу его цвет, и пигментацию динофлагеллятов коралла , которая делает коралл белым, когда она выталкивается, что может убить коралл. Зооксантеллы обеспечивают до 90% энергоснабжения своих хозяев. [56] Здоровые рифы часто могут восстановиться после обесцвечивания, если температура воды понизится. Однако восстановление может быть невозможным, если CO
2Уровни повышаются до 500 ppm , поскольку концентрации карбонатных ионов могут быть слишком низкими. [58] [59] Подводя итог, можно сказать, что потепление океана является основной причиной массового обесцвечивания и гибели кораллов (очень высокая достоверность), что вместе с закислением океана ухудшает баланс между строительством коралловых рифов и эрозией (высокая достоверность). [60]
Потепление морской воды может также способствовать возникновению проблемы болезней кораллов. Ослабленные теплой водой, кораллы гораздо более подвержены болезням, включая болезнь черных полос , болезнь белых полос и полосу эрозии скелета . Если глобальная температура увеличится на 2 °C в течение двадцать первого века, кораллы могут не успеть адаптироваться достаточно быстро, чтобы выжить. [61]
Также ожидается, что потепление морской воды вызовет миграцию популяций рыб, чтобы компенсировать изменения. Это подвергает коралловые рифы и связанные с ними виды риску вторжения и может привести к их вымиранию, если они не смогут конкурировать с вторгающимися популяциями. [62]
В докладе Института физики за 2010 год прогнозируется, что если национальные цели, установленные Копенгагенским соглашением, не будут изменены с целью устранения лазеек, то к 2100 году глобальная температура может подняться на 4,2 °C и привести к исчезновению коралловых рифов. [63] [64] Даже повышение температуры всего на 2 °C, которое в настоящее время весьма вероятно в течение следующих 50 лет (то есть к 2068 году нашей эры), будет иметь более чем 99% вероятность того, что тропические кораллы будут уничтожены. [65] [66]
Экосистемы тепловодных коралловых рифов содержат четверть морского биоразнообразия и предоставляют услуги в виде продовольствия, дохода и защиты береговой линии прибрежным сообществам по всему миру. Эти экосистемы находятся под угрозой из-за климатических и неклиматических факторов, особенно потепления океана, MHWs, закисления океана, SLR, тропических циклонов, рыболовства/чрезмерного вылова, загрязнения с суши, распространения болезней и разрушительных методов береговой линии. Тепловодные коралловые рифы сталкиваются с краткосрочными угрозами для своего выживания, но исследования наблюдаемых и прогнозируемых воздействий очень продвинуты. [67]
Антропогенное изменение климата подвергло океанические и прибрежные экосистемы условиям, беспрецедентным за тысячелетия (высокая достоверность2 15 ), и это оказало значительное влияние на жизнь в океане и вдоль его побережий (очень высокая достоверность). [68]
Закисление океана происходит из-за увеличения содержания углекислого газа в атмосфере . Океаны поглощают около трети этого увеличения. [6] Растворенный газ реагирует с водой, образуя угольную кислоту , и таким образом закисляет океан. Это снижение pH является еще одной проблемой для коралловых рифов. [6]
По оценкам, pH поверхности океана снизился примерно с 8,25 до 8,14 с начала индустриальной эпохи [69] , и ожидается дальнейшее падение на 0,3–0,4 единицы. [70] Это падение привело к тому, что количество ионов водорода увеличилось на 30%. [71] До индустриальной эпохи условия для образования карбоната кальция , как правило, были стабильными в поверхностных водах, поскольку ион карбоната находится в перенасыщенных концентрациях. Однако по мере падения ионной концентрации карбонат становится недонасыщенным, что делает структуры карбоната кальция уязвимыми для растворения. [71] Кораллы испытывают снижение кальцификации или усиление растворения при воздействии повышенного содержания CO
2. [72] Это приводит к тому, что скелеты кораллов ослабевают или даже не формируются вовсе. [71] Закисление океана также может иметь эффект «гендерной дискриминации», поскольку нерестящиеся самки кораллов значительно более восприимчивы к негативным последствиям закисления океана, чем нерестящиеся самцы кораллов [73]
Бамбуковый коралл — это глубоководный коралл , который производит годичные кольца , похожие на годичные кольца деревьев. Годичные кольца иллюстрируют изменения скорости роста по мере изменения условий на большой глубине, включая изменения, вызванные закислением океана. Образцы возрастом 4000 лет дали ученым «4000-летнюю информацию о том, что происходило в глубинах океана». [74]
Повышение уровня углекислого газа может сбить с толку мозговую сигнализацию у рыб. В 2012 году исследователи сообщили о своих результатах после изучения поведения детенышей клоунов и ласточек в течение нескольких лет в воде с повышенным уровнем растворенного углекислого газа, что соответствует тому, что может существовать к концу века. Они обнаружили, что повышенный уровень углекислого газа нарушил ключевой мозговой рецептор у рыб, вмешиваясь в функции нейротрансмиттеров . Поврежденная центральная нервная система повлияла на поведение рыб и снизила их сенсорные способности до такой степени, что «вероятно, ухудшит их шансы на выживание». Рыбы были менее способны находить рифы по запаху или «обнаруживать предупреждающий запах хищной рыбы». Они также не могли слышать звуки, издаваемые другими рифовыми рыбами, что поставило под угрозу их способность находить безопасные рифы и избегать опасных. Они также потеряли свою обычную тенденцию поворачиваться влево или вправо, что нарушило их способность объединяться в стаи с другими рыбами. [75] [76] [77]
Хотя предыдущие эксперименты обнаружили несколько пагубных эффектов на поведение коралловых рыб от прогнозируемого закисления океана в конце XXI века, исследование репликации 2020 года показало, что «уровни закисления океана в конце века оказывают незначительное влияние на [три] важных поведения рыб коралловых рифов», а «моделирование данных [показало], что большие размеры эффекта и небольшие внутригрупповые дисперсии, которые были зарегистрированы в нескольких предыдущих исследованиях, крайне маловероятны». [78] [79] В 2021 году выяснилось, что были выдвинуты обвинения в мошенничестве некоторых из предыдущих исследований. [80] Кроме того, размеры эффекта исследований, оценивающих влияние закисления океана на поведение рыб, резко снизились за десятилетие исследований по этой теме, а с 2015 года эффекты кажутся незначительными. [81]
Наблюдается резкое увеличение случаев массовой смертности, связанных с низким содержанием кислорода, вызывающим массовую гипоксию, причем большинство из них произошло за последние 2 десятилетия. Повышение температуры воды приводит к увеличению потребности в кислороде и увеличению деоксигенации океана , что приводит к появлению этих больших мертвых зон коралловых рифов . Для многих коралловых рифов реакция на эту гипоксию сильно зависит от величины и продолжительности деоксигенации. Симптомы могут быть любыми: от снижения фотосинтеза и кальцификации до обесцвечивания . Гипоксия может иметь косвенные эффекты, такие как обилие водорослей и распространение болезней кораллов в экосистемах . Хотя кораллы не способны справиться с такими низкими уровнями кислорода, водоросли довольно толерантны. Из-за этого в зонах взаимодействия между водорослями и кораллами повышенная гипоксия приведет к большей гибели кораллов и более высокому распространению водорослей. Увеличение массы мертвых зон кораллов усиливается распространением болезней кораллов. Болезни кораллов могут легко распространяться при высоких концентрациях сульфида и гипоксических условиях. Из-за цикла гипоксии и смертности коралловых рифов, рыбы и другие морские обитатели, населяющие коралловые рифы, меняют свое поведение в ответ на гипоксию. Некоторые рыбы поднимаются вверх, чтобы найти более насыщенную кислородом воду, а некоторые входят в фазу метаболической и вентиляционной депрессии. Беспозвоночные мигрируют из своих домов на поверхность субстрата или перемещаются на верхушки древовидных коралловых колоний . [82] [83]
Около 6 миллионов человек, большинство из которых живут в развивающихся странах, зависят от рыболовства на коралловых рифах . Эти массовые вымирания из-за экстремальных гипоксических явлений могут иметь серьезные последствия для популяций рифовых рыб. Экосистемы коралловых рифов предлагают множество важных экосистемных услуг, включая защиту береговой линии, фиксацию азота и ассимиляцию отходов, а также возможности для туризма. Продолжающееся снижение кислорода в океанах на коралловых рифах вызывает беспокойство, поскольку для восстановления и повторного роста кораллов требуются многие годы (десятилетия). [82]
Болезнь представляет собой серьезную угрозу для многих видов кораллов. Болезни кораллов могут состоять из бактериальных, вирусных, грибковых или паразитарных инфекций. Из-за стрессовых факторов, таких как изменение климата и загрязнение, кораллы могут стать более уязвимыми к болезням. Некоторые примеры болезней кораллов: вибрион , белый синдром, белая полоса, болезнь быстрого истощения и многие другие. [84] Эти болезни оказывают различное воздействие на кораллы, начиная от повреждения и гибели отдельных кораллов и заканчивая уничтожением целых рифов. [84]
В Карибском море болезнь белых полос является одной из основных причин гибели более восьмидесяти процентов кораллов Staghorn и Elkhorn (Reef Resilience). Это болезнь, которая может быстро уничтожить мили коралловых рифов.
Такая болезнь, как белая чума, может распространяться по колонии кораллов на полдюйма в день. К тому времени, как болезнь полностью поглотит колонию, она оставит после себя мертвый скелет. Мертвые стоящие коралловые структуры — это то, что большинство людей видят после того, как болезнь поглотила риф.
Недавно Флоридский рифовый тракт в Соединенных Штатах был поражен болезнью потери тканей каменистых кораллов. Заболевание было впервые выявлено в 2014 году, а по состоянию на 2018 год было зарегистрировано во всех частях рифа, за исключением нижних Флорида-Кис и Драй-Тортугас. Причина заболевания неизвестна, но считается, что оно вызывается бактериями и передается через прямой контакт и циркуляцию воды. Это заболевание является уникальным из-за его большого географического диапазона, длительной продолжительности, быстрого прогрессирования, высоких показателей смертности и количества пораженных видов. [85]
В течение 20-го века считалось, что любительское подводное плавание с аквалангом в целом оказывает незначительное воздействие на окружающую среду, и, следовательно, было одним из видов деятельности, разрешенных в большинстве морских охраняемых территорий. С 1970-х годов дайвинг превратился из элитного занятия в более доступный отдых, ориентированный на очень широкую демографическую группу. В некоторой степени лучшее оборудование заменило более строгую подготовку, а снижение воспринимаемого риска сократило минимальные требования к обучению несколькими учебными агентствами. Обучение было сосредоточено на приемлемом риске для дайвера и уделяло меньше внимания окружающей среде. Рост популярности дайвинга и доступа туристов к чувствительным экологическим системам привел к признанию того, что эта деятельность может иметь значительные экологические последствия. [86]
Популярность подводного плавания с аквалангом возросла в 21 веке, о чем свидетельствует количество выданных сертификатов по всему миру, которое к 2016 году увеличилось примерно до 23 миллионов, что составляет около одного миллиона в год. [87] Туризм с подводным плаванием с аквалангом является растущей отраслью, и необходимо учитывать экологическую устойчивость , поскольку расширяющееся воздействие дайверов может неблагоприятно повлиять на морскую среду несколькими способами, и воздействие также зависит от конкретной среды. Тропические коралловые рифы легче повреждаются плохими навыками дайвинга, чем некоторые умеренные рифы, где среда более устойчива из-за более суровых морских условий и меньшего количества хрупких, медленно растущих организмов. Те же самые приятные морские условия, которые позволяют развиваться относительно деликатной и весьма разнообразной экологии, также привлекают наибольшее количество туристов, включая дайверов, которые ныряют нечасто, исключительно в отпуске и никогда полностью не развивают навыки дайвинга экологически безопасным способом. [88] Было показано, что обучение дайвингу с низким воздействием эффективно для сокращения контакта с дайверами до более устойчивых уровней. [86] Опыт, по-видимому, является наиболее важным фактором, объясняющим поведение дайверов под водой, за ним следует их отношение к дайвингу и окружающей среде, а также тип личности . [89]
В течение последних 20 лет некогда плодородные луга морской травы и мангровые леса , которые поглощали огромное количество питательных веществ и осадка , были уничтожены. Как потеря водно-болотных угодий, так и мест обитания мангровых деревьев и лугов морской травы влияет на качество воды прибрежных рифов. [90]
Еще одной угрозой является добыча кораллов . Как мелкомасштабная добыча сельскими жителями, так и промышленная добыча компаниями представляют собой серьезные угрозы. Добыча обычно ведется для производства строительного материала, который стоит на 50% дешевле других пород, например, из карьеров . [91] Камни измельчаются и смешиваются с другими материалами, такими как цемент, чтобы сделать бетон. Древний коралл, используемый для строительства, известен как коралловый тряпичный материал . Строительство непосредственно на рифе также наносит свой урон, изменяя циркуляцию воды и приливы, которые приносят питательные вещества на риф. Насущной причиной строительства на рифах является просто нехватка места, и из-за этого некоторые районы с интенсивно добытыми коралловыми рифами до сих пор не смогли восстановиться. Еще одной насущной проблемой является сбор кораллов. Существует огромное количество кораллов, которые считаются настолько красивыми, что их часто собирают. Собранные кораллы используются для изготовления нескольких вещей, включая ювелирные изделия и предметы домашнего обихода. Поломка коралловых ветвей вредна для рифов; Таким образом, туристы и те, кто покупает такие товары, вносят большой вклад в уже и без того разрушительное состояние коралловых рифов и изменение климата. [92]
Лодкам и кораблям требуются точки доступа в заливы и на острова для погрузки и выгрузки грузов и людей. Для этого части рифов часто обрубаются, чтобы расчистить путь. Негативные последствия могут включать измененную циркуляцию воды и измененные приливные режимы, которые могут нарушить снабжение рифа питательными веществами; иногда уничтожая большую часть рифа. Рыболовные суда и другие крупные лодки иногда садятся на мель на рифе. Это может привести к двум типам повреждений. Ущерб от столкновения происходит, когда коралловый риф раздавливается и раскалывается корпусом судна на несколько фрагментов. Рубцы возникают, когда винты лодки отрывают живой коралл и обнажают скелет. Физические повреждения можно заметить в виде полос. Швартовка вызывает повреждения, которые можно уменьшить с помощью швартовных буев . Буи могут крепиться к морскому дну с помощью бетонных блоков в качестве грузов или путем проникновения в морское дно, что еще больше уменьшает повреждения. [94] Кроме того, рифовые доки можно использовать для перегрузки грузов с больших морских судов на небольшие суда с плоским дном.
Кораллы на Тайване находятся под угрозой из-за притока населения. С 2007 года несколько местных экологических групп проводили исследования и обнаружили, что значительная часть популяций кораллов страдает от неочищенных сточных вод, притока туристов, которые берут кораллы в качестве сувениров, не понимая в полной мере разрушительного воздействия на экологическую систему кораллов. Исследователи сообщили тайваньскому правительству, что многие популяции кораллов почернели на юго-восточном побережье Тайваня. Потенциально это может привести к потере продовольствия, лекарственных источников и туризма из-за разрыва пищевой цепи. [95]
Причины и последствия разливов нефти
Причины разливов нефти можно разделить на две категории: естественные и антропогенные. [96]
Естественными причинами могут быть утечка нефти со дна океана в воду; эрозия морского дна; или даже изменение климата. Количество, которое естественным образом просачивается в океан, составляет 181 миллион галлонов, и это количество меняется ежегодно. [97]
Антропогенные причины включают деятельность человека и то, как большая часть нефти попадает в океан. Способы антропогенных разливов нефти в океане связаны с буровыми установками, трубопроводами, нефтеперерабатывающими заводами и войнами. Антропогенные разливы более вредны, чем естественные разливы, так как в отличие от естественных разливов, они выливают около 210 миллионов галлонов нефти каждый год. Кроме того, антропогенные разливы вызывают резкие изменения в экосистемах с долгосрочными последствиями и еще более длительными восстановительными работами. [98] [99]
Когда происходит разлив нефти, последствия могут ощущаться в области в течение десятилетий и могут нанести огромный ущерб водной жизни. Для водной растительности разлив нефти может повлиять на то, насколько свет и кислород доступны для фотосинтеза. [100]
Два других примера многочисленных способов, которыми нефть вредит дикой природе, это токсичность нефти и загрязнение . Токсичность нефти влияет на дикую природу, когда токсичные соединения, из которых состоит нефть, попадают в организм, нанося вред внутренним органам и в конечном итоге вызывая смерть. Загрязнение — это когда нефть наносит вред дикой природе, физически покрывая собой животное или растение. [101]
Воздействие нефти на сообщества коралловых рифов
Загрязнение нефтью опасно для живых морских местообитаний из-за его токсичных компонентов. Разливы нефти происходят из-за естественного просачивания и во время таких видов деятельности, как транспортировка и обработка. Эти разливы наносят вред морской и прибрежной дикой природе. Когда организмы подвергаются воздействию этих нефтяных разливов, это может привести к раздражению кожи , снижению иммунитета и желудочно-кишечному повреждению. [102]
Когда нефть плавает над коралловым рифом, она не оказывает никакого воздействия на кораллы под ним, а когда нефть начинает опускаться на дно океана, она становится проблемой. Проблема заключается в физическом воздействии частиц нефтяного осадка, которое, как было обнаружено, менее вредно, чем если бы кораллы контактировали с токсичной нефтью. [103]
Когда нефть вступает в контакт с кораллами , не только система рифа будет затронута, но и рыбы, крабы и многие другие морские беспозвоночные. Всего несколько капель нефти могут заставить рыб кораллового рифа принимать плохие решения. Нефть повлияет на мышление рыб кораллового рифа таким образом, что это может быть опасно для рыб и кораллового рифа, где они выбирают свой дом. [103]
Это может негативно повлиять на их рост, выживание, поведение при расселении и увеличить хищничество. Было обнаружено, что личинки рыб, подвергшиеся воздействию нефти, в конечном итоге будут иметь проблемы с сердцем и физические отклонения в дальнейшей жизни. [104]
Доказательства разрушительного воздействия разливов нефти на структуры коралловых рифов можно увидеть на рифовом участке в нескольких километрах к юго-западу от скважины Макондо. Кораллы на этом участке, покрытые химикатами сырой нефти и коричневыми хлопьевидными частицами, были найдены умирающими всего через семь месяцев после извержения Deepwater Horizon . [105]
Горгонарии октокораллы (мягкие коралловые сообщества) очень восприимчивы к повреждениям от разливов нефти. Это связано со структурой и функцией их полипов, которые специализируются на фильтрации мельчайших частиц из воды. [106]
Кораллы имеют сложные отношения со многими различными прокариотическими организмами, включая пробиотические микроорганизмы, которые защищают кораллы от вредных загрязнителей окружающей среды. Однако исследования показали, что разливы нефти повреждают эти организмы и ослабляют их способность защищать рифовые структуры в присутствии нефтяного загрязнения. [107]
Методы очистки от масла
Боны — это плавучие заграждения, которые размещаются в зоне распространения нефти, ограничивая движение плавающей нефти. Боны часто используются вместе со скиммерами, которые представляют собой губки и нефтепоглощающие канаты, собирающие нефть из воды. Кроме того, во время разлива нефти можно использовать сжигание на месте и химическое распыление . Сжигание на месте относится к сжиганию нефти, которая была собрана в одном месте с помощью огнестойкого сдерживающего бона, однако, сгорание при сжигании на месте не полностью удаляет нефть, а вместо этого разлагает ее на различные химикаты, которые могут негативно повлиять на морские рифы. [108]
Химические диспергаторы состоят из эмульгаторов и растворителей, которые разбивают нефть на мелкие капли и являются наиболее распространенной формой удаления нефти, однако они могут снизить устойчивость кораллов к экологическим стрессорам . Более того, химические диспергаторы могут физически повредить виды кораллов при воздействии. [109] Диспергаторы также использовались для очистки нефтяных разливов, однако они наносят вред ранним стадиям развития кораллов и уменьшают их оседание на рифовых системах и с тех пор были запрещены. Однако все еще существует одна формула диспергаторов, используемая Corexit 9427. [110 ]
Микробные биосурфактанты могут быть использованы для уменьшения ущерба рифовым экосистемам в качестве экологически чистого метода, однако существуют ограничения их воздействия. Этот метод все еще изучается и не является определенным методом очистки от нефти. [111]
Глобальным стандартом для регистрации находящихся под угрозой исчезновения морских видов является Красный список находящихся под угрозой исчезновения видов МСОП . [112] Этот список является основой для приоритетов сохранения морской среды во всем мире. Вид заносится в категорию находящихся под угрозой исчезновения, если он считается находящимся под угрозой исчезновения , находящимся под угрозой исчезновения или уязвимым . Другие категории находятся в категории близких к уязвимым и по которым недостаточно данных . К 2008 году МСОП оценил все 845 известных видов рифообразующих кораллов, отметив 27% как находящихся под угрозой исчезновения , 20% как близких к уязвимым и 17% как по которым недостаточно данных . [113]
В регионе кораллового треугольника (Индо-Малайско-Филиппинский архипелаг) находится наибольшее количество видов кораллов, образующих рифы, в категории находящихся под угрозой исчезновения, а также самое большое разнообразие видов кораллов. Потеря экосистем коралловых рифов будет иметь разрушительные последствия для многих морских видов, а также для людей, чье существование зависит от ресурсов рифов. [113]
Большой Барьерный риф — крупнейшая в мире система коралловых рифов . [114] [115] [116] [117] Риф расположен в Коралловом море , и большая часть рифа защищена Морским парком Большого Барьерного рифа . Особые экологические нагрузки включают поверхностный сток , колебания солености , изменение климата , циклические вспышки тернового венца, чрезмерный вылов рыбы , а также разливы или неправильный сброс балласта. Согласно отчету за 2014 год Управления морского парка Большого Барьерного рифа правительства Австралии (GBRMPA), изменение климата является наиболее значительной экологической угрозой для Большого Барьерного рифа. [118] По состоянию на 2018 год [обновлять]50% кораллов на Большом Барьерном рифе были потеряны. [119]
Коралловые рифы Юго-Восточной Азии находятся под угрозой из-за разрушительных методов рыболовства (таких как цианид и взрывная ловля ), чрезмерного вылова , седиментации, загрязнения и обесцвечивания. Такие виды деятельности, как образование, регулирование и создание морских охраняемых зон, помогают защитить эти рифы.
Индонезия является домом для одной трети мировых коралловых рифов, с кораллами, которые покрывают почти 85 000 квадратных километров (33 000 квадратных миль) и являются домом для четверти ее видов рыб . Коралловые рифы Индонезии расположены в самом сердце Кораллового треугольника и стали жертвами разрушительного рыболовства, туризма и обесцвечивания. Данные LIPI в 1998 году показали, что только 7 процентов находятся в отличном состоянии, 24 процента находятся в хорошем состоянии и приблизительно 69 процентов находятся в плохом или удовлетворительном состоянии. Согласно одному источнику, Индонезия потеряет 70 процентов своих коралловых рифов к 2050 году, если не будут предприняты меры по восстановлению. [120]
В 2007 году Reef Check , крупнейшая в мире организация по сохранению рифов , заявила, что только 5% из 27 000 квадратных километров (10 000 квадратных миль) коралловых рифов Филиппин находятся в « отличном состоянии »: риф Туббатаха , морской парк в Палаване , остров Апо в Негросе Восточном , риф Апо в Пуэрто-Галера , Миндоро и пролив острова Верде у Батангаса . Филиппинские коралловые рифы являются вторыми по величине в Азии . [121]
Коралловые рифы Тайваня находятся под угрозой из-за роста численности населения. Многие кораллы страдают от неочищенных сточных вод и туристов, охотящихся за сувенирами, не зная, что эта практика разрушает среду обитания и вызывает болезни. Многие кораллы почернели от болезней у юго-восточного побережья Тайваня. [122]
Болезнь кораллов была впервые признана угрозой для рифов Карибского моря в 1972 году, когда была обнаружена болезнь черных полос . С тех пор заболевания стали происходить с большей частотой. [123]
Подсчитано, что 50% кораллового покрова Карибского моря исчезло с 1960-х годов. Согласно отчету Программы ООН по окружающей среде , карибские коралловые рифы могут оказаться под угрозой исчезновения в течение следующих 20 лет из-за роста населения вдоль береговых линий, чрезмерного вылова рыбы, загрязнения прибрежных зон, глобального потепления и инвазивных видов. [124]
В 2005 году Карибское море потеряло около 50% своего рифа за один год из-за обесцвечивания кораллов. Теплая вода из Пуэрто-Рико и Виргинских островов переместилась на юг, вызвав обесцвечивание кораллов. [125]
Ямайка — третий по величине остров Карибского моря. Коралловые рифы Карибского моря исчезнут через 20 лет, если не будут предприняты усилия по их сохранению. [126] В 2005 году 34 процента коралловых рифов Ямайки обесцвечивались из-за повышения температуры моря. [127] Коралловым рифам Ямайки также угрожают чрезмерный вылов рыбы , загрязнение, стихийные бедствия и добыча полезных ископаемых. [128] В 2009 году исследователи пришли к выводу, что многие кораллы восстанавливаются очень медленно. [129]
Длина рифовой тропы юго-восточной Флориды составляет 300 миль. [130] Коралловые рифы Флориды в настоящее время переживают беспрецедентную болезнь потери тканей каменных кораллов. Болезнь охватывает большой географический диапазон и поражает многие виды кораллов. [85]
В январе 2019 года ученые-дайверы подтвердили, что вспышка каменистой коралловой ткани, которая простирается к югу и западу от Ки-Уэста . В декабре 2018 года болезнь была замечена на отмелях Мэриленд, недалеко от островов Сэддлбанч-Кис . К середине января было подтверждено наличие болезни еще на 5 участках между Американской отмелью и Восточным Драй-Рок . [131]
Пуэрто-Рико является домом для более чем 5000 квадратных километров мелководных коралловых рифовых экосистем. Коралловые рифы Пуэрто-Рико и связанные с ними экосистемы имеют среднюю экономическую стоимость около 1,1 миллиарда долларов в год. [132]
Коралловые рифы Американских Виргинских островов и связанные с ними экосистемы имеют среднюю экономическую стоимость 187 миллионов долларов в год. [133]
Коралловые рифы Гавайев (например, French Frigate Shoals ) являются основным фактором морского туризма на Гавайях, приносящего 800 миллионов долларов в год, и на них негативно влияет обесцвечивание кораллов и повышение температуры морской поверхности, что в свою очередь приводит к заболеваниям коралловых рифов. Первое крупномасштабное обесцвечивание кораллов произошло в 1996 году, а в 2004 году было обнаружено, что температура морской поверхности неуклонно растет, и если эта тенденция сохранится, обесцвечивание будет происходить чаще и сильнее. [134]
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )