Grundvatten som innehåller överskott av kväve från jordbruksgödselmedel förmodligen förorenade korallrev på Cooköarna under andra halvan av 1900 -talet, fortsätter i flera år efter att gödselanvändningen upphört, enligt en ny studie. Fyndet tyder på att mänsklig verksamhet har långvariga effekter på korallrevsamhällen och kan bidra till deras nedgång.

Korallrev är några av de mest mångsidiga och värdefulla ekosystemen på jorden, stödja fler arter per ytenhet än någon annan havsmiljö, enligt NOAA. Rev buffrar intilliggande strandlinjer från vågor och förhindrar erosion. Ungefär en halv miljard människor i världen lever inom 100 kilometer från korallrev och har nytta av dem. Rev kan tillhandahålla varor och tjänster till ett värde av 375 miljarder dollar varje år och används för att utveckla läkemedel mot artrit, bakteriella infektioner och virus.

Koraller på Stillahavsöarna har minskat under de senaste decennierna på grund av utbrott av sjöstjärnor, cykloner och El Niño -blekning, enligt undersökningar från Khaled bin Sultan Living Oceans Foundation 2013. I södra Stilla havet, korallrev har minskat med cirka 25 procent under de senaste två decennierna.

I många Stillahavsnationer, snabb turisttillväxt och jordbruksutveckling sedan 1960-talet ledde till oro över förorening av kustnära akviferer med konstgjorda näringsämnen. Forskare misstänker att grundvatten som är förorenat med överflödiga näringsämnen från gödningsmedel har bidragit till minskningen av korallrev i södra Stilla havet under de senaste decennierna men har inte kunnat mäta tidigare mönster i grundvattenutsläpp.

"Går framåt, vår studie visar att grundvattenföroreningar idag är ett problem som kommer att sträcka sig långt in i framtiden, "sa Dirk Erler, en forskare vid Southern Cross University's Center for Coastal Biogeochemistry i Lismore, Australien, och huvudförfattare till den nya studien i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift för American Geophysical Union.

Rev i Rarotonga

Erler och hans team undersökte nedgången av korallrev på Cooköarna, som ligger nordost om Nya Zeeland i södra Stilla havet, mellan Franska Polynesien och Amerikanska Samoa. Det självstyrande landet består av 15 stora öar fördelade på 2,2 miljoner kvadratkilometer (849, 425 kvadratkilometer).

I många Stillahavsnationer, inklusive Cooköarna, turism och jordbruk tog fart på 1960 -talet. Som ett resultat, överskott av gödningsmedel näringsämnen som kväve perkolerat i Cooköarnas kustnära akviferer i många år.

Kväve är ett viktigt näringsämne i vatten som främjar stark växt- och djurtillväxt. Dock, i överflöd, kväve kan förändra ekosystemet att domineras av alger. Överskott av alger kan absorbera för mycket syre, lämnar ett område i havet med utarmade syrenivåer. Det utarmade området är hypoxiskt, vilket betyder att det inte finns tillräckligt med syre för att stödja livet, inklusive fiskar och koraller, enligt NOAA.

"Det handlar främst om konkurrens med alger, "Sade Erler." Dessa gödningsmedel har samma effekt på marina växter som markväxter, så du främjar bara algproliferation. "

Korallrev täcker mindre än 0,5 procent av jordens yta men stöder 25 procent av alla marina arter. Om reven skulle sjunka, mer än 1 miljon växt- och djurarter i samband med dem kan också minska, enligt U.S. Geological Survey.

Spårar förbi näringsämnen

Erler och hans team misstänkte att djupt grundvatten på Cooköarna fortfarande innehöll kväve från mer än 40 år sedan, men tidigare näringskoncentrationer är svåra att mäta, han sa.

I den nya studien, forskarna analyserade kvävefingeravtryck bevarade i långlivade korallskelett nära Rarotonga, den största av Cooköarna. Kväve i koraller innehåller en signatur som kan användas för att spåra det tillbaka till dess källa. Teamet samlade korallkärnor från kolonier vid två fransande revplatser runt Rarotonga. Kärnorna delades i 7 millimeter- (0,3 tum) tjocka plattor och röntgades för att bestämma ålder och tillväxtegenskaper. Korallskeletten dateras till 1880 och innehöll välbevarat kväve i sin skelettarkitektur.

Med hjälp av kvävefingeravtryck fångade i korallskeletten, forskare fann kväveutsläpp i grundvattnet ökade mellan 1960 och 2000, en period av tung gödningsanvändning i Rarotonga. Originaldokument från Cook Islands Department of Agriculture rapporterar upp till 10,7 ton urea-ett 46-procentigt kvävegödselmedel-och 35 ton kväve användes i Rarotonga 1986, i slutet av jordbruksboomen. I höjden av bommen, forskare uppskattar att appliceringshastigheten för kväverika gödningsmedel är mycket högre. Forskare misstänker att kväve fortsatte att läcka ut i korallrev runt Cooköarna fram till år 2000, upp till 15 år efter att gödselanvändningen upphörde.

Denna information gjorde det möjligt för forskarna att bestämma datumintervallet där korallerna förorenades. De fann att grundvattnet var förorenat med överskott av kväve från 1963 till 1986, som började läcka ut i omgivande koraller 1980 fram till år 2000. Forskargruppen identifierade grundvattnet som den skyldige efter att ha uteslutit andra källor, Sa Erler.

Ansluter kväve till jordbruket

För att ta reda på var överskottet av kväve kommer ifrån, forskarna jämförde korallkvävedata med Rarotongas historiska jordbruksdata. Erler studerade arkiverat pappersmaterial från öns jordbruksdepartement.

"Med hjälp av rapporter och andra poster, vi kunde sammanställa information om jordbruksutvecklingen på 1960- och 1970 -talen, "sa han." I grunden öarna beskärdes kraftigt eftersom efterfrågan på tropiska råvaror var stor. "

Rarotongas främsta grödor var apelsiner, ananas och bananer. Efterfrågan på dessa frukter försvann på 1980 -talet, och kollapsade 1986, Sa Erler.

Den nya studien fann användningen av kväverikt gödselmedel på jordbruksmark under högkonjunkturen på 1960-talet, 70- och 80 -talet, ledde till infiltrering av näringsämnen i grunda och djupa vattendrag. Även när högkonjunkturen avtog och kväverika gödningsmedel togs tillbaka, kemikalierna fortsatte att påverka öns omgivande lagun och korallrev, enligt Erler.

Forskarna föreslår att kväve och andra näringsämnen fortsatte att läcka ut i de omgivande lagungemenskaperna fram till sekelskiftet. Detta innebär att grundvattenutsläppet av jordbrukskväve kvarstod i minst 15 år efter att högkonjunkturen tog slut i mitten av 1980-talet.

"Våra resultat visar att oreglerade kvävetillförsel till tropiska öar så småningom leder till utsläpp av detta kväve till omgivande rev, "sade han." Den viktiga punkten är att utsläppet kan ske under många år efter att föroreningarna har upphört. "

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.