«В нашем исследовании используется компьютерное моделирование, которое позволяет нам ответить на вопросы о биологии кораллов, на которые мы не можем ответить в полевых условиях», — сказала Илиана Баумс, доцент биологии Университета Пенсильвании и соавтор исследовательской работы. "Информация, которую мы получаем, может помочь направить усилия по сохранению этих жизненно важных организмов. Без живых кораллов пляжи разрушались бы с угрожающей скоростью — в Карибском бассейне уже есть районы, которые теряют метр пляжа в год из-за потери рифов. Рифы обеспечивают среду обитания для одной из самых разнообразных экосистем в мире, и они чрезвычайно важны с экономической точки зрения для рыболовства, защиты прибрежных районов, туризма, торговли аквариумами и в качестве источников новых фармацевтических препаратов. Рифы в восточной части Тихого океана, которые мы изучаем, особенно важны, потому что они выживают в суровых условиях, и понимание того, как они это делают, может иметь решающее значение при разработке стратегий сохранения рифов в условиях продолжающегося изменения климата ».
Исследование, проведенное международной группой ученых из Бристольского университета в Соединенном Королевстве, Государственного университета Пенсильвании, Школы морских и атмосферных наук Розенстила в Майами, Калифорнийского университета в Риверсайде и Тихоокеанского морского экологического управления Национального управления океанических и атмосферных исследований. Лаборатория, будет опубликована в журнале Nature Communications 23 августа 2016 года.
В исследовании использовалась современная численная модель, запущенная на суперкомпьютере BlueCrystal Бристольского университета для отслеживания распространения смоделированных личинок кораллов из 636 рифов в Тихом океане. Суперкомпьютер позволил исследователям справиться с очень большими вычислительными требованиями, необходимыми для явной проверки, впервые давней теории о том, что явления Эль-Ниньо могут способствовать распространению личинок кораллов на большие расстояния через Тихий океан.
Исследователи использовали моделирование для определения рифов, которые либо являются важными источниками личинок для других рифов, либо очень изолированы от таких источников и, следовательно, потенциально более уязвимы для нарушений. Одна из таких областей — восточная тропическая часть Тихого океана, большая территория, простирающаяся от Нижней Калифорнии на севере до береговой линии Эквадора и Галапагосских островов на юге. Коралловые рифы в этом регионе существуют уже тысячи лет, несмотря на то, что они живут в особенно неблагоприятных для образования рифов средах с ограниченной подходящей береговой линией, прохладными температурами и частыми нарушениями. Рифы восточной тропической части Тихого океана распространены редко и также очень изолированы как в пределах самого региона, так и от более разнообразных рифов центральной и западной части Тихого океана.
«Мы смоделировали распространение более пяти миллиардов модельных личинок с 636 рифов по всей центральной и восточной части Тихого океана с 1997 по 2011 год», — сказала Салли Вуд, научный сотрудник по моделированию экосистем коралловых рифов в Школе наук о Земле Бристольского университета и соавтор статьи. "Этот период времени решающим образом охватывал целый ряд океанографических условий — океанические течения сильно меняются во времени — включая экстремальное Эль-Ниньо в 1997-1998 годах. Вопреки теории о том, что во время явлений Эль-Ниньо может происходить распространение на восток, мы не обнаружили такого разгон ".
Как это происходит сейчас во всем мире во время текущего явления Эль-Ниньо, большое Эль-Ниньо в 1997–1998 годах уничтожило множество кораллов в восточной части Тихого океана. Обычно кораллы восстанавливаются после подобных событий за счет сочетания роста выживших и колонизации личинками, которые время от времени приносятся течениями с близлежащих нетронутых рифов.
Однако новое исследование показывает, что коралловые рифы на дальнем востоке Тихого океана, отделенные от ближайших рифов более чем 5000 км открытого океана, могут существовать сами по себе, когда речь идет о восстановлении после массовых смертей, подобных тому, что произошло в 1998 году.Биологи интересовались этим регионом со времен Дарвина, который рассматривал глубокий океан, разделяющий восточную и западную части Тихого океана, как непреодолимую преграду. По обе стороны барьера можно найти несколько представителей одного и того же вида, что позволяет предположить, что в какой-то момент барьер был нарушен, но неясно, когда и как часто это происходило, и в каком направлении. Генетика обычно используется для обнаружения связей между популяциями путем измерения уровня генетического родства, подобно тесту на отцовство.
Последние генетические данные по кораллам показывают, что восточные и западные популяции некоторых видов были изолированы, по крайней мере, в течение нескольких предыдущих поколений — возможно, тысячи лет в долгоживущих кораллах. «Мы сравнили эти генетические данные с данными о расселении личинок, которые мы смоделировали», — сказал Баумс. «Эти два набора данных совпадают довольно хорошо, что говорит о том, что наши симуляции хорошо справляются с фиксацией того, что на самом деле происходит в природе».«Личинки кораллов крошечные и могут выжить максимум около 120 дней», — сказал Баумс. "Личинки путешествуют в основном по океанским течениям, чтобы основать новые колонии, но из-за их небольшого размера в настоящее время невозможно отследить их на огромных расстояниях Тихого океана, чтобы узнать, могут ли здоровые популяции кораллов в западной части Тихого океана помочь омоложению уничтоженных популяции кораллов в восточной части Тихого океана. Впервые компьютерное моделирование в сочетании с генетическими данными позволило нам проверить, смогут ли личинки выжить в этом путешествии ».