Korallrev upprätthåller marint liv över hela världen och skyddar dess sårbara kustlinjer. Men reven är alltmer hotade, främst på grund av föroreningar och stigande havstemperaturer. Forskare, inklusive American Universitys Kiho Kim tävlar på klockan för att bedöma den verkliga omfattningen av skadan innan den blir oåterkallelig. I dag, ny teknik gör det möjligt att se inuti koraller, att undersöka skelettkärnorna för förödelse orsakad av människor.

Kim och hans teammedlemmar är bland de första att använda en ny kemisk teknik för att studera korallskelett för att dokumentera effekterna av mänsklig aktivitet. En ny studie publicerad i Marine Pollution Bulletin förklarar hur de gjorde det i det amerikanska territoriet Guam, en liten önation som genomgår dramatiska ekologiska förändringar.

"Denna studie ger oss en känsla av hur stora förändringarna har varit under de senaste 60 åren och hur befolkningstillväxten leder till nedbrytningen av reven, " sa Kim.

Forskarna arbetade med koraller på östra sidan av ön, i Togchaflodens vattendelare, där ett samhälles avloppsverk dumpar avloppsvatten i floden som sedan rinner nedströms till kustnära korallrev. Togcha-revet förorenas av kväve som härrör från avloppsvatten från anläggningen och septiktankens utflöden. Korallsjukdom är utbredd.

I Guam, som i många önationer, den största föroreningen är kväve från avloppsvatten, på grund av dålig avloppsvatteninfrastruktur. Guams avloppsanläggningar är gamla, avloppsvatten inte behandlas enligt högsta standard, och vattenprover visar rutinmässigt avloppsvatten i mängder högre än statliga nivåer som fastställts för säkra rekreationsvatten i sötvatten och marina miljöer.

Att ta reda på hur mycket kväve som härrör från avloppsvatten bidrar till korallrevets nedbrytning är utmanande men viktigt. Forskare måste ta hänsyn till andra stressfaktorer som påverkar koraller, både naturligt och mänskligt skapat, som väderfenomenet El Nino och överfiske. Den information som forskarna samlar in kan hjälpa till att förutsäga vad som komma skall för framtidens rev.

Detta är särskilt viktigt för Guam, där öns befolkning, för närvarande 160, 000, beräknas växa med uppskattningsvis 40, 000. Denna tillströmning kommer att inträffa när amerikanska marinsoldater och deras supporttjänster flyttar från Japan. Även om marinsoldaterna ännu inte har flyttat, USA:s regering arbetar med planer, enligt senaste nyhetsrapporter. http://www.guampdn.com/story/news/2017/04/27/military-buildup-presses-while-cautious-historic-properties/100965786/

Ny teknik

Korallrev är bland de mest mångsidiga ekosystemen i världshaven. Samhällen är beroende av dem för mat, för fiskarna som lever i dem, och för turismen. De är stressade som aldrig förr. Många rev tar längre tid att återhämta sig från blekningshändelser, som uppstår när varmt vatten eller föroreningar undergräver korallens förmåga att föda. Korall blir vit och blir mer mottaglig för sjukdomar. Nyligen, Forskare upptäckte att hela delar av Australiens Stora Barriärrev var döda på grund av varma vattentemperaturer.

När koraller växer, de lägger ner lager av skelett på samma sätt som trädringar växer med tiden. När vattnet blir varmt på grund av klimatförändringar, forskare undersöker dessa lager för att förstå temperaturförändringar på koraller. Nu kan forskare studera korallskikten för kväveföroreningar genom att använda en ny kemisk teknik, utvecklad av forskare vid Princeton, vilket möjliggör mer exakt stabil isotopanalys av korallskelett. Kim och hans kollegor extraherade ett enda skelett från en koloni av massiva koraller nära Togchaflodens mynning, i vatten cirka sex meter djupt.

Kväveföroreningarna som forskarna registrerade från skelettet korrelerar med Guams befolkningsökning under de senaste 60 åren. Bara mellan 1960 och 1980, Guams befolkning tiodubblades.

Korallskelettkärnan extraherades med hjälp av en 5,5 cm bred, ihålig, borr med diamantspets. I det här fallet, Kim och hans teammedlemmar använde en högtrycksluftborr ansluten till en scubatank för att ta bort en kärna som var 70 cm lång. Att borra kan låta hårt, men det skadar inte korallen.

Efter att ha extraherat kärnan, som inte kommer att läggas tillbaka, forskare täckte hålet med en cementplugg. De observerade senare korallen och fann korallvävnad växande över pluggen, vilket tydde på att korallens hälsa inte hade skadats.

Konfronterar korallrevets nedgång

Även om klimatförändringarna kräver åtgärder på global nivå, föroreningar är en lokal fråga som kan hanteras bättre infrastruktur och politik, sa Kim. Minskande av kväve är avgörande för att bevara ekosystemet av mangrove, sjögräs och koraller i Guams kustvatten.

"Korallreven på Guam står inför de samtidiga utmaningarna med flera – och ibland motstridiga – användarbehov och effekter från sjunkande vattenkvalitet. Ändå är de fortfarande av avgörande betydelse för Guams ekonomi, " sade Kim. "Denna situation är gemensam för tropiska öar över hela världen. Lärdomar om att hantera dessa utmaningar kan ge vägledning för andra öar i regionen."

"Liv och död för ett avloppsreningsverk registrerat i ett korallskelett δ15N rekord, " är författad av Nicholas N. Duprey, Xingchen T. Wang, Philip D. Thompson, Jeffrey E. Pleadwell, Laurie J. Raymundo, Kiho Kim, Daniel M. Sigman och David M. Baker.