Программа компьютерного моделирования помогает в усилиях по сохранению коралловых рифов

Команда исследователей Университета Британской Колумбии Оканаган разработала программу компьютерного моделирования, которая помогает ученым предсказать влияние ущерба климата и планов восстановления на коралловых рифах по всему миру.

По словам доктора Бруно Картурана, это важный шаг в борьбе с изменением климата, которое убивает многие виды кораллов и способствует коллапсу целых экосистем коралловых рифов. С другой стороны, коралловые рифы чрезвычайно сложны, что делает трудным изучение воздействия разрушения и регенерации.

Проблема с реальными экспериментами

Реальные эксперименты не практичны, поскольку они потребуют от исследователей манипулирования и нарушения больших участков рифов, колоний кораллов и популяций травоядных. Затем им пришлось бы отслеживать любые структурные изменения и разнообразие в течение нескольких лет.

Доктор Картуран недавно завершил свою докторскую диссертацию на факультете науки Ирвинга К. Барбера.

«Следовательно, проведение экспериментов, которые будут нарушать естественные коралловые рифы, неэтично и должно быть избегнуто, а использование больших аквариумов просто нецелесообразно», – говорит доктор Картуран. «По этим причинам, такие эксперименты никогда не проводились, что препятствовало нашей способности предсказать разнообразие кораллов и связанную с ним устойчивость рифов».

Последние исследования доктора Катурана были опубликованы в Frontiers in Ecology and Evolution.

Создание коралловых сообществ

Он использовал модели для создания 245 коралловых сообществ, каждое из которых имеет уникальный набор из девяти видов и занимает площадь 25 квадратных метров. Модели были разработаны для представления колоний кораллов и различных видов водорослей, которые растут, конкурируют и размножаются вместе, находясь под воздействием климата.

Доктор Катуран говорит, что все ключевые компоненты моделей, включая характеристики видов, информированы существующими реальными данными из 800 различных видов.

Команда смоделировала различные сценарии, такие как сильные волны или интенсивное тепло, прежде чем измерить устойчивость каждого модельного рифа. Они отметили любой ущерб, время восстановления и качество среды обитания через 10 лет после нарушения.

Эти симуляции и сценарии привели команду к открытию, что более разнообразные сообщества были наиболее устойчивыми, то есть они лучше восстанавливались после повреждения и имели более высокое качество среды обитания через 10 лет после нарушений.

«Более разнообразные сообщества с большей вероятностью имеют определенные виды, которые очень важны для устойчивости», – сказал доктор Катуран. «Эти виды имеют определенные характеристики – они морфологически сложны, конкурентоспособны и имеют хорошую способность к восстановлению. Когда они присутствуют в сообществе, эти виды поддерживали или даже увеличивали качество среды обитания после нарушения. Напротив, сообщества без этих видов часто были доминирующими вредными водорослями в конце».

Он также говорит, что разнообразие кораллов определяет силу и будущее здоровье коралловых рифов.

«Что уникально в нашем исследовании, так это то, что наши результаты применяются к большинству коралловых сообществ в мире. Измеряя влияние разнообразия на устойчивость в более чем 245 различных коралловых сообществах, диапазон разнообразия, вероятно, перекрывается с фактическим разнообразием кораллов, найденным в большинстве рифов».

Новое исследование также предоставляет основу для успешного управления этими экосистемами и помощи в восстановлении коралловых рифов, раскрывая, как устойчивость коралловых сообществ может быть управляема с помощью устоявшихся колоний видов с дополнительными характеристиками.

«Это очень реальный и печальный вывод, что мы можем однажды потерять эти важные виды», – заключает доктор Катуран. «Наша модель может быть использована для экспериментов и, возможно, определения того, может ли потеря этих видов быть компенсирована другими, более устойчивыми видами, которые предотвратили бы окончательный коллапс рифов».