Fate of cold-water coral reefs - identifying drivers of ecosystem change

Man har lenge tenkt at dyphavet er veldig stabil med hensyn til det biogeokjemisk og fysiske miljøet. Målinger fra korallrevene i FATE prosjektet støtter ikke dette. Tvert imot varierer temperatur, pH og alkalinitet naturlig og relativt mye over kort tid. Derfor kan det være vanskelig å se langtidstrender og detektere biologiske effekter av spådde temperaturøkninger og havforsuring. Ved Hola revene kan temperaturen svinge fra 6 til 8 grader på bare et par timer, når dypt Atlantisk vann blir løftet opp og strømmer inn i rennen som leder til dypvannerevene. Alkaliniteten kan forandres raskt med nye vannmasser men også som følge av biologisk produksjon. Når korallen vokser og bygger kalkskjelett vil de ta opp kalsium fra vannmassene, hvilket vil føre til at alkaliniteten i vannet minker. Langtidsmålinger av vekst ved korallrevene støtter opp om denne hypotesen. Alkaliniteten svinger mest ved det tidspunktet (over en 5 års syklus) da korallrevene er inne i en voksespurt. Man har tidligere trott at slik variabilitet kan styrke korallers motstandsdyktighet mot kroniske forandringer i temperatur og karbonkjemi. Målinger fra forskjellige korallpopulasjoner i 2018 viser imidlertid at koraller som er utsatte for store forandringer i maksimumstemperatur mellom år, slik som Hola korallene, ikke er mer motstandsdyktige mot akutt temperaturstress slik som er beskrevet fra tropiske koraller. Våre langtidseksperimenter viser at øyekorallen Lophelia pertusa and skjellet Acenta excatata har relativt godt utviklede mekanismer for å opprettholde vekst i vann med pH nivåer vi forventer de neste 100 år hvis de får tilstrekkelig med mat. Verre ser det ut for svampene. De er simple organismer, uten spesialiserte organer, og ser ikke ut til å ha mekanismer som kan hjelpe dem å anpasse seg et vann med lavere pH. Alle tre dyregruppene vi kjørte i eksperimentene, dvs. koraller, svamp og dypvannsskjell, så ut å være veldig sensitive mot temperaturøkninger. Allerede ved 2.5 grader varmere vann viser de tegn til redusert helsetilstand som i mange tilfeller ente med at de døde. At temperatur er den sterkeste driveren for utbredelsen av de korallarter som bygger våre store korallrev og korallskoger og våre aller største svamper har vi fått bekreftet gjennom studier av naturlige leveområder for disse artene i våre fjorder. Vi har nøye studert korte vertikale gradienter ved veggrev i Hardanger og observert at i områder hvor temperaturen er 2-3 grader varmere enn det som er normalt for dypvann finner vi bare små, tynne koraller og svamper. Samlet indikerer våre laboratorie- og feltstudier at fremtidens korallrev vil være dominert av små, tynne koraller og at de store artene som kan bygge rev stadig vil bli mindre vanlig.

Results from the FATE project, with regards to the sensitivity and coral and sponge ecosystems to ocean acidification and ocean warming, have recently been communicated to the Norwegian Environment Agency and to OSPAR, though the Norwegian Environment Agency (in the requested report Seamounts in the OSPAR maritime area: from species to ecosystems, chapter Threats). Results from the project will be incorporated in the next report from Overvåkningsgruppa, Status for miljøet i Norskehavet: rapport fra Overvåkingsgruppen 2019, where members from the FATE team are active. Overvåkningsgruppa is a working group formed as a part of the following up work of the integrated management plans for the Barents and Norwegian Seas, i.e. Integrated Management of the Marine Environment of the Barents Sea and the Sea Areas off the Lofoten Islands and Integrated Management of the Marine Environment of the Norwegian Sea (http://www.miljodirektoratet.no/no/Havforum/Forside/English/).

This research proposal aims to enhance existing knowledge regarding the effects of ocean acidification and warming on the functioning of cold-water coral ecosystems. This will be achieved through a combined field and laboratory investigation. The two year field study will for the first time characterise seasonal variability in water masses associated with two distinct CWC ecosystems using benthic lander systems with ADCPs, sediment traps, an array of sensor technology, and seasonal water sampling. These measures will be correlated to the natural variability in the biology, physiology and geobiology of CWC fauna also sampled seasonally. The laboratory study will assess the 12 months effects of ocean acidification and warming in a flow through system supplied with unfiltered deep water from a near-by CWC ecosystem. Three different food regimes will be used; low (encompassing filtered water), ambient and high (enriched with copepods and phytoplankton) to elucidate if enhanced food availability will alleviate the energetic stress of internal pH up-regulation in the coral when exposed to acidified conditions. This project will take current climate research on CWC ecosystems one step further by investigating not only the response of reef building coral Lophelia pertusa, but also other key organisms associated with CWC ecosystems (i.e. sponges and bivalves). In addition, functional shifts in the bioeroding community in the coral reef framework will also be studied, to provide further information on the structural resilience of coral reef framework. This approach will provide a more holistic ecosystem study and the resulting data will be combined with energetic and ecosystem models to enhance our understanding of how the functioning of CWC ecosystems and associated ecosystem services will change under predicted acidification scenarios.