Как природные решения могут помочь островам выжить в условиях повышения уровня моря

Атолл Тетиароа во Французской Полинезии, где экологи работают над восстановлением лесов и возвращением морских птиц. ONLY FRANCE / Alamy Stock Photo

Исследования показывают, что атоллы с здоровыми экосистемами с меньшей вероятностью исчезнут в результате подъема уровня океанов. В настоящее время ученые используют природоориентированные решения, такие как восстановление коралловых рифов и естественных лесов, чтобы повысить шансы более уязвимых островов выстоять в условиях повышения уровня моря

Низко расположенные острова в Тихом и Индийском океанах издавна считаются «канарейками в угольной шахте» — они более уязвимы к повышению уровня моря, чем почти любые другие места на Земле. Эти острова обычно находятся на высоте всего 3–15 футов над уровнем моря на вершинах атоллов — подводных платформах из известняка, образованных коралловыми рифами и другими морскими организмами.

В результате изменения климата, приводящего к повышению уровня моря и усилению штормов, некоторые атоллы были утрачены, в том числе два острова в Республике Кирибати, исчезнувшие в 1999 году. Однако не все острова одинаково уязвимы. Исследования сотен атоллов показали, что в последние десятилетия 79–89 % из них оставались стабильными или увеличились в размерах.

Изучая эти различия в устойчивости островов, ученые пришли к выводу, что способность островов к выживанию зависит от здоровья их экосистем и от того, нарушены ли их естественные процессы в результате деятельности человека. Чтобы защитить острова, наиболее подверженные риску исчезновения, некоторые исследователи предлагают использовать природоориентированные решения, такие как восстановление и защита коралловых рифов и естественных лесов, чтобы повысить их шансы на выживание.

Атоллы будут иметь больше шансов остаться над водой в ближайшие десятилетия, если их экосистемы будут здоровыми.

Атоллы образованы из отложений, произведенных кораллами, моллюсками, улитками и видами водорослей, выделяющими карбонат кальция. При благоприятных условиях фрагменты коралловых скелетов, раковин и других отложений, произведенных морскими организмами, накапливаются под воздействием волн, образуя большие и малые острова. Хотя атоллы составляют всего 0,02% площади островов в Тихом и Индийском океанах, они являются домом для разнообразных человеческих культур и важным убежищем для четверти тропических морских птиц мира, множества гнездящихся морских черепах и тропических растений.

Атоллы и обитающие на них дикие животные сталкиваются с растущими проблемами в связи с ускорением темпов повышения уровня моря — с 1993 по 2023 год он вырос более чем в два раза — и с тем, что в этом столетии уровень моря поднимется больше, чем в прошлом. К 2100 году уровень моря, по прогнозам, поднимется на 11–40 дюймов, в зависимости от масштабов мер по сокращению выбросов парниковых газов.

Атоллы, утратившие способность образовывать отложения, например, с деградировавшими коралловыми рифами, сталкиваются с дополнительной проблемой. «Они теряют способность противостоять повышению уровня моря», — говорит эколог из Университета Окленда Себастьян Стейбл. В исследовании 2024 года Стейбл и его соавторы утверждают, что в ближайшие десятилетия атоллы будут иметь больше шансов остаться над водой, если экосистемы на островах и в прилегающих водах будут здоровыми. «Чтобы атолл выжил, его нужно восстановить», — говорит он.

Коралловый риф вдоль атолла Палмерстон, Острова Кука. Connect Images / Alamy Stock Photo

Виржини Дюват, прибрежный географ из Университета Ла-Рошель во Франции, не участвовавшая в исследовании, согласна с тем, что здоровые экосистемы могут повысить устойчивость атоллов. Однако она предупреждает, что, поскольку коралловые рифы являются основным источником осадочных пород для островов, необходимо сократить выбросы парниковых газов, чтобы замедлить изменение климата и дать рифам возможность продолжать расти. Коралловые рифы также сталкиваются с другими угрозами, такими как перелов рыбы и ухудшение качества воды, которые, как правило, наиболее актуальны вблизи населенных островов.

Ученые считают, что помимо глобальных мер по ограничению изменения климата и защите рифов, ввосстановлению наземных экосистем островов также может способствовать косвенное влияние гнездящихся морских птиц на рост рифов. Гуано морских птиц смывается с островов и попадает на рифы, где его питательные вещества стимулируют рост кораллов и популяции рыб. Рифы, питаемые гуано, растут быстрее, производя больше осадочных отложений, часть которых попадает на острова. К сожалению, на многих островах сейчас почти не осталось мест обитания для гнездящихся морских птиц, поскольку естественные широколиственные леса были уничтожены. Без морских птиц производство осадочных отложений вокруг атоллов замедляется. Однако в некоторых местах ученые работают над тем, чтобы обратить эту тенденцию вспять.

Если попросить нарисовать тропический остров, многие люди нарисуют кокосовую пальму. Но кокосовые пальмы стали доминировать на атоллах только в XVIII и XIX веках, когда европейские колонисты основали плантации для производства кокосового масла на экспорт. Большинство плантаций были заброшены несколько десятилетий назад, но деревья остались.

С исчезновением крыс дикая природа на одном из островов начинает меняться. «Птицы гнездятся в местах, где раньше их не было».

Сегодня кокосовые пальмы составляют более половины лесов на атоллах Тихого океана. Морские птицы, которые эволюционировали, чтобы гнездиться в изгибах и развилках ветвей деревьев, находят мало мест для гнездования на одиночных вертикальных стволах пальм, а птицы, гнездящиеся на земле, часто не могут найти место, свободное от пальмовых листьев и кокосов. Кроме того, морские птицы избегают островов с крысами, которые едят яйца и птенцов. Крысы появились здесь несколько веков назад на кораблях и распространились на 80 % островных архипелагов мира.

Восстановление среды обитания морских птиц может помочь сохранить рифы и повысить устойчивость атоллов, по мнению Рут Данн, эколога-орнитолога из Ланкастерского университета в Англии, которая возглавила исследование по моделированию влияния истребления крыс и восстановления лесов на популяции морских птиц и коралловые рифы, окружающие острова архипелага Чагос, удаленного группы из более чем 50 островов в центре Индийского океана. Из-за обилия кокосовых пальм и крыс на половине островов почти нет морских птиц, но ведутся работы по их восстановлению. Согласно модели Данн, если восстановить большую часть естественной растительности и истребить крыс, на островах может поселиться более 280 000 дополнительных пар морских птиц, которые будут производить до 170 тонн азота в год, что в среднем достаточно для увеличения темпов роста кораллов более чем на 25 %. Данн и ее коллеги в настоящее время изучают, достаточно ли этого увеличения, чтобы помочь островам остаться над уровнем моря в этом столетии.

Морские птицы над атоллом Тетиароа. Себастьян Штайбл

Экологи, работающие над восстановлением экосистем и повышением устойчивости атолла Тетиароа во Французской Полинезии, также стремятся вернуть морских птиц, говорит Фрэнк Мерфи, директор программ Tetiaroa Society. На данный момент крысы были истреблены на всех островах, за исключением одного небольшого, и планируется уничтожить 80–90 % кокосовых пальм.

С исчезновением крыс дикая природа острова начинает меняться. «Птицы гнездятся в местах, где раньше не гнездились», — говорит Мерфи. Теперь здесь много кокосовых крабов, значительно увеличилось количество молодых морских черепах, которые раньше рисковали стать добычей крыс, вылезая из гнезд.

По словам Мерфи, восстановление суши в конечном итоге поможет рифам Тетиароа. «Влияние на коралловые рифы будет довольно большим», — говорит он, отмечая ценные питательные вещества, которые будут все в больших количествах поступать в рифы из помета морских птиц.

Хотя сильные штормы могут уничтожить коралловые рифы и растительность острова, исторически экосистемы всегда могли восстанавливаться.

Еще один аспект атоллов может представлять проблему для местных сообществ: многие из них не остаются на одном месте. Например, одна сторона острова может эродироваться, а другая — расширяться, в результате чего со временем весь остров смещается. «Они меняются довольно быстро», — говорит Пол Кенч, геоморфолог из Национального университета Сингапура, который сотрудничал со Стейблом. «Это полностью противоречит представлениям людей о том, как должны вести себя острова». Кенч возглавил проект, в ходе которого были изучены сотни атоллов, и обнаружил, что 40 % из них перемещаются.

Общая площадь также может увеличиваться и уменьшаться, поскольку мощные волны либо размывают отложения с побережья атоллов, либо отлагают их на островах с мелководного морского дна. На островах с естественными лесами переплетенная сеть корней связывает отложения, снижая риск эрозии.

Хаунани Кейн, прибрежный геолог из Гавайского университета, и ее студенты исследуют, почему атоллы иногда сокращаются, а иногда растут, изучая острова атолла Лало в морском национальном памятнике Папаханаумокуакеа, к северо-западу от главных Гавайских островов. Этот памятник является важной средой обитания для исчезающих морских котиков, морских черепах, морских птиц и других диких животных, а также имеет культурное значение для коренных жителей Гавайев.

Изменяющаяся береговая линия острова Тепука, входящего в атолл Фунафути в Тувалу. Источник: Пол Кенч. Yale Environment 360

Во время урагана 2018 года один из островов Лало был полностью смыт, а другой сильно эродирован. Сейчас, семь лет спустя, уничтоженный остров вернулся, и оба острова растут благодаря энергии ветра и волн, которые принесли на остров новые отложения. Кейн описывает атолл Лало как «естественную лабораторию» для изучения влияния экстремальных явлений на острова.

Хотя сильные штормы могут уничтожить коралловые рифы и растительность островов, исторически экосистемы были способны восстанавливаться. «Все на атолле, включая местные виды, приспособились к быстрому восстановлению», — говорит Стейбл. Однако в связи с изменением климата, которое усиливает штормы, неизвестно, сохранится ли эта тенденция. «Вопрос на будущее действительно заключается в том, насколько сильными станут штормы и как часто они будут происходить», — говорит Кенч.

Что касается человеческих сообществ на атоллах, то с повышением уровня моря и учащением наводнений площадь пригодных для жизни территорий, вероятно, сократится, а запасы пресной воды будут подвергаться риску загрязнения соленой водой. Некоторые острова могут стать непригодными для жизни, говорит Дюват из Ла-Рошель, но у сообществ, проживающих на атоллах, есть возможности для адаптации, такие как дома на сваях, добавляет она. Дома на сваях не только менее подвержены затоплению, но и отложения, принесенные волнами, могут оседать на земле под ними.

Природные решения не могут помочь наиболее урбанизированным островам, говорит Дюват. По ее словам, после внедрения инженерных решений, таких как бетонные дамбы, «эти острова уже необратимо утратили свою естественную способность к адаптации».

Большинство атоллов малонаселены и могут обратиться к природным методам. Тем не менее, неизвестно, будут ли даже здоровые экосистемы атоллов достаточно устойчивы, чтобы выжить при увеличении темпов подъема уровня моря. Однако ученые сходятся во мнении, что при сохранении здоровья морских и наземных экосистем эти острова будут в более выгодном положении для выживания в течение столетия.

Лиза С. Гардинер — научный писатель, геофизик и педагог из Колорадо, чьи работы публиковались в Scientific American, bioGraphic, The Atlantic и других изданиях. Ее последняя книга — «Рифы времени: что окаменелости рассказывают о выживании кораллов».