Rifi - nozīmīga jūras ekosistēmas daļa
Atšķirībā no tropiskā klimata jūrām, kur rifi ir veidojušies bioloģisku procesu rezultātā, Baltijas jūras gadījumā rifiem ir ģeoloģiska izcelsme, un tos veido akmeņainas vai klinšainas gruntis, ko ieskauj smilšainā jūras gultne. Baltijas jūrā rifi galvenokārt sastopami 2-20 m dziļumā. Latvijas teritoriālajos ūdeņos lielākā daļa rifu iekļauti aizsargājamās jūras teritorijās.
Rifi jeb akmeņainās zemūdens pļavas ir īpaši nozīmīga jūras ekosistēmas daļa. Tajos mājvietu rod zivis, putni, augi un dažādas gliemenes. Rifiem ir būtiska loma populācijas zivju atražošanā, sniedzot patvērumu ikriem un zivju mazuļiem. Tie kalpo arī kā restorāns jūras putniem. Savukārt gliemeņu loma nav tikai nodrošināt pārtiku putniem - tās ir kā dabiskas ūdens attīrīšanas iekārtas. Gada laikā Baltijas jūrā sastopamās ziemeļu ēdamgliemenes izfiltrē ūdens daudzumu, kas ir līdzvērtīgs visai Baltijas jūrai! Savukārt zemūdens rifu tautsaimnieciskā nozīme saistāma ar komerciāli nozīmīgo zivju populāciju (jo sevišķi reņģu, kas Rīgas līcī veido atsevišķu ģenētiski atšķirīgu populāciju), kas tos izmanto nārstam, un to degradācija var būtiski apdraudēt Latvijas zivsaimniecības nozari. Tas rada nepieciešamību būtiski palielināt izpratni par rifu transformāciju un klimata mainības ietekmē radītajām slodzēm uz to funkcionalitāti.
Siltās ziemas netīk jūras biotopiem
Globālā klimata pārmaiņu pētījumi liecina, ka aizvadītā gadsimta gaitā vidējai gaisa temperatūrai ir tendence palielināties. Šīs izmaiņas atstāj ietekmi uz klimatu arī Baltijas jūras reģionā un būtiski pārveido tā piekrasti. Pieaugot globālajai gaisa temperatūrai, mainās ūdens temperatūras un ledus segas režīms. Tā rezultātā siltās ziemās bez pastāvīgas ledus segas būtiski pieaug viļņu negatīvā ietekme uz zemūdens biotopiem, jo īpaši jūras rifiem. Tas samazina to bioloģisko daudzveidību un spēju nodrošināt savas funkcijas.
Latvijas austrumu piekrastes rajoni ir pakļauti erozijai (augsnes un iežu noārdīšanās un pārvietošana dabisku procesu rezultātā) vairāk nekā citi Latvijas piekrastes reģioni. Tās piekrasti veido galvenokārt smilšaini krasti, kas tos padara viegli erodējamus - krasti tiek noārdīti, jo īpaši spēcīgu vētru laikā. Taču krasta erozija ir tikai daļa no problēmām, kas saistāmas ar spēcīgām vētrām un to destruktīvo ietekmi. Viļņu darbības rezultātā no krasta izskalotais materiāls (smiltis, dažādas augu daļiņas) tiek nests gar jūras piekrasti, un tas var radīt negatīvu ietekmi uz zemūdens rifu biotopiem. Ar viļņu enerģiju nestais erodētais materiāls rada smilšpapīra efektu, kā rezultātā uz akmeņiem augošās aļģes no tiem tiek atrautas. Tāpat ūdens saduļķošana ar erodēto materiālu samazina ūdens gaismas caurlaidību, kavējot uz akmeņiem augošo aļģu augšanai nepieciešamo fotosintēzes procesu. Pārvietojot lielu apjomu noskalotā materiāla, zemūdens rifu biotopi var tikt arī apbērti. Visu minēto procesu rezultātā tiek traucēta šo biotopu funkcionēšana.
Pēta, lai aizsargātu
Šobrīd zinātnieku sabiedrībai ir teorētiska izpratne par klimatisko faktoru radīto fizikālo slodžu ietekmi uz piekrastes grunts biotopiem, bet procesi nav kvantificēti, un nav sasaistes starp fizikālo slodžu intensitāti un piekrastes biotopu bioloģisko daudzveidību. Tāpēc Latvijas Hidroekoloģijas institūts sadarbībā ar Tallinas Tehniskās universitātes Kibernētikas institūta Viļņu dinamikas laboratoriju izstrādā Eiropas Ekonomiskās zonas granta atbalstītu projektu Klimata izmaiņu ietekme uz bioloģisko daudzveidību Baltijas jūras piekrastes rifos. Realizējot šo projektu, iespēju robežās plānots novērst iepriekš minētos trūkumus, sasaistot klimata izmaiņu pastiprinātās fizikālās slodzes ar piekrastes grunts biotopu bioloģisko daudzveidību un iespēju robežās kvantificējot šo sakarību. Padziļinātai izpētei izvēlēti trīs Latvijas rietumu piekrastes rajoni - no Papes līdz Bernātiem, Ziemupes apgabalā un Jūrkalnes apgabalā. Sekmīgai projektā izvirzīto mērķu realizācijai tā izstrāde sadalīta vairākos posmos, kuros ietverta viļņu raksturlielumu matemātiska modelēšana, piekrastes erodētā materiāla pārvietošanas raksturošana, viļņu darbības fizikālās ietekmes izvērtēšana dažādos Latvijas rietumu piekrastes reģionos, kā arī lauka darbu veikšana, identificējot zemūdens rifu biotopu stāvokli pie noteiktas fizikālās slodzes.
Viļņu darbību raksturojoša informācija - to augstums, virziens, periods un dziļums, līdz kuram tie spēj būtiski mainīt piekrastes profilu, Latvijas rietumu piekrastes reģionam ir nepietiekama, tāpēc tā tika iegūta, izmantojot modelēšanu. Modelētie viļņu darbību raksturojošie parametri tika izmantoti, lai aprēķinātu viļņu radīto straumju dinamiku Latvijas rietumu piekrastes teritorijā. Balstoties uz šo informāciju un izmantojot universālu, visā pasaulē pielietotu algoritmu, ko radījuši Piekrastes inženierijas izpētes padomes speciālisti no ASV, iespējams aprēķināt no krasta izskalotā materiāla jeb sedimentu pārvietošanas ātrumu un apjomu. Tālāk jau šī informācija tiek pielietota, lai novērtētu sedimentu pārneses fizikālo ietekmi uz piekrastes rifu biotopiem vētru laikā, piemēram, kādā apjomā sedimenti tiek pārvietoti gar piekrasti vai arī līdz kādam dziļumam viļņi un to pārvietotie sedimenti spēj ietekmēt zemūdens rifu biotopus.
Pielāgojas līdz zināmai robežai
Veicot viļņu darbības fizikālo ietekmi raksturojošo parametru gradāciju projekta izpētes teritorijā, identificēti piekrastes apgabali, kuros novērojama dažāda viļņu fizikālā ietekme. Tādā veidā iespējams novērtēt atšķirīgo fizikālo slodzi uz zemūdens rifu biotopu bioloģisko daudzveidību. Atbilstoši fizikālās ietekmes līmenim pētītie reģioni no Papes līdz Bernātiem atbilda zemākam ietekmes līmenim, Ziemupes apgabalā - vidējam un Jūrkalnes apgabalā - augstākam fizikālās ietekmes līmenim. Pētījuma rezultāti liecina, ka spēcīgu vētru laikā viļņu iedarbības zona (0-10 m) pārklājas ar rifu izplatības zonu (5-25 m). Tātad 5-10 m dziļumā esošie rifi tiek pakļauti apbēršanai un abrāzijai. Šādi apstākļi daudziem rifu organismiem nav labvēlīgi - tiek traucēta aļģu fotosintēze, samazinās aļģu audzes apjoms, aļģu sabiedrībā paliek tikai izturīgākās sugas vai arī aļģes tiek atrautas no substrāta pavisam. Savukārt gliemenēm uzbērtais smilšu slānītis apgrūtina filtrēšanas procesu. Nelabvēlīga ietekme parādās arī uz kopējo grunts organismu daudzveidību - lai gan neliels smilšu daudzums rifu biotopā var pat veicināt daudzveidību, liela smilšu ietekme tomēr to būtiski samazina.
Patstāvīgiem traucējumiem organismu sabiedrība iespēju robežās pielāgojas, tomēr kādas izmaiņas notiks nākotnē, ja vētru stiprums turpinās pieaugt? Projekta rezultāti rāda, ka rifu bioloģiskā daudzveidība ir cieši saistīta ar hidrodinamisko intensitāti un augstas intensitātes apgabalos daudzveidība ir zemāka.