Подобно тому, как небо над Землей может покрываться облаками и смогом, океаны тоже могут быть окутаны тьмой. Эти продолжительные периоды темноты — не просто мимолетные тени; они могут охватывать целые участки океана на несколько месяцев, оказывая разрушительное воздействие на экосистему под ним.
Теперь ученые разработали концепцию, позволяющую понять явление, которое они называют «морскими темными волнами» — временные, но потенциально катастрофические явления, способные серьезно повлиять на жизнь морских организмов, зависящих от света. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.
«Свет является основополагающим фактором продуктивности морской среды вплоть до верхних звеньев пищевой цепи, однако до сих пор у нас не было последовательного способа измерения экстремального снижения уровня подводного освещения, и это явление даже не имело названия», — говорит морской ученый Франсуа Тораль из университетов Вайкато и Кентербери в Новой Зеландии. «Морские темные волны позволяют нам определить, когда и где происходят эти события, проливая новый свет на важнейшее, но часто упускаемое из виду явление».
Уже много лет ученые отслеживают явление, называемое потемнением океана, — долгосрочное, постепенное снижение прозрачности воды, ограничивающее количество света, проникающего в толщу воды. Это явление связано с сокращением площади зарослей водорослей, задержкой цветения фитопланктона, стрессом для коралловых рифов и сокращением площади зарослей морской травы.
Но это медленные, неуклонные изменения, которые происходят уже десятилетиями. Они не включают короткие, интенсивные, эпизодические периоды темноты, вызванные штормами, цветением водорослей и отложением наносов, часто следующими за такими природными явлениями, как лесные пожары, циклоны и оползни.
Исследователи утверждают, что эти интенсивные периоды затемнения – морские темные волны – могут быть столь же разрушительными, как и более медленное долговременное затемнение.
Новая работа предоставляет ученым инструмент для выявления этих кратковременных событий путем адаптации используемых ими методик для обнаружения других эпизодических океанических явлений, таких как морские волны тепла и похолодания. Они использовали это для определения параметров морской волны темноты, таких как минимальная продолжительность, степень потери света относительно сезонного базового уровня и глубина, на которой происходит потеря света.
Затем команда применила разработанную методику к 16 годам измерений подводного освещения, ранее собранных у побережья Калифорнии, и 10 годам данных с прибрежных участков Новой Зеландии в заливе Хаураки (Тикапа Моана). Эти измерения проводились на глубинах 7 и 20 метров. Они также применили свою методику к 21 году спутниковых наблюдений за освещением морского дна в водах у мыса Ист-Кейп в Новой Зеландии.
В период с 2002 по 2023 год у мыса Ист-Кейп было зафиксировано от 25 до 80 морских «темных волн», которые в среднем длились от 5 до 15 дней. Самое продолжительное событие продолжалось 64 дня.
Многие из этих событий были связаны со штормовыми условиями, включая циклон Габриэль в 2023 году. Прибрежные якорные стоянки в заливе Темза на севере Новой Зеландии также зафиксировали другие связанные со штормом «темные волны». Среди других причин были загрязнение верхнего слоя почвы в результате вырубки лесов, стоки от лесных пожаров и цветение планктона, а также, возможно, дноуглубительные работы и работы по строительству на побережье.
В крайних случаях, на пике некоторых волн затмения, степень затемнения может привести к тому, что эти участки океана будут буквально одними из самых темных дней в году.
В статье не приводились количественные данные о непосредственном влиянии этого фактора на морскую жизнь, но в ней указывалось на другие, ранее опубликованные работы, демонстрирующие, что снижение уровня освещенности может повлиять на целые экосистемы, от зарослей водорослей до сообществ макроводорослей и медуз.
«Даже короткие периоды снижения освещенности могут нарушить фотосинтез в зарослях водорослей, морской траве и кораллах», — говорит Торал. «Эти события также могут повлиять на поведение рыб, акул и морских млекопитающих. Когда темнота длится долго, экологические последствия могут быть значительными».
Для выявления различных типов явлений (цветение фитопланктона и сброс наносов могут по-разному влиять на качество света) и для количественной оценки уровня повреждения среды обитания, которое можно отнести к этим явлениям, связанным с морской темнотой, потребуются дальнейшие исследования.
Однако теперь, когда базовая структура создана, будущая работа имеет прочную основу для дальнейшего развития.
«Прибрежные экосистемы все чаще подвергаются воздействию наносов, образующихся в результате штормов, и повышенной изменчивости климата», — говорит специалист по прибрежным экосистемам Крис Баттершилл из Университета Вайкато. «Морские темные волны помогают нам понять, когда эти системы находятся в состоянии острого стресса. Эта концепция будет бесценна для иви и хапу , прибрежных сообществ и специалистов по охране морской среды, которым необходима точная информация для принятия решений».
