Исследователи с Гавайев связали качество прибрежных грунтовых вод с деградацией рифов на острове Мауи
Практика землепользования на тропических океанических островах может оказывать значительное воздействие на рифовые экосистемы, даже при отсутствии рек и ручьев. Загрязняющие вещества с суши, такие как удобрения и компоненты сточных вод, просачиваются в грунтовые воды и в конечном итоге попадают в прибрежные экосистемы в виде подводного грунтового стока (SGD), просачиваясь в береговую зону под поверхностью океана. В исследовании, недавно опубликованном в PLOS ONE, ученые из Гавайского университета в Маноа (UHM) с помощью комбинации полевых экспериментов и химического анализа воды и водорослей показали, что качество прибрежных грунтовых вод играет основную роль в определении здоровья прибрежных экосистем на Гавайях.
Различные источники загрязнения, такие как сельское хозяйство или очистные сооружения, имеют идентифицируемые химические сигнатуры, в частности, по изотопам азота в содержащихся в них питательных веществах. Это исследование оценило качество грунтовых вод, качество прибрежной воды и состояние рифов в шести различных бухтах Мауи с различными потенциальными источниками загрязнения. Сравнивая изотопную сигнатуру азота в тканях водорослей и потенциальных загрязнителей, исследовательская группа проследила происхождение питательных веществ в водорослях до их наземных источников.
Это исследование впервые показало масштабы воздействия наливных скважин на очистных сооружениях Кахулуи, крупнейшей станции очистки сточных вод на Мауи, на залив Кахулуи. Помимо относительно высокого уровня питательных веществ в поверхностных морских водах залива Кахулуи, мелководные участки были почти полностью покрыты толстым мясистым ковром колониальных зоантарий — явление, не отмеченное больше нигде в штате. Параллельное сопутствующее исследование под руководством Джеймса Бишопа из отдела геологии и геофизики UHM показало, что вода, собранная из песка на пляже (представляющая прибрежные грунтовые воды) рядом с очистными сооружениями Кахулуи, содержала до 75% очищенных сточных вод, что подчеркивает влияние сточных вод в этом районе.
«Наше своевременное исследование основывается на предыдущих работах ученых UH и недавних решениях федерального суда, которые показывают, что очищенные сточные воды незаконно сбрасываются в океан через нагнетательные скважины на очистных сооружениях Лахайны посредством SGD на пляжный парк Кахекили в Западном Мауи», — сказал Дэниел Амато, ведущий автор и недавний выпускник Колледжа естественных наук UHM. «Это не единичный или уникальный случай».
Рифы, прилегающие к крупным плантациям сахарного тростника, оказались наиболее пострадавшими среди всех участков в этом исследовании. В бухтах Куау и Маалаеа прибрежные воды содержали почти в 100 раз больше азота, чем менее затронутые локации, из-за обогащенного удобрениями подводного грунтового стока. Эти высокие уровни питательных веществ отразились в тканях обычных макроводорослей и показателях структуры рифового сообщества. Несколько видов макроводорослей доминировали на литоральных и сублиторальных поверхностях в бухтах Куау и Маалаеа. В районах с относительно низким уровнем питательных веществ в прибрежных грунтовых водах исследователи наблюдали гораздо большее разнообразие, и кораллы, как правило, присутствовали, что указывает на более здоровую и потенциально более устойчивую экосистему.
Исследование позволяет предположить, что загрязненные грунтовые воды могут представлять хронический риск для прибрежных морских экосистем по всем основным Гавайским островам. Эти результаты особенно значимы для менеджеров прибрежных зон и законодателей, которые влияют на будущую политику землепользования на Гавайях. Особый интерес в будущем представляет возможная польза для здоровья наших рифов от сокращения производства сахарного тростника на Мауи. Снижение загрязнения грунтовых вод может привести к будущему улучшению здоровья рифов и уменьшению случаев вспышек численности водорослей на пострадавших территориях.
«Долгосрочная цель этой исследовательской группы — объединить дисциплины гидрологии, геохимии и морской биологии, чтобы помочь ответить на актуальные вопросы, касающиеся источника и воздействия загрязнения питательными веществами в прибрежных водах Гавайев», — заявили Крейг Гленн, Генриетта Дулайова и Селия Смит, руководители совместного исследования и соавторы проекта Гавайского гранта по изучению моря.