En ny studie slår larm om vilken inverkan klimatförändringar kan ha på en av världens mest utsatta regioner.

Michael McGlue, Pioneer Natural Resources Professor i stratigrafi vid University of Kentucky Department of Earth and Environmental Sciences, och hans team genomförde studien vid Tanganyikasjön – ett stort afrikanskt fiske. Resultaten, som publicerades idag i Vetenskapens framsteg , visa hur vissa klimatförändringar kan utsätta fisket för fara, potentiellt minskande matresurser för miljontals människor i detta område i östra Afrika.

"Tanganyikasjöns fisk är en mycket viktig resurs för fattiga människor från fyra nationer (Tanzania, Demokratiska republiken Kongo, Burundi och Zambia) och motståndskraften mot miljöförändringar i den regionen är ganska låg, "McGlue sa. "Vår studie visade att högfrekvent variation i klimatet kan leda till stora störningar i hur sjöns näringsväv fungerar."

Små pelagiska fiskar, känd lokalt som dagaa, finns det gott om i Tanganyikasjön, och deras bevarande är avgörande för livsmedelssäkerheten och ekonomin i snabbt växande och till stor del fattiga delar av dessa fyra nationer.

Dagaa livnär sig på alger och plankton, vilket innebär större algproduktion i sjön ger mer fisk. Hur denna vattenlevande näringsväv reagerar på yttre krafter, som klimatet, är avgörande för att identifiera sårbarheter och upprätthålla friska fiskbestånd. Men tills nu, mycket begränsad information fanns om hur Tanganyikasjön kan reagera på sådana krafter.

För att förstå hur sjön reagerar på klimatförändringar, teamet skulle behöva detaljerad information om sjöns uppväxt – processen genom vilken djupa vatten stiger och gödslar ytvatten, vilket ökar alger och fotosyntes. För att observera detta, teamet skulle behöva hämta data från välbevarade sedimentkärnor i sjön.

McGlue och hans team reste till en av de mest avlägsna regionerna i Tanganyikasjön, södra bassängen, på en 12-dagars resa för att samla dessa kärnor från sjöbotten.

"Vindarna var särskilt våldsamma den säsongen, så det mesta av vår kryssning ägnades åt att ta sin tillflykt från vågorna i vikar nära strandlinjen, " sa McGlue. "Men i det smala fönstret när vindarna släppte, vi sprang ut till våra stationer och samlade kärnorna."

McGlue och hans team skulle senare "läsa" sedimentlagren.

"Kemin och fossilinnehållet i varje lager berättar en specifik historia om hur sjön fungerar, " sa McGlue. "Limnologer (forskare som studerar sjön idag, som vår medförfattare Dr. Ismael Kimirei) hjälpa oss att översätta informationen i sedimentregistret och lära oss hur klimatförändringar påverkar sjöns näringsnät."

Tills nu, sedimentära register från Tanganyikasjön saknade den upplösning som behövdes för att noggrant mäta inverkan av frekventa klimathändelser, såsom El Nino Southern Oscillation (ENSO). De flesta sedimentära datamängder är lågupplösta, vilket innebär att förändringar endast kan upptäckas över långa tidsintervall, som tusentals år. Förhållandena inom vissa områden av Tanganyikasjön konvergerade för att ge hög tidsmässig upplösning av dess sediment, som McGlue och hans team var de första att prova.

"Vi kunde upptäcka förändringar som ägde rum i Tanganyikasjön under mycket korta tidsintervall (t.ex. månader eller år) med användning av dessa sediment, ", sa McGlue. "Detta är ganska sällsynt – och avgörande – för att använda data för att vägleda fiskeförvaltning och bevarandepraxis. Att utforma effektiva strategier för fiskeförvaltning med hjälp av lågupplösta data är en utmaning, eftersom miljöförändringar som påverkar näringsväven kan inträffa snabbt."

Teamet observerade ökningar i algproduktionen på grund av hög solinstrålning - mängden energi från solen som når jordens atmosfär. Enligt studien, konvergensen av hög solinstrålning och La Nina resulterar i en stark monsun och uppsvällning, vilket ökar alger i södra Tanganyikasjön. I kontrast, en monsun försvagad av låg solinstrålning och El Nino, såväl som varmare ytvatten, resulterar i svag eller frånvarande uppsvällning och låg algproduktion.

"(Dessa prover ger) de detaljer som är nödvändiga för att fånga plötsliga förändringar i samband med teleanslutna (klimat)processer, sa Jeffery Stone, medförfattare från Indiana State University.

Teamet säger att det socioekonomiska hotet som dessa förhållanden skapar för Afrika söder om Sahara är det allvarligaste av någon region på jorden, men de tror att deras resultat kan hjälpa till att vägleda långsiktiga förvaltningsmetoder.

"Beväpnad med denna kunskap, Fiskeförvaltningsstrategier kan utformas för att hjälpa till att hantera dessa utmaningar, " sa McGlue.

Kimirei, som också är generaldirektör för Tanzania Fisheries Research Institute (TAFIRI), säger att resultaten av denna studie är en avgörande byggsten mot forskningsinformerad politik i Tanganyikasjöregionen.

"Fiskets betydelse för livsmedelstryggheten i de östliga och centralafrikanska länderna kan inte överbetonas, ", sa han. "Det finns en växande mängd forskning om minskande fiskproduktion från Tanganyikasjön och andra stora sjöar - vilket i kombination med resultaten av denna studie, och det ständigt ökande fisketrycket — målar upp en dyster framtid för regionen. Därför, hållbart fiske i sjön kan endast uppnås/upprätthållas om konventionell fiskeförvaltning förenar sig med ekosystemförvaltning och bevarandemetoder."

Medförfattare Sarah Ivory, med Penn State University, säger att resultaten gör klart att förändringar i klimatet kan ha en kaskadeffekt på näringsvävarna i stora tropiska sjöar.

"Konsekvenserna av detta liknar fleråriga eller flera decenniers torka i jordbrukssystem, ur ett livsmedelsförsörjningsperspektiv, " Hon sa.

Andrew Cohen, med University of Arizona, säger att fynden också har implikationer bortom tropiska sjöar.

"Klimatets påverkan på sötvattenresurserna i tropikerna är ett klockslag för globala förändringar över hela världen, " han sa.

"Detta arbete är viktigt, eftersom klimatförändringar som påverkar livsmedelsförsörjningen skadar de fattiga oproportionerligt mycket, ", sa McGlue. "Detta är ett sätt som vetenskap och social rättvisa kan bli sammanvävda."