Produktivitet hotspots i et ellers næringsfattig hav. Høye overflod av plankton-å spise fisk på et korallrev i Indo-Stillehavet. Zafer Kizilkaya, CC BY-SA

Det var Charles Darwin, nesten 200 år siden, som først spurte hvordan det kunne være at korallrev kunne blomstre i relativt ufruktbare deler av Stillehavet. Denne kongressen ble senere kjent som Darwins paradoks.

En studie publisert denne uken i Nature Communications bidrar til å svare på hvordan koral oaser kan eksistere i oceaniske ørkener.

Den enkle forklaringen er tilstedeværelsen av mikroskopiske akvatiske planter kjent som fytoplankton. Det mer kompliserte, vitenskapelige svaret - som spør hvorfor koralløyene er så produktive hotspots - er kjent som Island Mass Effect (IME).

Funnene i den nye studien gir forskere som studerer havfiskeri og habitater med viktig innsikt i hvordan korallrev øysystemer kan være så produktive, og fungere som hotspots av artsmangfold som i sin tur bidrar til å fylle fiske og gi kystbeskyttelse. Denne kunnskapen kan bidra til å informere havforvaltningsplaner, særlig ettersom økosystemer reagerer på klimaendringer.Illustrasjon av Island Mass Effect fra den nye studien publisert i Nature.

The Island Mass Effect (IME)

IME, først beskrevet ved University of Hawaii botanist Maxwell S. Doty og kolleger, er et fenomen der veksten av fytoplankton er forbedret nær øya-rev økosystemer.

Hittil har alle studier som prøver å forklare årsakene til IME blitt gjort over små, geografisk begrensede områder, for eksempel en enkelt øy eller korallrevgruppe.

Det er her Nature Communications Papirs hovedforfatter, Jamison Gove fra National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), og hans kolleger kommer inn.

Deres nye studie er den første som beskriver IME over omfanget av et helt hav og diskuterer rollen til både naturlige og menneskelige øypopulasjoner på fytoplanktonvekst.

Laget målte bare hvor mye fytoplankton vokste rundt små øyer og atoller på to måter. De brukte satellittbilder i løpet av et tiår og direkte skipbaserte undersøkelser for å bekrefte at bildestimatene deres var korrekte.

IME ble funnet å være nær-allestedsnærværende, med 91 prosent av koraløkosystemene studert som demonstrerer fenomenet, noen viser så mye som 86 prosent mer fytoplanktonbiomasse sammenlignet med nærliggende havområder.

Med andre ord, fytoplankton-coral-øyepotene som var omgitt av urene landskap, var landskapene nesten overalt laget så.

Den høyere fytoplanktonveksten rundt koralløyene er forårsaket av næringsstoffer som skyldes nedbrytende revdyr, Oppstrømning av næringsrike, kaldere vann mot overflaten, blandingseffekter av bølger og strømmer, og sedimentering fra land erosjon. Det er også menneskelige avledninger fra jordbruk, byutvikling og avløpsvann, som alle legger til næringsstoffer til kystvann.

Hvem bryr seg om IME eller Darwins paradoks?

Mikroskopisk fytoplankton spiller en stor rolle i havets liv.

Ved å konvertere solens energi til plantevekst, er de en viktig komponent i våre hav og driver strukturen på matnettene og i siste instans globale fiskeutbytter. Mer fytoplankton betyr også mer energirige ressurser for viktige revbyggende organismer som bestemmer arkitekturen av tropiske korallrev, som gir beskyttelse for nærliggende kyster.

Southern Line Islands. Høy produktivitet betyr mer korallvekst og dekning som gir kystbeskyttelse til øya nasjoner og økt biologisk mangfold og overflod. Brian Zgliczynski - Scripps Institutt for Oceanografi, San Diego, CaliforniaØkte nivåer av fytoplankton er imidlertid ikke alltid gode nyheter. Ekstreme nivåer av næringsberikning fra avrinning relatert til landbruk og andre menneskelige aktiviteter har blitt vist å øke fytoplanktonbiomassen til nivåer som kan føre til at sjøbefolkningsstrukturen endres helt. Høye nivåer av næringsstoffer har også ført til massedødelighet av mer følsomme, men viktige arter sammen med undertrykking av revvekst.

Ved å bedre forstå IMEs rolle og dens innvirkning på fiskeriene, så vel som de negative effektene av høyt menneskelig avledet næringsberikelse, kan øyas nasjoner fokusere marine bevaringsarbeid for å sikre at de ikke overbelaster lokale revsystemer forbi slike tipping-punkter.

Fremtiden for koralløyene

Klimaendringene forventes å øke havtemperaturen, noe som vil redusere lavere havproduktivitet ved å endre måten våre havsykler sykler og blander seg rundt på planeten. IME vil derfor være et stadig viktig fenomen for å forstå som vi utvikler planer om å støtte korallrev økosystemer i fremtiden for å unngå stress fra varmere farvann.

For bærekraftig utnyttelse av tropisk fiskeri og fortsatt å stole på korallrev for å beskytte nærliggende menneskelige befolkninger, bør forskning fokusere på å forstå prosessene som gjør koralløyene og atollene til produktivitetspotensialer. Vi må dykke dypere inn i spørsmål Darwin spurte noen 180 år siden mens de søkte på dagens globale hav og forventet fremtidig endring.

Blomstrende produktivitet på Palmyra Atoll, sentrale Stillehavet, øya Mass Effect, bringer enorme fiskebelønninger til et ellers tomt hav. Gareth J Williams, School of Ocean Sciences, Bangor University, Storbritannia

Om forfatteren