En oceanograf vid University of Rhode Island som ledde sin första forskningskryssning i södra Stilla havet upptäckte en överraskning när hennes fartyg tittade under vattnet i den polynesiska nationen Tonga.
Medan han var där 2022 för att undersöka undervattensbiologi som lever runt varma djuphavskällor i regionen, fick Roxanne Beinart, professor vid URI:s Graduate School of Oceanography, reda på att hela den lokala havsbotten runt området var täckt av aska på grund av Hunga vulkanutbrott som hade ägt rum bara några månader tidigare, och decimerade de djurpopulationer som lever där.
Beinart, en mikrobiolog, fokuserar normalt på små mikrober och varelser som är i handstorlek. Plötsligt var hennes fokusområde fältstorlek och hon fick en primer i vulkanisk aktivitet när hon hittade sin studieplats täckt av aska från vulkanens utbrott, till och med 1,5 mil under vattnet.
Eruptiv aktivitet vid vulkanen Hunga började i december 2021 och slutade med en rekordstor explosion som skickade en plym av material så högt som 56 miles i januari 2022. Effekten av utbrotten kändes upp till 50 miles away, med vågor som vandrade till och med vidare, så långt som till Sydamerika och Kalifornien. Beinart besökte webbplatserna bara tre månader senare, i april 2022.
Medan forskare analyserade effekterna av utbrottet vid havsnivån och runt om i världen, hade Beinart seglat till området på en länge försenad forskningsexpedition. Den april genomförde Beinarts team en serie fjärrstyrda fordonsdyk vid sex hydrotermiska ventilationsfält i Lau-bassängen.
Beinart sammanfattade sina resultat i en artikel publicerad i Communications Earth and Environment .
Även om massdödlighet för marina djur på grund av vulkanisk askavsättning har setts tidigare - i fossil form - har den sällan dokumenterats i realtid. Beinart och hennes team samlade in videofilmer för att få inblick i askavlagringar på havsbotten.
Med explosiv kraft som uppskattas överträffa en atombomb, hade utrotningshotade och sårbara arter som lever på vulkanens hydrotermiska undervattensöppningar (varma källor i djuphavet) liten chans att överleva. Populationer av musslor och sniglar hade tidigare trivts på platsen men släcktes av den resulterande askan som täckte regionen. Andra djur, som krabbor och räkor, verkade klara sig bra, överraskande nog.
De grundarter som lever på ventilerna är beroende av bakterier för huvuddelen av sin näring och kunde helt enkelt inte överleva i den plötsligt förändrade och förändrade miljön. Efter utbrottet var det aktiva ventilationsfältet (Tow Cam) med den största askavlagringen, som på sina ställen var nästan fem fot djupt, nästan helt utan liv; tomma snigel- och musselsnäckor skräpade ner området.
Ytterligare observationer av de påverkade ventilationsfälten kan utöka forskarnas kunskap om naturliga störningar i sådana ekosystem och mekanismerna genom vilka sådana system återhämtar sig, sa Beinart. Sådana observationer kommer att ge viktiga insikter om motståndskraften hos djuphavsekosystem.
Mikroberna Beinart-studier finns nästan överallt - på oss, i vår tarms mikrobiom, i naturen, i havet. Hon har gjort oceaniska mikrober till sitt fokus.
"Samspelet mellan djuret och bakterierna fascinerar mig", säger hon. "Det är ett coolt förhållande."
Beinarts arbete kunde ha tagit henne i många riktningar, men hon tog sig till den marina världen och slutligen till URI:s Graduate School of Oceanography för att utforska mikrober i den marina miljön.
Djuphavsmiljön är en de flesta aldrig ser, och hon får fortfarande en laddning av att avslöja dess djup:"Jag tycker ofta att det är som en främmande värld. Det är spännande att vara en del av. Du känner att du besöker en annan planet ."
Den här forskningsresan lät vänta på sig, säger Beinart. Den ursprungliga expeditionen till Stilla havet flyttades om från början av covid-19-pandemin, försenad från dess första planerade segling i april 2020.
När utbrottet inträffade hade hon en unik möjlighet att studera biologin hos de organismer som lever på platsen, för att se hur de skulle reagera på dramatiska miljöförändringar.
Askan som hon upptäckte täckte forskningsfältet var en överraskning, inte något hon normalt ser i sin studie av djuphavsekosystem. Askan täckte området, nästan som undervattenssnö. Med det oväntade tillskottet av ett så ovanligt element i sin forskningsmiljö, och så mycket av det, var skeppets biologiteam snabbt tvunget att fastställa det bästa sättet att studera det.
"Vi var tvungna att ta reda på saker och ting på plats", säger Beinart och noterar att forskare är vana vid att anpassa sig snabbt på fartyg.
"Det är mycket tänkande i farten i forskningsfartygsmiljön, oavsett om du har att göra med väderförseningar eller tekniska problem. Det är mycket arbete just nu. Det är en av de saker jag gillar mest med den här typen av oceanografiska forskning. Det är lite av en adrenalinkick, och en riktig laginsats med den här typen av vetenskap, verkligen helt och hållet kreativt tänkande."
Beinart sa att hon var tacksam för bra internetuppkoppling, så hon kunde rådgöra med kollegor som GSO:s Adam Soule och Katie Kelley. Beinart tog också in Andrew Davies, som specialiserat sig på speciell videoanalys, för att hjälpa till att analysera bilderna hon samlade in.
Även om utbrottet var förödande var det en helt naturlig händelse, så det fanns en viss tröst att detta inte var en människoskapad händelse, sa Beinart. Men det var fortfarande svårt att se.
"Efter att ha lärt känna den här delen av världen var förödelsen hjärtskärande att bevittna, även om det var en naturlig händelse", säger Beinart. "Det här enorma, täta ekosystemet var nästan helt borta. Det var bara en fullständig förödelse."
Hon har ingen aning om hur organismerna där kommer att klara sig när de återvänder på sin nästa expedition till regionen. Då kommer hon att kunna se hur askan har förändrats över tiden och hur återhämtningen ser ut.
Beinart säger att studier av regionen är viktiga för att förstå den naturliga störningen av marina ekosystem och förutsäga effekterna av störningar som orsakas av människor som djuphavsbrytning på dessa unika havsbottenhabitat.
Mer information: Roxanne A. Beinart et al, Hydrotermiska ventilationssamhällen på djupa havsbotten begravda av vulkanaska från Hunga-utbrottet 2022, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01411-w
Journalinformation: Kommunikation Earth &Environment
Tillhandahålls av University of Rhode Island
