Удобрения и экстремальная жара усилили повреждение кораллов Мексиканского залива

Международная группа учёных под руководством Института химии Макса Планка и Университета штата Луизиана восстановила 270-летнюю историю поступления питательных веществ в северную часть Мексиканского залива, анализируя изотопы азота в скелетах кораллов. Оказалось, что в последние десятилетия от 60 до 80% азота, поступающего к рифам Национального морского заповедника Флауэр-Гарден-Бэнкс, связано с бассейном реки Миссисипи и сельскохозяйственными удобрениями. Пиковые значения этой нагрузки совпали с катастрофическими эпизодами обесцвечивания и болезней кораллов. Исследование опубликовано в Science Advances.

Кораллы как летопись загрязнения

Звёздчатые кораллы северной части Мексиканского залива растут медленно, живут долго и откладывают карбонатный скелет слоями — подобно годовым кольцам деревьев. Каждый слой фиксирует химический состав воды в момент роста. Главным инструментом исследователей стал изотопный состав азота: лёгкий изотоп ¹⁴N и тяжёлый ¹⁵N содержатся в разных пропорциях в зависимости от того, откуда взялся азот — из естественных морских источников или с полей.

«В зонах, где мы выявили значительные изменения в изотопном сигнале кораллов, мы изучили, что происходило в бассейне Миссисипи в соответствующие периоды», — говорит первый автор работы, постдок Института Макса Планка Джонатан Юнг.

С 1753 по примерно 1850 год изотопные значения соответствовали условиям практически нетронутой природной среды. После 1850 года началось постепенное нарастание антропогенного азота — вначале связанного с органическими удобрениями и гуано (в записях кораллов этот источник проявляется с 1856 года, когда Конгресс США разрешил добычу гуано на тихоокеанских и карибских островах). Затем, в XX веке, нагрузка резко возросла по мере распространения синтетических удобрений.

Пики нагрузки совпали с катастрофами на рифах

Наибольшие концентрации сельскохозяйственного азота в воде зафиксированы в 2016 году и в период 2022–2023 годов. Именно в это время рифы Флауэр-Гарден-Бэнкс — прежде считавшиеся одними из самых здоровых в США — пережили исключительно сильные волны морской жары, массовые эпизоды обесцвечивания и вспышки коралловых болезней.

При этом авторы не утверждают, что одни лишь удобрения убивают кораллы. Поступление избыточного азота усиливает рост водорослей, создаёт конкуренцию кораллам за ресурсы и нарушает баланс симбиотических водорослей, живущих в коралловых тканях. Жара сама по себе вызывает обесцвечивание. Одновременное действие обоих стресс-факторов, по всей видимости, и объясняет, почему рифы, долгое время сохранявшие высокий процент кораллового покрытия, теряют устойчивость именно сейчас.

Откуда берётся азот и что с этим делать

Ключевой источник — бассейн реки Миссисипи, с сельскохозяйственных полей которого азот смывается в реку и попадает в залив с речным стоком. В последние десятилетия его доля в заливе превышала 60%, а в отдельные годы достигала 80% от общего поступления.

Читайте также по теме: влиянии климатических осцилляций на коралловые убежища.

Исследование вписывается в более широкую картину давления на коралловые рифы по всему миру. Авторы рассматривают контроль за сельскохозяйственным стоком как одно из направлений снижения нагрузки на риф — наряду с неизбежной задачей ограничения глобального потепления, которое управляет тепловым стрессом. Один фактор без другого не решает проблему.