Avrinning från Houstons 2016 Tax Day-översvämning och 2017:s orkan Harvey-floden förde mänskligt avfall till korallrev mer än 100 miles offshore i Flower Garden Banks National Marine Sanctuary, enligt en studie från Rice University.

"Vi blev ganska chockade, " sa marinbiolog Adrienne Correa, medförfattare till studien i Frontiers in Marine Science . "En sak som vi alltid trodde att Flower Garden Banks var säkra från var landbaserad avrinning och näringsföroreningar. Det är ett ryck att inse att i dessa extrema händelser, det är inte bara saltkärret eller sjögräset som vi behöver oroa oss för. Offshore-ekosystem kan också påverkas."

Flower Garden Banks sitter ovanpå flera saltkupoler nära kanten av kontinentalsockeln cirka 100 miles från Texas och Louisiana-kusten. Reser sig flera hundra meter från havsbotten, kupolerna är toppade med koraller, alger, svampar och fiskar. Varje bank, eller kupoltoppade ekosystem, är åtskilda av miles av öppet hav. The Flower Garden Banks National Marine Sanctuary, som nyligen utökades, skyddar 17 banker.

Correa och kollegor provade svampar på helgedomen 2016, 2017 och 2018. De visade att prover som samlats in efter extrema stormöversvämningar 2016 och 2017 innehöll E. coli och andra mänskliga fekala bakterier. De använde också en katalog över genetiska markörer för E. coli som bidragit med Rice miljöingenjör och medförfattare Lauren Stadler för att visa att E. coli på svampar 2017 kom från Harvey översvämningsvatten.

Huvudförfattare Amanda Shore, som utförde forskningen medan han var postdoktor vid Rice Academy i Correas labb, sade att många studier har visat att nearshore-rev kan skadas av föroreningar som sköljs in i havet av nederbörd över land. Men marinbiologer antar i allmänhet att ekosystem långt från stranden är säkra från sådana faror.

"Detta visar att de kanske inte är skyddade från allvarliga händelser, sa Shore, en biträdande professor i biologi vid Farmingdale State College i New York. "Och dessa händelser ökar i frekvens och intensitet med klimatförändringarna."

Correa sa, "Det är den andra delen av detta. Det var faktiskt en massiv översvämningshändelse 2015 med Memorial Day-floden. Sänkningar i salthalten efter den händelsen upptäcktes vid ytbojar offshore, men ingen tittade eller provade på Flower Garden Banks. Ingen trodde att du skulle se något sådant här 160 kilometer bort."

I april 2016 utbredda översvämningar inträffade i Houston-området när en kraftig storm föll mer än 17 tum regn på vissa ställen på mindre än 24 timmar. Tre månader efter översvämningen, fritidsdykare rapporterade grumligt vatten och döda och döende organismer vid East Flower Garden Bank. Marinbiologer, inklusive studiemedförfattare Sarah Davies från Boston University, anlände två veckor senare för att undersöka.

Shore och medförfattare Carsten Grupstra, en risstudent, och Jordan Sims, en risstudent, analyserade prover från expeditionen, inklusive vävnad som samlats in från svampar. Shore sa att svampar är indikatorer på vattenkvalitet eftersom de "i princip filtrerar havsvatten för att fånga organiskt material att använda som mat."

Hon sa att tidigare studier har visat att svampar har en mikrobiom, en population av bakterier som normalt lever i och på dessa djur. I den här studien, Shore karakteriserade mikrobiomen på två arter:jättetunnsvampar, eller Xestospongia muta, och orange öronsvampar för elefanter, eller Agelas clathrodes. Det var första gången artens mikrobiomer hade analyserats vid Flower Garden Banks, och Correa sa att det var en anledning till att det tog så lång tid att förstå vad som hände under flodåren.

Correa sa, "2016, vi såg skillnader mellan svampbakterier på en plats som visade tecken på död och en plats som inte visade tecken på död, men vi kunde inte komma fram till orsaken till skillnaderna eftersom vi inte hade några basdata. Vi trodde att vi skulle kunna få baslinjedata – normalåret – nästa år 2017. Men sedan var det en annan katastrof. Vi kunde inte få ett normalt prov under ett år utan översvämning förrän 2018."

Shore gick med i Correas labb 2018, hjälpte till att samla in prover det året och analyserade mikrobiomen från varje år.

Correa sa, "Det var en stor förändring i samhällssammansättningen, ett skifte av lagspelare, på de svampar som drabbades hårdast 2016. Då, efter Harvey 2017 skedde också ett skifte, men mindre vatten kom ut det året, och vi tycker att det var mindre stressigt. Vi såg inte döda och döende organismer som vi såg föregående år."

Harvey, den mest intensiva nederbördshändelsen i USA:s historia, släppte uppskattningsvis 13 biljoner liter regn över sydöstra Texas i slutet av augusti 2017. Forskarna sa att Harvey utgjorde ett större potentiellt hot mot Flower Garden Banks, överlägset, än 2016 års översvämning. Så varför klarade sig reven bättre 2017?

"Eftersom vi hade tur med havsströmmar, " Sa Shore. "Istället för att gå rakt ut från Galveston Bay och över Flower Garden Banks, Det slutade med att vattnet vände en bit och gick nerför Texaskusten istället."

Harveys avrinning svepte fortfarande stränderna. Forskningsbojar vid reven mätte en 10-procentig minskning av salthalten på mindre än en dag den 28 september, och Correas team hittade genetiska bevis för att fekal förorening som samlades in från bankerna i oktober har sitt ursprung i Harvey översvämningsvatten i Houston.

Correa sa att historien 2016 var mer komplicerad.

"Det var en uppväxthändelse som förde upp näringsämnen och kallare vatten från djupet till den övre delen av Flower Garden Banks, " sa hon. "Färskt vatten är mindre tätt än saltvatten, och vi tror att översvämningsvattnet kom till ytan och liksom satt där som en lins ovanpå saltvattnet och hindrade syre från att blandas in från toppen. Kombinationen av denna ythändelse och näringsämnena som kom upp från botten bidrog till en bakteriell blomning som drog ner så mycket syre att saker och ting bara kvävdes."

Den stora frågan är om föroreningar från extrema stormar utgör ett långsiktigt hot mot blomsterträdgårdsbankerna. Correa sa att svaret kan komma från en investering i forskning som följer hälsan och mikrobiomen hos enskilda svampar och koraller på revet över tid. Hon sa att hennes grupp på Rice och hennes medarbetare är engagerade i att lära sig så mycket de kan om reven, och de är fast beslutna att stödja ansträngningar för att bevara och skydda dem.