Морські біотопи: кораловий риф

Поряд із тропічними дощовими лісами, коралові рифи відносяться до найпродуктивніших, найскладніших Екосистем нашої планети, що відрізняється також найбагатшим видовим різноманіттям. Всього до нас було описано понад 100 000 тварин і рослин, що живуть у коралових рифах. За оцінками експертів, справжня кількість видів набагато більша: від 500000 до 2000000 і навіть ще більше (Spalding et al. 2001). Коралові рифи мілководдя покривають площу 284300 км 2 . Найбільший із них - Великий Бар'єрний риф біля північного узбережжя Австралії. Його протяжність від острова Торрес Стрейт на півночі до групи островів Капрікон-Банкер на півдні становить понад 2000 км.

Це, можна сказати, найграндіозніше будівництво, де архітекторами виступали живі організми: її видно навіть із Місяця (Nilsen, 2006/2007). Майже 3000 окремих рифів утворюють цей величезний тихоокеанський рифовий комплекс.

Кількість різних біотопів у загальній системі рифу незмірна. Тут і пронизані сонячним світлом дахи рифу, його укоси, і вертикальні рифи, атоли, коралові рифи вздовж берегової лінії, і віддалені від узбережжя рифи, лагуни, морські луки, гроти, печери тощо. Всі ці біотопи населяють, залежно від сили течії, світла і наявності їжі, різні тварини і водорості. Тут виживає найсильніший: у біотопі «кораловий риф» субстрату на всіх не вистачає, тому за нього точаться справжні війни. Особливою різноманітністю «зброї» відрізняються сидячі безхребетні.

Життя коралових рифів залежить від цілого ряду хімічних, фізичних та біологічних факторів, на які впливає географічне положення.

Саме низькі концентрації неорганічних поживних речовин і, отже, обмежені джерела живлення змусили корали виробити нову стратегію виживання — дивовижний та ефективний симбіоз із спеціальними водоростями.

Важливими чинниками, що впливають на кораловий риф, є, наприклад, висока інтенсивність світла тропічного сонця, температура (оптимальне значення для рифоутворюючих коралів - 25-26 ° С). інтенсивна циркуляція води за рахунок хвиль і течій, наявність карбонатів та кальцію, джерела їжі, як фіто та зоопланктон, та вкрай низькі концентрації неорганічних поживних речовин (концентрації нітратів та фосфатів), які, у свою чергу, можуть обмежувати розмноження фітопланктонних організмів та і таким чином впливати на численні харчові ланцюжки.

Зооксантелли - так називаються симбіотичні водорості - є крихітними одноклітинними організмами, що живуть величезними колоніями в тканині багатьох коралів. На 1 см 2 поверхні коралу припадає близько 14 мільйонів клітин водоростей (Sorokin, 1995). Усі вони виконують функцію своєрідних електростанцій, які з допомогою сонячного світла виробляють органічні сполуки. Корали, що утворюють симбіотичну спільність із зооксантеллами, прийнято називати зооксантельними коралами. Для зростання їм, природно, потрібне світло, але, з іншого боку, вони не залежать від пошуку інших джерел енергії, наприклад, лову планктону. Стає ясно, чому коралові рифи займають добре освітлені поверхневі райони тропічних морів. Їхні «будівельники», зооксантельні корали, для виживання потребують світла: якщо його немає, вони помирають від голоду.Як додаткове джерело їжі зооксантельні корали використовують планктон, бактерій та розчинені у воді органічні сполуки. У комплексі всі ці джерела їжі гарантують зооксантельним коралам хороші умови для зростання та розмноження, а це є основою виникнення пишних тропічних рифів.

Як вихідні матеріали для фотосинтезу, як називають цей процес, зооксантелли використовують вуглекислий газ і воду, що є в надлишку в їх середовищі проживання. Кінцеві продукти потім передаються тварині-господарю, тобто корал. Серед них гліцерин, жирні кислоти та деякі амінокислоти (Loya & Klein, 1997). Ці – по-науковому – трансльовані сполуки покривають до 90% щоденної потреби корала в енергії (детальніше див. Brockmann, 2000).

Використання симбіозу як джерело енергії в такому бідному середовищі поживних речовин, як коралові рифи — це лише одна сторона медалі. У цьому також важливо виробництво вапняку, яким більшою чи меншою мірою керують зооксатели. Разом із кальцієвими водоростями тверді корали є найважливішими «будівельниками» рифів. Вони вапняний скелет, фрагменти скелета у шкірястих і м'яких коралів також містять вапняк. Скелет повинен надбудовуватися дуже швидко, оскільки тільки в цьому випадку корал буде мати шанс пережити атаки хижаків і перемогти в боротьбі за субстрат. Наскільки така висока продуктивність вапняку сприятлива для життя твердих зооксантельних коралів, настільки ж сильно вона обмежує географічне поширення рифів.Пишні коралові рифи знаходяться тільки в тропічних широтах, в межах так званих 20-градусних ізотерм, де середня мінімальна температура поверхневих шарів води ніколи не опускається нижче 18°С. При температурах нижче цієї позначки синтез вапняку зооксантельних коралів різко знижується, або навіть зовсім зупиняється (Loya & Klein, 1997). Оптимальною для зростання коралів є середньорічна температура 25-26°С.

З точки зору хіміків (Schuhmacher, 1982), описати синтез кальцію у коралів досить просто: з іонів кальцію (Са 2+) та гідрокарбонату (НСО₃ - ) спочатку виникає проміжний продукт - гідрокарбонат кальцію (Са(НСO)₃)₂), а потім вапняк (СаСO₃) та вуглекислота (Н₂З₃):

Виникну в результаті реакції вуглекислоту зооксантелпи використовують знову для фотосинтезу Лише тісний взаємозв'язок фотосинтезу та синтезу кальцію уможливлює швидке зростання зооксантелльних коралів. Так як водорості споживають вуглекислоту, що виділяється, вапняк випадає в осад і сприяє швидкому нарощуванню скелета.

За посилене виробництво вапняку у зооксантельних коралів відповідають симбіотичні водорості, що знаходяться в їхній тканині. Оскільки вони витягають вуглекислоту з рівноважної реакції, рівняння зміщується вправо. Це призводить до підвищеного відкладення вапняку та швидкого зростання кістяка.

Кількість іонів кальцію та обсяг вуглекислоти, щорічно витрачається на виробництво вапняку, величезні Щороку на нормально оброслому даху рифу коралами виробляється 4±1 кг вапняку на 1м (Barnes & Chalker, 1990). Це відповідає 1,76±0,44 кг вуглекислоти (СO₂) на 1м2 щорічно. У рік загальна продуктивність вапняку становить близько 900 мільйонів тонн.відповідно, 400 мільйонів тонн вуглекислоти та 500 мільйонів тонн кальцію.

Зовсім інакше протікають ці життєво важливі процеси у незооксантелльних коралів, тобто тих видів, які утворюють симбіозу із зооксантеллами. Через їхню відсутність ці корали ростуть набагато повільніше, ніж їхні зооксантельні родичі. Крім того, щоб вижити, їм доводиться ловити планктон. Внаслідок цього вони не залежать від джерела світла, але повністю залежать від сили течії, яка приносить планктонні організми. Отже, незооксантельние корали перебувають переважно у районах із сильною течією.

Вони також адаптувалися до біотопів, що знаходяться в півтіні та темряві. Незооксантельние корали живуть під навісами скель і в печерах, тобто скрізь, де через відсутність світла не можуть існувати зооксантельні корали, що швидко ростуть. Таким чином, у незооксантельних коралів у боротьбі за субстрат немає конкурентів.

Тіснота, обмежена площа коралових рифів і величезна кількість тварин призвели до того, що в процесі еволюції тут між різними видами встановилися неймовірні за своїми формами відносини. Перерахую коротко лише деякі з них: відносини «риба-риба» (наприклад, симбіоз чистильників з іншими рибами) або «риби-актинію», симбіоз між раками-лускунами та бичками і, не в останню чергу, «корал-водорості» - без цього симбіозу виникнення коралових рифів було зовсім неможливо. Але й у наші дні практично щодня виявляються та описуються нові цікаві форми цих взаємин.За різноманіттям форм і фарб коралові рифи можна було б порівняти лише з царством комах, а ось за набором тих хитрощів, які використовують морські хижаки, щоб упіймати свою жертву, їм точно немає рівних. Так, наприклад, у риб-удильників на голові, прямо перед ротом, формуються червоподібні відростки, ворушачи якими, вони приваблюють дрібних голодних рибок.

Особливу роль грають маскування та імітація. Забарвлення і форми, що приховують контури тварини, наслідування отруйних риб або імітація водорості на морському лузі - все це можна знайти в коралових рифах. Але за багатьом із цього можна спостерігати у домашньому біотопі під назвою «морський акваріум».

Хто живе у кораловому рифі?

Коралові рифи – це гостинний будинок для багатьох риб та морських тварин. Більшість істот, що населяють риф, харчуються коралами або знаходять у їхніх заростях притулок, або отримують і те, й інше.

Яскраві коралові рибки поодинці або зграйками плавають між коралами, відщипуючи поліпи, якими харчуються. Їх форма та розмальовка дуже різноманітні. Тут є червоні, блакитні, жовті, зелені та чорні риби. Вони дуже полохливі, тому що постійно живуть серед нерухомих коралів. Кожен предмет, що ворушиться, змушує їх шукати притулок у рифі.

Деякі з коралових риб мають сильні щелепи, якими відгризають шматки корала. Наприклад, риба-папуга обкушує зубами, що міцно зрослися як дзьоб, коралові гілочки, на яких ростуть водорості. Так як ця риба має яскраве забарвлення, їй доводиться ховатися від хижаків. Вона робить це дуже вміло. Риба-папуга опускається на дно і будує довкола себе будиночок-кокон зі слизу.

На кораловому рифі, у прозорій воді, пронизаній сонячним промінням, плавають риби-метелики.Ці яскраві, багатобарвні істоти дуже круті та рухливі. Над кораловими чагарниками у воді живуть риба-їжак та риба-куля. Якщо їхньому життю нічого не загрожує, вони не привертають до себе увагу. Але тільки з'явиться загроза у вигляді хижака, ці риби починають заковтувати воду і роздмухуються в розмірах, лякаючи хижаків своїми голками та кулями.

У коралових лісах люблять ховатися хижі мурени. Гнучкі як змії риби – гроза всіх дрібних мешканців рифу. Вони випливають із коралової ущелини у пошуках їжі, такі риби можуть напасти навіть на людину. У морській глибині плавають прозорі та різнокольорові медузи. Вони виглядають безневинно, але можуть жалити подібно до кропиви. На їх щупальцях розміщується багато клітин з отрутою, які лопаються від дотику до них. Багато морських істот намагаються не наближатися до медуз, але мальки деяких риб ховаються між отруйних щупалець від хижаків.

У рифі є безліч норок. У деяких із них живуть цікаві сусіди — рибка-бичок та креветка. І обов'язки поділили порівну. Креветка містить житло в чистоті та затишку, а бичок охороняє нірку та видобуває їжу для двох.

Через кораловий кущ випливає риба-собака з ріжками на голові. Цілими днями риба-зебра завмирає серед коралів, чатуючи на дрібну рибку. У її верхньому плавнику на спині заховані колючки з сильною отрутою. Тут і строкатий морський півень неподалік видає дивні звуки, схожі на бурчання. Серед водоростей та коралів ховається морська голка, витягнувшись головою вниз, так її ніхто не знайде. Морські ковзани причаїлися у водоростях, до речі, вони можуть змінювати свій колір залежно від кольору рослини, в якій ховаються.

У піску коралового острова риють нори краби оциподу. Ці цікаві істоти дуже полохливі.Якщо краба застати далеко від його нірки, він мчить на високо піднятих ногах по пляжу, кидаючись у морську хвилю, що набігає. Після чого висовує з води очі, які розміщені на довгих стеблинках, для того щоб перевірити, чи не загрожує йому небезпека. Щороку до коралових островів припливають морські черепахи. Вони, насилу вибравшись із води, риють у піску ямку для відкладання яєць. Через деякий час з яєць вилуплюються черепашки, які тільки вибравшись на поверхню, спускаються в море.

Кораловий риф має недоброзичливців. Ось, наприклад, повзе хижа морська зірка Акантастер. Її ще називають терновим вінцем через безліч колючок на тілі. Харчується акантастер кораловими поліпами. Там, де проповзе ця зірка, корали перетворюються на білі мляві скелети. Мешканці рифу йдуть інші місця чи гинуть. Після чого хвилі руйнують спорожнілі коралові сади. На їхньому місці залишається лише білий пісок.

Кораловий риф - це насичений життям оаза у водах тропічного океану, яка просто необхідна для життя багатьох різноманітних створінь.