En studie publicerad nyligen av ett team av forskare, alumner och studenter från University of Hawai'i vid Manoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) visade att lokala effekter av människor – näringsföroreningar från aktiviteter på land – kan påskynda de negativa effekterna av global havsförsurning på korallreven.

Korallrev tillhandahåller kritiska ekosystemtjänster inklusive livsmedelssäkerhet och strandskydd till kustsamhällen. Dessa tjänster beror till stor del på den mycket komplexa tredimensionella strukturen hos korallreven. För att korallreven ska trivas, förkalkningsorganismer, som koraller, måste bygga revet snabbare än bioeroderande organismer och naturlig upplösning bryter ner revet.

"Det finns en lång historia av att undersöka effekterna av näringsföroreningar och havsförsurning på korallreven, " sa huvudförfattaren Nyssa Silbiger, biträdande professor vid California State University, Northridge och alumn från UH Manoa Hawai'i Institute of Marine Biology (HIMB) vid SOEST. "Dock, lite är känt om hur dessa två stressfaktorer interagerar och påverkar korallrevets ekosystemfunktion."

Tidigare forskning har visat att stressfaktorer associerade med koldioxid från människa (CO ₂ ) utsläpp, som havsförsurning, håller på att flytta korallreven mot nettoförlust, vilket skulle leda till att det tredimensionella ramverket försvinner i framtiden. Den nya studien i Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences visade att näringsföroreningar kan göra korallreven mer sårbara för havsförsurning och påskynda den förutsedda övergången från nettotillväxt till total förlust.

På HIMB, teamet använde ett toppmodernt system där de kontinuerligt tillförde näringsämnen (nitrat och fosfat) till akvarier som hyser olika medlemmar av korallreven, inklusive koraller, sjögräs, döda rev spillror, eller sand. De jämförde sedan detta med ett experiment som efterliknade naturliga system med ett blandat samhälle som innehåller alla fyra beståndsdelarna och mätte kritiska "ekosystemfunktioner" hos korallrevssamhällen:förkalkning, upplösning, fotosyntes, och andning.

"Vi visade att näringsföroreningar minskar den totala revtillväxten och stör den naturliga kemiska dynamiken på korallrev, " sade Silbiger. "I näringsförorenat havsvatten, förkalkande medel var mindre i stånd att utnyttja de lösta föreningarna som utgör byggstenarna i korallreven. Näringsföroreningar minskade förkalkningshastigheten – ett mått på hur snabbt revbyggare skapar skelettet – nästan tiofaldigt i vatten som annars skulle främja revtillväxt, och förbättrade både skelettets upplösning och tillväxten av tångkonkurrenter."

Näringsämnen från gödningsmedel tros ofta påverka reven indirekt, till exempel genom att ge en fördel åt ogräsartade tång som kan passera rev, en observation som förstärks av denna studie.

"Dessa 'fasskiften' till algrev sker globalt, orsakar en stor förändring i hur rev fungerar, " sa medförfattaren Craig Nelson, fakulteten vid UH Manoa i Oceanografi och Sea Grant. "Men tills nu har vi aldrig kvantifierat hur näringsföroreningar direkt kan minska korallers förmåga att bygga revstruktur."

Vad detta arbete avslöjade är att näringsämnena också förändrar den lokala pH-miljön genom att äventyra hur koraller och andra revorganismer andas, som påverkar revets kemi.

"Förhållandet mellan näringsämnen och revmetabolism förvärrar pH-förändringar, vilket kan göra hela systemet mer mottagligt för globala hot som havsförsurning, " sa medförfattaren Hollie Putnam, biträdande professor vid University of Rhode Island och alumn från HIMB.

"Näringsföroreningar påverkar revtillväxten negativt både direkt och indirekt, skapa ett dubbelslag för korallrev som redan är stressade av havsförsurning runt om i världen, " sa medförfattaren Megan Donahue, forskare vid HIMB. "Våra data indikerar att både lokala förvaltningsinsatser som att minska avrinning av näringsämnen och läckage till grundvatten, och globala handlingar, som att minska globala koldioxidutsläpp, krävs för att skydda reven från att snabbt minska."

I framtiden, forskargruppen kommer att fokusera på hur andra revbeståndsdelar som fiskar interagerar med dessa processer för att påverka korallrevets ekosystems funktion, eftersom rev är komplexa nätverk och dessa interaktioner är avgörande för motståndskraft.