Published March 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Climate warming erodes tropical reef habitat through frequency and intensity of episodic hypoxia

  • 1. Smithsonian Tropical Research Institute
  • 2. University of Washington
  • 3. Princeton University
  • 4. Université du Québec à Rimouski
  • 5. King Abdullah University of Science and Technology

Description

Climate warming threatens marine life by increasing metabolic oxygen demand while decreasing oxygen availability. Tropical species living in warm, low oxygen environments may be most at risk, but their tolerances and exposures to these stressors remain poorly documented. We evaluated habitat restrictions for two brittle star species from Caribbean coral reefs by integrating field observations, laboratory experiments and an ecophysiological model. The absence of one species from the warmest reefs results from vital activity restrictions during episodic low oxygen extremes, even though average conditions are well within physiological tolerance limits. Over the past decade, warmer temperatures have been significantly correlated with a greater frequency and intensity of hypoxic events. Continued warming will progressively exclude hypoxia-tolerant species, even if average oxygen remains constant. A warming-driven increase in frequency or intensity of low oxygen extremes could similarly accelerate habitat loss across other marine ecosystems.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يهدد الاحترار المناخي الحياة البحرية من خلال زيادة الطلب على الأكسجين الأيضي مع تقليل توافر الأكسجين. قد تكون الأنواع الاستوائية التي تعيش في بيئات دافئة ومنخفضة الأكسجين أكثر عرضة للخطر، لكن تحمّلها وتعرضها لهذه الضغوطات لا يزال غير موثق بشكل جيد. قمنا بتقييم قيود الموائل لنوعين من النجوم الهشة من الشعاب المرجانية الكاريبية من خلال دمج الملاحظات الميدانية والتجارب المعملية ونموذج بيئي فسيولوجي. ينتج غياب نوع واحد من الشعاب المرجانية الأكثر دفئًا عن قيود النشاط الحيوي خلال فترات انخفاض الأكسجين العرضية، على الرغم من أن متوسط الظروف يقع ضمن حدود التحمل الفسيولوجي. على مدى العقد الماضي، ارتبطت درجات الحرارة الأكثر دفئًا بشكل كبير بزيادة تواتر وشدة أحداث نقص الأكسجة. سيؤدي الاحترار المستمر إلى استبعاد الأنواع التي تتحمل نقص الأكسجة تدريجيًا، حتى لو ظل متوسط الأكسجين ثابتًا. وبالمثل، يمكن أن تؤدي الزيادة الناجمة عن الاحترار في تواتر أو شدة التطرف المنخفض للأكسجين إلى تسريع فقدان الموائل عبر النظم الإيكولوجية البحرية الأخرى.

Translated Description (French)

Le réchauffement climatique menace la vie marine en augmentant la demande métabolique en oxygène tout en diminuant la disponibilité de l'oxygène. Les espèces tropicales vivant dans des environnements chauds à faible teneur en oxygène sont peut-être les plus menacées, mais leurs tolérances et leur exposition à ces facteurs de stress restent mal documentées. Nous avons évalué les restrictions d'habitat pour deux espèces d'étoiles fragiles des récifs coralliens des Caraïbes en intégrant des observations sur le terrain, des expériences en laboratoire et un modèle écophysiologique. L'absence d'une espèce dans les récifs les plus chauds résulte de restrictions d'activité vitale lors d'extrêmes épisodiques à faible teneur en oxygène, même si les conditions moyennes sont bien dans les limites de tolérance physiologique. Au cours de la dernière décennie, les températures plus chaudes ont été significativement corrélées à une plus grande fréquence et intensité des événements hypoxiques. La poursuite du réchauffement exclura progressivement les espèces tolérantes à l'hypoxie, même si l'oxygène moyen reste constant. Une augmentation entraînée par le réchauffement de la fréquence ou de l'intensité des extrêmes à faible teneur en oxygène pourrait également accélérer la perte d'habitat dans d'autres écosystèmes marins.

Translated Description (Spanish)

El calentamiento climático amenaza la vida marina al aumentar la demanda metabólica de oxígeno al tiempo que disminuye la disponibilidad de oxígeno. Las especies tropicales que viven en ambientes cálidos y con poco oxígeno pueden estar en mayor riesgo, pero sus tolerancias y exposiciones a estos factores estresantes siguen estando poco documentadas. Evaluamos las restricciones de hábitat para dos especies de estrellas frágiles de los arrecifes de coral del Caribe mediante la integración de observaciones de campo, experimentos de laboratorio y un modelo ecofisiológico. La ausencia de una especie en los arrecifes más cálidos se debe a las restricciones de actividad vital durante los episodios extremos de bajo nivel de oxígeno, a pesar de que las condiciones promedio están dentro de los límites de tolerancia fisiológica. Durante la última década, las temperaturas más cálidas se han correlacionado significativamente con una mayor frecuencia e intensidad de los eventos hipóxicos. El calentamiento continuo excluirá progresivamente a las especies tolerantes a la hipoxia, incluso si el oxígeno promedio permanece constante. Un aumento impulsado por el calentamiento en la frecuencia o intensidad de los extremos con bajo contenido de oxígeno podría acelerar de manera similar la pérdida de hábitat en otros ecosistemas marinos.

Files

journal.pclm.0000095&type=printable.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:213ae1e853b988831fd9d166ebad164b
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يؤدي الاحترار المناخي إلى تآكل موطن الشعاب المرجانية الاستوائية من خلال تواتر وشدة نقص الأكسجة العرضي
Translated title (French)
Le réchauffement climatique érode l'habitat des récifs tropicaux par la fréquence et l'intensité de l'hypoxie épisodique
Translated title (Spanish)
El calentamiento climático erosiona el hábitat de los arrecifes tropicales a través de la frecuencia e intensidad de la hipoxia episódica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4322730966
DOI
10.1371/journal.pclm.0000095

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Panama

References

  • https://openalex.org/W1561461563
  • https://openalex.org/W1685251144
  • https://openalex.org/W1976259602
  • https://openalex.org/W2029659015
  • https://openalex.org/W2045487715
  • https://openalex.org/W2059508094
  • https://openalex.org/W2071584576
  • https://openalex.org/W2077950518
  • https://openalex.org/W2108354364
  • https://openalex.org/W2111684210
  • https://openalex.org/W2124163774
  • https://openalex.org/W2146992469
  • https://openalex.org/W2174243247
  • https://openalex.org/W2289715355
  • https://openalex.org/W2290250095
  • https://openalex.org/W2489534557
  • https://openalex.org/W2588770771
  • https://openalex.org/W2609109115
  • https://openalex.org/W2796258844
  • https://openalex.org/W2888276223
  • https://openalex.org/W2903416363
  • https://openalex.org/W2904932822
  • https://openalex.org/W2914382202
  • https://openalex.org/W2995871537
  • https://openalex.org/W3025606547
  • https://openalex.org/W3070971032
  • https://openalex.org/W3087032289
  • https://openalex.org/W3113287454
  • https://openalex.org/W3148599020
  • https://openalex.org/W4200232563
  • https://openalex.org/W4388360685