«Наше исследование использует компьютерные моделирования, чтобы позволить нам отвечать на вопросы о коралловой биологии, на которую мы не можем ответить в области», сказал Илиана Бомс, адъюнкт-профессор биологии в Университете Государственного университета Пенсильвании и соавторе научно-исследовательской работы. «Информация, которую мы получаем, может помочь прямым усилиям по сохранению для этих жизненных организмов. Без живущих кораллов пляжи разрушили бы с тревожной скоростью – уже есть области в Карибском море, которые теряют метр пляжа год из-за потери рифа.
Рифы обеспечивают среды обитания для одной из самых разнообразных экосистем в мире, и они чрезвычайно экономически важны для рыболовства, прибрежной защиты, туризма, торговли аквариумом, и как источники для новых фармацевтических препаратов. Рифы в восточном Тихом океане, который мы изучаем, особенно важны, потому что они выживают в неприветливых условиях, и понимающий, как они делают это могло быть очень важно, проектируя стратегии сохранения рифа, в то время как климат продолжает изменяться».Исследование, международной командой ученых из Бристольского университета в Соединенном Королевстве, Университета Государственного университета Пенсильвании, Школы Rosenstiel Морской и Атмосферной Науки в Майами, Калифорнийском университете Риверсайд, и Тихоокеанской Морской Экологической Лаборатории Национального управления океанических и атмосферных исследований, будет издано журналом Nature Communications on August 23, 2016.
Исследование использовало современную числовую модель, работает на Бристольском Университете суперкомпьютер BlueCrystal, чтобы отследить рассеивание моделируемых коралловых личинок от 636 мест рифа в Тихом океане. Суперкомпьютер позволил исследователям иметь дело с очень большими вычислительными требованиями, требуемыми явно проверить, впервые, давнюю теорию, что события Эль-Ниньо могли продвинуть дальнее рассеивание коралловых личинок через Тихий океан.
Исследователи использовали моделирования, чтобы определить рифы, которые или являются важными источниками личинок к другим рифам, или очень изолированы от таких источников и поэтому потенциально более уязвимы для беспорядков. Одна такая область – Восточная Тропическая часть Тихого океана, большая площадь, простирающаяся от Нижней Калифорнии на севере к береговой линии Эквадора и Галапагосских островов на юге.
Коралловые рифы в этом регионе были вокруг в течение тысяч лет несмотря на проживание в особенно враждебных окружениях для формирования рифа с ограниченной подходящей береговой линией, прохладными температурами и частыми беспорядками. Восточные рифы Тропической части Тихого океана редко распределены и также очень изолированы, и в самом регионе и от более разнообразных рифов центрального и западного Тихого океана.
«Мы моделировали рассеивание более чем пяти миллиардов образцовых личинок от 636 рифов всюду по центральному и восточному Тихому океану с 1997 до 2011», сказала Салли Вуд, партнер постдиссертации в экосистеме кораллового рифа, моделирующей в Школе наук о Земле в Бристольском университете и соавторе бумаги. «Этот период времени кардинально покрыл ряд океанографических условий – океанский ток очень переменный со временем – включая чрезвычайный Эль-Ниньо 1997-1998. Вопреки теории, что рассеивание на восток может произойти во время событий Эль-Ниньо, мы не нашли такого рассеивания».Как это происходит во всем мире в данный момент во время текущего события Эль-Ниньо, большой Эль-Ниньо в 1997-1998 вытер много кораллов в восточном Тихом океане.
Обычно кораллы приходят в себя после событий как это через комбинацию быстрого увеличения оставшихся в живых и колонизации личинками, которые введены эпизодически током от соседних незатронутых рифов. Однако новое исследование показывает, что коралловые рифы в дальневосточном Тихом океане, отделенном от самых близких рифов на более чем 5 000 км открытого океана, могли быть самостоятельно когда дело доходит до восстановления после массовых событий смертности тех, которые произошли в 1998.
Биологи интересовались этим регионом начиная с Дарвина, который расценил глубокий океан, который отделяет восточный и западный Тихий океан как непроходимый барьер. Несколько из тех же самых разновидностей могут быть найдены с обеих сторон барьера, предположив, что барьер был в какой-то момент нарушен, но не ясно, когда или как часто это происходило, или в какой направление. Генетика обычно используется, чтобы обнаружить связи между населением, измеряя уровень генетической связанности, подобной тесту отцовства. Недавние генетические данные для кораллов указывают, что восточное и западное население некоторых разновидностей было изолировано для, по крайней мере, предыдущих немногих поколений – возможно тысячи лет в долговечных кораллах. «Мы сравнили эти генетические данные с данными о рассеивании личинок, которые мы моделировали», сказал Бомс. «Эти два набора данных выстроились в линию вполне прилично, предположив, что наши моделирования делают хорошую работу по завоеванию, что на самом деле происходит по своей природе».
«Коралловые личинки крошечные и могут выжить максимум для приблизительно 120 дней», сказал Бомс. «Личинки путешествуют, главным образом, океанским током, чтобы установить новые колонии, но из-за их небольшого размера в настоящее время невозможно отследить их через обширные расстояния Тихого океана, чтобы знать, могло ли бы здоровое население кораллов в западном Тихом океане помочь омолодить подкошенное население кораллов в восточном Тихом океане. Впервые, наши компьютерные моделирования, объединенные с генетическими данными, позволили нам проверять, могли ли бы личинки пережить эту поездку».