Vad är kustnära uppvällning och varför är det viktigt?

skriven av: Jenna Quan

Föreställ dig detta: steg genom dörrarna in i den stora salen i Bodega Marine Laboratory, hälsas du omedelbart med en spektakulär havsutsikt genom glasdörrarna ner i korridoren. Du går över för att få en bättre bild av vågorna som kraschar in i de steniga bluffarna på reserven, öppna dörrarna och… pow! En kraftfull vindpust sveper omedelbart in för att hälsa på dig. Dessa starka vindar på våren är en av de mest ikoniska funktionerna i Bodega Bay och resten av norra Kaliforniens kust – de är också den främsta drivkraften för ett fenomen som kallas coastal upwelling.

kustnära uppvällning är den process genom vilken starka vindar blåser ner kontinenterna och i samband med jordens rotation får ytvattnet att skjutas offshore. Vatten från havsdjupet dras sedan upp – eller uppvälls-till ytan för att ta sin plats. Kustnära uppvällning är nära knuten till Kaliforniens klimat och ekonomi; det är orsaken till regionens dimmiga väder, robusta fiske och till och med det välsmakande vinet!

Uppvällningsintensiteten längs Nordamerikas västkust är variabel på grund av skillnader i miljö-och oceanografiska förhållanden, och norra Kalifornien är hem för den mest intensiva uppvällningen. Kaliforniens nuvarande, inkapslande Bodega Bay, är ett av bara fyra stora uppsvällningsdrivna ekosystem i världen-de intressanta och unika forskningsmöjligheterna som skapas av denna funktion i regionen är en av de saker som har gjort Bodega Marine Laboratory till en magnet för forskare i över 50 år.

Varför är kustnära uppvällning viktigt?

så ytvatten skjuts offshore och ersätts av bottenvatten-varför spelar det någon roll? Även om det i början kan tyckas att allt havsvatten är detsamma, är vatten från djupet faktiskt mycket annorlunda i temperatur, näringsinnehåll och kemisk sammansättning än ytvatten. Bottenvatten tenderar att vara kallare på grund av brist på solljus, mer näringsrika på grund av sönderdelning av sedimenterande organiskt material och surare och mindre syresatt. När detta vatten dras upp till ytan och utsätts för solljus, hjälper näringsämnena i det att bränna ett ekosystem som drivs av hög primärproduktion.

denna ökning av överflöd av organismer på den lägsta nivån på den marina livsmedelsbanan gör det möjligt för konsumenterna högre upp i livsmedelsbanan att få den mat och energi som de behöver för att trivas. Detta är orsaken till stora populationer av marina däggdjur och havsfåglar, liksom det rikliga fisket i denna region. Faktum är att de effekter som primärproduktionen har på resten av samhället demonstreras tydligast under år då uppvällning sker i låga hastigheter och resulterar i ökad dödlighet hos sjöfåglar och andra toppkonsumenter på grund av bristen på mat i ekosystemet.

klimatförändringar& Uppvällande ekosystem

mycket forskning görs vid Bodega Marine Laboratory för att bestämma effekterna som klimatförändringen kommer att ha på marina ekosystem, specifikt ta itu med de största hoten i form av ökad vattentemperatur och försurning av havet. Havsyring avser processen genom vilken atmosfärisk koldioxid löses upp i havet, vilket får havet att öka i surhet. Denna förändring i havsvattenkemi har en mängd skadliga effekter på det marina livet, såsom att minska kvaliteten på organismernas hårda skal, förändra individernas förmåga att kommunicera med varandra och svara på rovdjurssignaler, och mer som forskare aktivt studerar.

minns från ovan att en egenskap hos uppvällt vatten är att det är surare än ytvattnet det ersätter. Därför har populationer av organismer som har utvecklats i ekosystem som upplever konsekvent uppvällning, såsom Bodega Bay, historiskt utsatts för vatten som är surare än populationer i ekosystem där uppvällning är svag eller frånvarande. Detta väcker frågan om populationer från regioner med starkare uppvällning har utvecklat skillnader i deras tolerans mot surhet och, om så är fallet, kommer populationer från dessa regioner att vara mer eller mindre framgångsrika inför havsyring?

forskning görs för närvarande för att svara på dessa frågor av Dr. Dan Swezey, en samarbetspartner inom Bodega Ocean Acidification Research Group. Hans arbete som studerar röda abalonpopulationer har visat att Röd Abalon från starka uppsvällande populationer (norra Kalifornien) är mer toleranta mot sura vatten än de från svagare uppsvällande populationer (södra Kalifornien), ett viktigt resultat som kan hjälpa abalonvattenbruksindustrin att lagra dessa abalonkulturanläggningar någon annanstans med mer motståndskraftiga avelsvuxna.

UC Davis-forskare fortsätter att bedriva forskning som syftar till att bättre förstå orsakerna och effekterna av kustnära uppvällning:

Robotlarver

många kustarter, både ryggradsdjur som fisk och ryggradslösa djur som krabbor, börjar livet genom att kläcka ut från ett ägg och gå igenom ett larvstadium där de är mycket små och sårbara för att transporteras bort från lämpliga livsmiljöer via vattenrörelser. Morgan Lab har fokuserat på att förstå hur förflyttningen av ytvatten på grund av kustnära uppvällning påverkar larvfördelningsmönstren för olika kustarter. Avståndet som larver sprider sig från sina moderpopulationer är artspecifikt och kan spåras genom att använda nya robotlarver som simulerar organismernas vertikala simningsmönster och fungerar som ett experimentellt fälttest av hur larver kan reglera hur långt de transporteras.

Shell Forensics

doktorand Veronica Vriesman i Ocean Climate Lab har kombinerat biologiska och geologiska forskningstekniker för att undersöka effekterna av kustnära uppvällning på musselskaltillväxt. Musslor är ”ekosystemingenjörer” som skapar livsmiljöutrymme för många andra arter att trivas på kusten; därför kan det inflytande som uppvällningshändelser har på musselhälsa vara ett tecken på hur hela samhället påverkas av uppvällningshändelser. Veronica jämför mönster i musselskalstruktur under de senaste decennierna för att förstå effekterna av uppvällning på hur anpassningsbara musslor är till deras föränderliga miljöer.

tidigare & pågående övervakning

tidigare projekt, såsom NSF WEST-projektet ledt av Dr. John Largier, utnyttjade fysisk och biologisk provtagning & modellering för att göra framsteg för att förstå den grundläggande naturen hos uppvällningsmekanismer. Dessa tidigare projekt gav viktig information som effekterna som för mycket vind, avbruten vind och mer har på uppvällningsprocessen. Nu är BML hem för Bodega Ocean Observing Node (BOON) som ständigt övervakar kustförhållanden som är förknippade med uppvällning, såsom havsvattentemperatur, salthalt, upplöst syre, fytoplanktonklorofyll, vindhastighet och riktning, havsströmmar och vågor och mer. Dessa data är oerhört viktiga eftersom de tillåter forskare att spåra uppvällning över tid och studera hur dessa kustförhållanden påverkar organismerna och samhällena som helhet på norra Kaliforniens kust.

bidragande forskare:

tack till forskarna vid Bodega Marine Laboratory som delade sin kunskap och expertis för att göra denna artikel möjlig.

Möt författaren: Jenna Quan

Jenna Quan är en fjärdeårig grundstudent som huvudämne i evolution, ekologi och biologisk mångfald och minoring i utbildning. Hon har en passion för ekologi och biologi, särskilt i marina system. Efter examen hoppas hon kunna bedriva en doktorsexamen i ekologi och fortsätta i akademin. När Jenna inte arbetar med forskningsprojekt på BML eller i ett genetiklabb, är hon medkapten för UC Davis Dance team och arbetar med sina stickprojekt!