Blaknięcie raf koralowych (bielenie koralowców)

Blaknięcie (wybielanie) koralowców jest bezpośrednim skutkiem wzrostu średniej temperatury mórz i oceanów, czego przyczyną jest globalne ocieplenie klimatu. Potwierdzają to liczne badania, analizy i konsensusy ekspertów. Powtarzalność i siła blaknięcia zależy wprost od długości i siły stresu temperaturowego. Wystarczy kilka tygodni w temperaturze kilka stopni większej od normalnej aby doszło do rozpoczęcia procesu blaknięcia.

W skali światowej, ocenia się, że około 1/3 raf doświadcza stresu temperaturowego powodującego blaknięcie rzadziej niż raz na dekadę, 1/3 raz lub dwa razy na dekadę, 1/3 częściej niż 2 razy na dekadę. Średnio były to 4 epizody na 28 lat. Średni przyrost temperatury mórz gdzie znajdują się rafy wynosi ok. 0,2°C na dekadę, przy czym najszybszy odnotowano w Morzu Czerwonym, a najwolniejszy u wybrzeży Australii. Jedyny obszar, gdzie odnotowano spadek średniej temperatury to region na północ od Wielkiej Bahamy.

Modele klimatyczne wskazują, że do 2050 roku rafy będą co roku poddawane stresowi temperaturowemu powodującemu blaknięcie.

Pierwszy raz w naturze odnotowano blaknięcie raf koralowych w 1911 roku. Według badań w skali globalnej ok. 97% raf na świecie doświadczyło bielenia, w tym 60% w stopniu poważnym. Ostatnie masowe blaknięcie z 2017 roku było najpoważniejszym i najdłużej trwającym. Poważnie dotknęło Wielką Rafę Koralową. Ponad 60% koralowców wyblakło zupełnie, 10% rafy nie było ani trochę objęte zjawiskiem, a pozostałe 90% zostało w jakimś stopniu nim dotknięte.

Podstawowe informacje

Zwierzęcy, roślinny i mineralny świat raf koralowych jest jednym z naturalnych cudów świata i domem dla 3 mln gatunków, w tym ponad ¼ wszystkich gatunków ryb. Od zasobów raf koralowych uzależnione jest życie 30 milionów mieszkańców wysp i wybrzeży. Wiele gatunków jest optymalnie dostosowanych do warunków w jakich żyją i wszelkie większe zmiany w środowisku stanowią dla nich poważne zagrożenie. Dotyczy to szczególnie raf koralowych które ze względu na delikatne mechanizmy symbiozy między koralowcami i glanami są szczególnie wrażliwe na drobne zmiany temperatury wody i wzrost zakwaszania wód.

Glony dostarczają koralowcom tlen i pożywienie a te w zamian dają im składniki odżywcze i ochronę. Jeśli jednak robi się zbyt ciepło glony nie mogą wyprodukować cukru. Wystarczy wzrost temperatury o 1°C, by polipy koralowca zaczęły pozbywać się glonów traktowanych w tej sytuacji jako nieprzydatne nieroby. Efektem tego jest blaknięcie raf i obumieranie koralowców. Przy wzroście temperatury o 2°C wymieranie koralowców staje się powszechne.

Jak stwierdza raport australijskiej agencji rządowej opiekującej się Wielką Rafą Koralową, całościowe prognozy dla rafy są niedobre, a katastrofalnych zniszczeń ekosystemu nie da się już uniknąć. Wielka Rafa Koralowa jest zagrożona globalnym ociepleniem klimatu i nie tylko ona.

Przyszłość jest przerażająca. Nie ma nadziei, aby rafy dotrwały nawet do połowy stulecia w jakiejkolwiek formie przypominającej to, co dziś uważamy za rafy koralowe. Jeśli – a właściwie, kiedy – odejdą, zabiorą ze sobą około jednej trzeciej światowej bioróżnorodności morskiej. Zadziała efekt domina. Kiedy przestaną działać rafy, padną też inne ekosystemy. To droga do scenariusza masowego wymierania, kiedy większość życia, szczególnie morskiego życia tropikalnego, ulegnie zagładzie.

mówi Charlie Veron, australijski biolog morski, powszechnie uważany za najwybitniejszego na świecie eksperta od raf koralowych

Niekorzystne zmiany w ekosystemach raf koralowych to zwiastun bezprecedensowych zmian w faunie i florze oceanicznej. Nadmierne połowy (przełowienie, przyłów) doprowadzą w końcu do stworzenia środowisk prawie całkowicie pozbawionych gatunków odławianych komercyjnie, oraz drapieżników, pozostawiając jedynie małe gatunki oportunistyczne. Tak zdegradowany ekosystem nie będzie już wiarygodnym i stabilnym źródłem żywności, co zagrozi całym społecznościom, szczególnie w biednych krajach.

W związku ze wzrostem ilości spływających rzekami nawozów i odpadów przemysłowych coraz liczniejsze i coraz większe będą tzw. martwe strefy. Ocieplający się ocean i wzrastające emisje gazów cieplarnianych zakwaszające jego wody nasilą presję na pozostałe rafy. Na koniec światowe ekosystemy oceaniczne mogą doświadczyć masowego wymierania gatunków, prowadzącego do poważnej utraty bioróżnorodności. To przyszłość, w której oceanami będą rządzić mikroby i meduzy.

Te przewidywania mogą wydawać się ekstremalne, jednak trudno wyobrazić sobie, jak bez fundamentalnych zmian w naszych działaniach mogłoby do nich nie dojść.

dodatkowe informacje:
Dwutlenek węgla
Martwe strefy
Zakwaszenie wód

Mechanizm bielenia koralowców

Stres termiczny powoduje zaburzenie symbiozy między koralowcami a glonami z rodzaju zooksantelli, nadającymi koralowcom kolory. Dochodzi do uszkodzenia spójności układów lipidów w membranach tylakoidowych zooksantelli, co zaburza i przerywa fotoukład II glonów. Powoduje to nadprodukcję wolnych rodników tlenu i kwasu azotowego, a potem do uszkodzenia glonu i/lub koralowca na poziomie komórkowym. W końcu symbiont zostaje wydalony przez gospodarza.

Stopień blaknięcia i końcowy kolor są cechą gatunkową. Na przykład koralowce z rzędu madreporowych muszą stracić 50% lub więcej symbiontów, aby blaknięcie było widoczne gołym okiem. Ponieważ koralowce mogą być zamieszkiwane również przez inne barwiące glony i posiadać również inne barwniki, wyblakły koralowiec może przybierać również inne barwy niż białą.

Dyskusyjny pozostaje mechanizm obronny polegający na zmianie gatunków zooksantelli u koralowców po przebytym blaknięciu. Obserwowany był on po niektórych epizodach blaknięcia u niektórych gatunków lub w eksperymentach.

Fotoukład II
to pierwszy kompleks białek w reakcji fotochemicznej fotosyntezy tlenowej. Zlokalizowany jest w tylakoidach roślin, glonów i sinic. W czasie fotosyntezy, enzymy zbierają fotony światła by wzbudzić elektrony, które są następnie przesyłane przez rozmaite koenzymy i kofaktory by zredukować plastochinon do plastochinolu. Wzbudzone elektrony w efekcie rozkładu wody wymieniane są na jony wodorowe i tlen cząsteczkowy.

dodatkowe informacje:
Fotoukład II

Skutki blaknięcia raf koralowych

Koralowce bez glonów są uszkodzone w sensie fizjologicznym – glony dostarczają ok. 90% składników energetycznych. Stres łagodny lub krótkotrwały powoduje zwykle niewielką śmiertelność. Jednak silny, długotrwały stres temperaturowy powoduje nawet 100% śmiertelność wśród kolonii.

Osłabione, wyblakłe koralowce:

• są podatniejsze na choroby np. zakażenia bakteryjne, zachorowalność na nowotwory
• są zagrożone skolonizowaniem przez inne gatunki np. algi
• wolniej się rozmnażają – dochodzi do zaburzeń procesu embriogenezy, zwiększa się odsetek niepłodnych polipów, maleje liczba jajeczek, obserwowalny jest efekt Alleeego
• wolniej rosną – również po odzyskaniu glonów
• podłoże zajęte przez martwą kolonię koralowców nie nadaje do zasiedlenia przez nowe larwy przez dziesięciolecia
• wyblakłe rafy stanowią gorsze środowisko dla gatunków w niej mieszkających
• dostarczają mniej dóbr społecznościom ludzkim z nich korzystającym

Koralowce tworzące rafy egzystują blisko swoich górnych limitów tolerancji temperatury, zasiedlając płytkie, silnie naświetlone wody strefy eufotycznej. Dlatego też blaknięcie najczęściej powodowane jest wzrostem temperatury tych wód. Innymi czynnikami, rzadziej powodującymi blaknięcie jest ekspozycja na wodę o zbyt niskiej temperaturze lub ekspozycja na cyjanki. Takie samo działanie przypisuje się też nadmiernemu nasłonecznieniu w paśmie widzialnym i UV (z uwagi na to koralowce często zawierają różne pigmenty pochłaniające ultrafiolet, jak aminokwasy zbliżone do mykosporyny, mycosporine-like amino acids, MMA).

Lokalne warunki, wystąpienie długiego okresu zachmurzenia, burz, deszczów, może powodować mniejsze ocieplenie wody i przyczynić się do ograniczonego terytorialnie zmniejszenia lub niewystąpienia blaknięcia. W przypadku takich archipelagów, jak Samoa – jedno z cieplejszych miejsc, gdzie występują rafy – przypuszcza się, że znaczne falowanie wody powoduje jej lepsze mieszanie i chłodzenie. Ze słabszym blaknięciem korelują również: większa głębokość, zacienienie, szybszy przepływ wody, obfitość składników odżywczych w wodzie. Najbardziej narażone na blaknięcie są więc rafy położone płytko, dobrze nasłonecznione, z wolno płynącą wodą, czyli laguny.

Osłabienie i obumieranie koralowców niesie szereg skutków dla biocenozy i biotopu ekosystemu rafy. W ciągu kilkunastu dni występowania takiego stanu można zaobserwować znaczne zwiększenie śmiertelności różnych gatunków zwierząt żyjących w rafach (pasożyty, pierwotniaki, widłonogi, płazińce, wąsonogi, dziesięcionogi, ryby) lub zmianę nawyków żywieniowych albo opuszczanie przez nie rafy (co zwiększa również ich śmiertelność). Odpowiada za to zmniejszona dostępność pożywienia: śluzu zwierzęcego, detrytusu i mikroorganizmów, których niektóre gatunki bywają ściśle powiązane z danymi gatunkami koralowców. Zwykle w ciągu miesiąca wymierają gatunki ryb, dla których koralowiec jest podstawowym pożywieniem (babkowate, garbikowate, jednorożkowate, chetonikowate).

Spadek populacji dotyka również gatunki dla których rafa stanowi schronienie. Zmniejszenie lub zahamowanie przyrostu rafy powoduje zaburzenie równowagi między jej akrecją (tworzeniem) a bioerozją (niszczeniem, głównie przez jeżowce i inne szkarłupnie, gąbki, mięczaki i ryby). Niejednokrotnie nasilona bioerozja nie pozwoliła na odtworzenie się raf i doprowadziła do całkowitego rozłożenia w ciągu 5–15 lat, jak na przykład populacja koralowca Acropora w Zatoce Perskiej po wyblaknięciu w 1996 roku..

Samo wydalanie glonów przez koralowce może być obfite, co w połączeniu z wyżej wymienionymi migrantami i martwymi osobnikami, przyciąga gatunki oportunistycznej, jak wargaczowate czy luszczowate.

Zasada Alleego
to zasada ekologiczna sformułowana w roku 1931 przez Wardera C. Alleego, który twierdził, że zarówno przegęszczenie, jak i niedogęszczenie populacji zwierzęcych może działać na nie ograniczająco i że korzystna jest skupiskowa struktura przestrzenna.

Obserwacje blaknięcia

Naturalnie występujące blaknięcie spowodowane kilkunastoma dniami ciepłej, bezwietrznej pogody, zaobserwowano po raz pierwszy na archipelagu Dry Tortugas, na południe od Florydy w 1911 roku. Eksperymenty związane z blaknięciem koralowców w podwyższonych temperaturach przeprowadzano podczas ekspedycji naukowej do Wielkiej Rafy Koralowej w latach 1928–1929. Pierwsze próby opisu ilościowego zjawisko podjęto w latach 70. XX wieku

Obserwowanie i śledzenie blaknięcia nie jest łatwe z uwagi na mnogość utrudniających to czynników fizycznych (położenie pod wodą, ograniczenia instrumentów badawczych) i fizjologicznych (różnice między gatunkami, rozległość kolonii). Blaknięcie obserwuje się przy pomocy zespołów nurków i odpowiednich skal blaknięcia. Metodami zdalnymi są kamery na łodziach, obserwacje lotnicze i satelitarne (w tym spektroskopowe). Połączenie tych ostatnich, satelitarnych i spektroskopowych, dzięki rosnącej rozdzielczości przestrzennej, odgrywa od początku XXI wieku coraz większą rolę, umożliwiając częsty monitoring dużych połaci wody z dokładnością pozwalającą stwierdzać stan zdrowia koralowców. W badaniu blaknięcia nie sprawdzają się metody akustyczne.

Ilość doniesień o blaknięciu raf wzrosła gwałtownie w latach 80. XX wieku. Według badań o skali globalnej, przeprowadzonych metodami telemetrycznymi (satelitarnymi), ok. 97% raf na świecie doświadczyło stresu temperaturowego, w tym 60% w stopniu poważnym. W pierwszej dekadzie XXI wieku częstość blaknięcia potroiła się w stosunku do połowy lat 80. XX wieku. Mimo ograniczonych możliwości badania minionych epizodów, szereg prac wskazuje (np. wiążąc blaknięcie ze spowolnieniem wzrostu i zmianami strukturalnymi w szkieletach koralowców), że przed latami 80. XX wieku blaknięcie było zjawiskiem rzadkim.

Udokumentowane epizody blaknięcia raf w latach 1979–2017:

• 1979-80 Wielka Rafa Koralowa
• 1982-83 Wschodni Pacyfik, Indonezja, Tokelau, Panama, Galapagos, Moorea, południowa Japonia
• 1984 Moorea
• 1986-87 Wielka Rafa Koralowa, Moorea, Karaiby, Galapagos
• 1988 Morze Andamańskie
• 1989 Jamajka
• 1990 Jamajka
• 1991 Moorea, Morzez Andamańskie
• 1992-93 Galapagos, Wielka Rafa Koralowa
• 1994 Pacyfik, wschodnia Afryka, Wielka Rafa Koralowa, Moorea
• 1996 Zatoka Perska, Hawaje
• 1997–98 zasięg globalny – wzrost temperatury wody wzmocniony był efektem El Niño
• 2000 południowa Afryka, Wyspa Wielkanocna
• 2002 zasięg globalny (Wielka Rafa Koralowa, Zatoka Perska, Hawaje) – wzrost temperatury wody wzmocniony był efektem El Niño
• 2005 wschodnie Karaiby, południowa Afryka
• 2006 Wielka Rafa Koralowa
• 2007 Iran
• 2014–2017 zasięg globalny – najdłuższy epizod, który dotknął ok. 70% raf na świecie

Wbrew początkowym hipotezom nie stwierdzono aby czystsza woda pomagała koralowcom i zmniejszała blaknięcie. Nie zmierzono również statycznie istotnych różnic w blaknięciu raf na obszarach chronionych i niechronionych. Różne gatunki koralowców różnie reagują na stres temperaturowy, ale efekt ten jest wyraźny jedynie przy krótkich/słabych epizodach blaknięcia. Silny stres nie jest już gatunkowo selektywny i równie silnie dotyka niemal wszystkie gatunki.

Każdy z epizodów blaknięcia różnił się zasięgiem. W przypadku Wielkiej Rafy Koralowej w 1998 wystąpiło ono głównie w regionach nadbrzeżnych, dotykając najciężej środkowe i południowe części rafy. Objęło w różnym stopniu 55% rafy. Stres temperaturowy mieścił się w granicach 1–8 DHW.

W 2002 blaknięcie objęło więcej regionów (58% koralowców blakło w jakimś stopniu), w tym te centralne obszary, które nie wyblakły w 1998 roku. Wówczas ponad 30% raf doświadczyło stresu temperaturowego w zakresie 8–16 DWH. Dotknęło ono również koralowce nie tworzące raf np. w Morzu Śródziemnym.

Ostatnie blaknięcie było najpoważniejsze i najdłużej trwające. Najsilniej wystąpiło na 1000-kilometrowym odcinku północnym, odznaczając się silnym gradientem na osi północ-południe. Ze 171 monitorowanych raf tworzących Wielką Rafę 85% zostało dotkniętych blaknięciem. Ponad 60% koralowców wyblakło zupełnie. Niespełna 10% rafy nie było ani trochę objęte zjawiskiem. Biorąc pod uwagę łączny zasięg zjawiska, niemal cała Wielka Rafa Koralowa została nim dotknięta. Doznany stres temperaturowy sięgał 15 DWH. Południowa część Wielkiej Rafy została słabiej dotknięta blaknięciem najprawdopodobniej dzięki przejściu burzy tropikalnej po cyklonie Winston w 2016. Ochłodził on tamtejsze wody o kilka stopni Celsjusza. Naukowcy uważają, że Wielka Rafa Koralowa najpewniej już nigdy nie wróci do stanu sprzed tego blaknięcia.

Degreee Heating Week (DHW)
to umowna skala (której jednostką jest °C-tydzień), określająca, jak długo i o ile stopni woda była cieplejsza od rocznej średniej temperatury maksymalnej.

Regeneracja i odtwarzanie raf koralowych

Nie powstała jeszcze żadna globalna ocena dotycząca regenerowania się raf po blaknięciu. W 2004 w badaniu Status of Coral Reefs of the World (240 źródeł danych z 98 krajów) stwierdzono, że po masowym blaknięciu z 1998 roku około 40% raf odtworzyło się lub nadal się odtwarza.

Zmierzone tempa odtwarzania różnią się zależnie od terytorium (najszybsze w basenie Oceanu Indyjskiego; ujemne – dalsza erozja – na zachodnim Atlantyku), gatunku i innych czynników. W niektórych regionach jak Malediwy, odtwarzanie się rafy można było stwierdzić już po 2 latach. W innych rejonach jak Galapagos, nie odnotowano go przez 20 lat. Do najczęściej przeżywających gatunków należą te z rodzaju Porites. Do najczęściej obserwowanych w przypadku regeneracji rafy należą rodzaje: Acropora, Pocillopora, i Porites. Często dochodzi do zamiany gatunków w porównaniu do stanu sprzed wymarcia kolonii, ale nie ma tu wyraźnego schematu.

Za największą przeszkodę w odtwarzaniu się rafy uważa się nie samo zjawisko blaknięcia, ale długotrwałe efekty które ono powoduje – spowolnione rozmnażanie, podatność na choroby i drapieżniki, zwiększoną bioerozję. Ta ostatnia może powodować, że nawet w przypadku rozmnażania się ocalałych koralowców, larwy nie będą mogły zasiedlić połaci zniszczonej rafy.

źródło: materiały prasowe
Blaknięcie raf koralowych, autorzy, licencja CC BY SA 4.0
Fotoukład II, autorzy, licencja CC BY SA 4.0
Mit: Globalne ocieplenie, nawet jeśli będzie, wcale nie będzie takie złe, naukaoklimacie.pl
Zasada Alleego, autorzy, licencja CC BY SA 4.0

⛈️ Zmiany klimatu – dodatkowe informacje:
carbon offset, dekarbonizacja, denializm klimatyczny (zaprzeczanie globalnemu ociepleniu), depresja klimatyczna (ekolęk, lęk klimatyczny), fakty i mity klimatyczne, handel emisjami CO2, hipoteza pistoletu metanowego, naturalna zmienność klimatu, neutralność klimatyczna, neutralność węglowa, odnawialne źródła energii, rekompensata węglowa, sekwestracja CO2, ślad ekologiczny, ślad węglowy, ślad wodny, węglowy rezerwuar, zielona transformacja energetyczna, zielony rozwój, zrównoważony rozwój

🌡️ efekt cieplarniany, gazy cieplarniane, globalne ocieplenie
dwutlenek węgla, freony (chlorofluorowęglowodory CFC), metan, ozon, podtlenek azotu

międzynarodowe organizacje, petycje, protokoły, umowy:
Europejski System Handlu Emisjami (EU ETS), Europejski Zielony Ład, funduszu Loss and Damage, Green Climate Fund, Konferencje Stron COP (Conferences of the Parties), Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC), Petycja Oregońska, Porozumienie Paryskie, Protokół z Kioto, Ramowa konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (United Nations Framework Convention on Climate Change – UNFCCC, FCCC)

zagrożenia ekologiczne związane z zmianami klimatu:
blaknięcie (bielenie) raf koralowych, El Niño, ekstremalne zjawiska, gatunki zagrożone wyginięciem, geoinżynieria klimatu, gwałtowne zmiany pogody, huragany, kwaśny deszcz, La Niña, miejska wyspa ciepła, migracje gatunków, migracja ludności, ocieplenie oceanu, odtlenienie oceanu, osuwiska i tsunami, otwarcie nowych szlaków handlowych, paliwa kopalne, podtopienia, powodzie, punkty krytyczne w ziemskim systemie klimatycznym, pustynnienie, redukcja morskiej pokrywy lodowej (zmniejszenie zasięgu i frekwencji lodu morskiego), sprzężenia zwrotne w ziemskim systemie klimatycznym, straty ekonomiczne, susza, topnienie lodowców i lądolodów, topnienie lodu morskiego, topnienie wiecznej zmarzliny, ubożenie (utrata) różnorodności biologicznej, wydłużony okres wegetacyjny roślin, wylesianie (deforestacja), wymieranie gatunków, wzrost poziomu mórz i oceanów, wzrost śmiertelności, zakwaszenie wód (rzek, jezior, mórz i oceanów), zmniejszony dopływ słodkiej wody, zanieczyszczenie powietrza, zanieczyszczenie środowiska, zmiana (modyfikacja) cyrkulacji atmosferycznej, zmiana cyrkulacji termohalinowej (zaburzenie cyrkulacji oceanicznej), zwiększenie produkcji rolnej, zwiększenie powierzchni tundry w Arktyce, zwiększony zasięg występowania wektorów przenoszących zakaźne drobnoustroje (rozprzestrzenianie się chorób)

🧠 Wiedza ekologiczna – dodatkowe informacje:
aforyzmy ekologiczne, biblioteka ekologa, biblioteka młodego ekologa, ekoprognoza, encyklopedia ekologiczna, hasła ekologiczne, hasztagi (hashtagi) ekologiczne, kalendarium wydarzeń ekologicznych, kalendarz ekologiczny, klęski i katastrofy ekologiczne, największe katastrofy ekologiczne na świecie, międzynarodowe organizacje ekologiczne, podcasty ekologiczne, poradniki ekologiczne, (nie) tęgie głowy czy też (nie) najtęższe umysły, znaki i oznaczenia ekologiczne

🤝Dziękuję, że przeczytałaś/eś powyższe informacje do końca. Jeśli cenisz sobie zamieszczane przez portal treści zapraszam do wsparcia serwisu poprzez Patronite.

☕ Możesz również wypić ze mną wirtualną kawę! Dorzucasz się w ten sposób do kosztów prowadzenia portalu, a co ważniejsze, dajesz mi sygnał do dalszego działania. Nad każdym artykułem pracuję zwykle do późna, więc dobra, mocna kawa wcale nie jest taka zła ;-) 💪☕

🔔 Zapisz się na Newsletter i otrzymuj email z ekowiadomościami. Dodatkowo dostaniesz dostęp do specjalnego działu na stronie portalu, gdzie pojawiają się darmowe materiały do pobrania i wykorzystania. Poradniki i przewodniki, praktyczne zestawienia, podsumowania, wzory, karty prac, checklisty i ściągi. Wszystko czego potrzebujesz do skutecznej i zielonej rewolucji w twoim życiu. Zapisz się do Newslettera i zacznij zmieniać świat na lepsze.

Chcesz podzielić się ciekawym newsem lub zaproponować temat? Skontaktuj się pisząc maila na adres:
✉️ informacje@wlaczoszczedzanie.pl

🔍Więcej ciekawych informacji znajdziesz na stronie głównej portalu Włącz oszczędzanie