Карл у Клари вкрав корали. Що вбиває рифи і як люди намагаються це зупинити

Коралові поліпи не можуть існувати без одноклітинних водоростей-симбіодиніумів, що дають їм їжу, проте через глобальне потепління симбіоз розпадається, а колись барвисті рифи знебарвлюються і вмирають. Чи є шанс на виживання найяскравіших підводних екосистем планети — розуміємося разом із біологом Всеволодом Рудим.

Живе місто. Як родичі медуз утворюють «гарячі крапки» біорізноманіття

Напевно, будь-яка людина хоча б віддалено уявляє, як виглядає кораловий риф. Але «інопланетний ліс», між гілками якого снують яскраві рибки, таїть у собі набагато більше, ніж прийнято думати. Щоб зрозуміти, навіщо рифи потрібні океану і що загрожує їм у наші дні, варто спочатку розібратися, що таке корал.

Отже, коралові поліпи - це представники класу антозою (Anthozoa) з типу квітучих (Cnidaria). Останнє означає, що корали є близькими родичами, наприклад, медуз та морських анемонів. Однак, на відміну від них, деякі корали мають міцний екзоскелет з карбонату кальцію. Такі види називають твердими або рифобудуючими, на відміну від м'яких, що не мають зовнішньої «броні». Усередині такого «будиночка» знаходяться поліпи, власне, і тіло організму.

Більшу частину енергії рифобудівні корали отримують за рахунок одноклітинних водоростей-симбіонтів (Symbiodinium), живуть у їх м'яких тканинах. Симбіодиніуми отримують захист, натомість надаючи господарям право користуватися продуктами їх фотосинтезу.

Це дуже важлива риса коралів, і до неї ми ще обов'язково повернемося.

«Класичні» тропічні рифи дуже вимогливі до умов довкілля. Їм необхідні температура близько 26–27 °С, прозора вода, не розпреснена річками, що впадають у море, або атмосферними опадами, а також достатня кількість світла, щоб водорості могли фотосинтезувати. Останнє обмежує поширення коралів у глибину — більшість видів не здатні існувати нижче 50 метрів. Звичайно, є й винятки — окремі види, що не мають зооксантел, ростуть навіть на глибинах близько 300 метрів у прибережних водах Норвегії, — але більшість видів все ж таки не може вижити в темряві.

Через свою вибірковість рифи займають лише 0,1% площі океанів — але, незважаючи на це, є одними з найважливіших екосистем у світі. Тут зустрічається близько 25% усієї існуючої океанської фауни - від морських зірок до акул. Це барвисті оази у блакитній морській пустелі. Вони приносять користь і людям — тут нерестяться і нагулюються риби, яких ми їмо, занурюються з аквалангом туристи, вносячи свій внесок у ВВП прибережних країн, а самі рифи затуляють береги від руйнівної стихії — ураганів та цунамі. Однак останніми роками ці скромні інженери океану раптово опинилися на межі зникнення. А разом із ними ризикує колапсувати і вся складна мозаїка океанських екосистем.

Моє кохання змінило колір: як спека перетворює міцний симбіоз на токсичні відносини

Уявіть собі мертве місто. Фарба, що облупилася, на стінах будинків. Порожні вулиці, колись повні людей, а тепер занедбані. Місце, яке назавжди залишило життя. Саме таку картину вчені стали практично одночасно спостерігати на коралових рифах по всьому світу у 1980-х роках.Першим і найголовнішим симптомом, що відразу кидається в очі, була повна відсутність яскравих квітів на уражених ділянках: колись квітчасті корали ніби випрали з хлоркою. Білі «скелети», між якими розгублено снували беззахисні риби, тяглися на багато кілометрів. Явище отримало просту, але ємну назву - coral bleaching, тобто знебарвлення.

На те, щоб розгадати загадку у першому наближенні, не знадобилося багато часу. Пам'ятаєте симбіодиніуми - ті водорості, що заселяються в тканини поліпа в обмін на продукти власного фотосинтезу? Вони надають коралам не лише їжу: яскраве забарвлення останніх — також наслідок співжиття з мікроскопічними симбіонтами. Однак при підвищенні середньорічної температури води у міжвидових відносинах починає відбуватися розлад. Корал виставляє водорості "за двері" власного будинку, стаючи білим як крейда. Деякий час він ще здатний жити сам собою — втім, недовго. За мільйони років спільного життя рифобудівні корали, як правило, втратили клітки, необхідні для самостійного лову видобутку. Залишившись без водорості-годувальниці, такий «побутовий інвалід» приречений на голодну смерть. Більше того, розвиток багатьох патогенів — наприклад, бактерії Vibrio shiloi, що вражає поліпи виду Oculina patagonica, — теж прискорюється з підвищенням температури, добиваючи рифи, що й без того не оправилися від «розлучення». І, як неважко здогадатися, головну роль тут відіграло глобальне потепління, що вже набило всім оскомину.

Виявити клітинні механізми, відповідальні за знебарвлення, виявилося куди складніше. З усіх запропонованих версій найпереконливішою став так званий окислювальний стрес.Лабораторні дослідження показали, що високі температури порушували роботу ферментів, що у фотосинтетичному циклі. Не лише робило фотосинтез менш ефективним, а й викликало накопичення у клітині про АФК — активних форм кисню. Під цим словосполученням ховаються іони кисню (атоми кисню з електричним зарядом), молекули перекисів (наприклад, Н₂Про₂) та вільні радикали (частки, що мають один або кілька неспарених електронів на зовнішній електронній оболонці).

Читайте також

Усі АФК легко вступають у хімічні реакції. Вони утворюються живих клітинах постійно, як продукти нормального метаболізму кисню, але стримуються антиоксидантами. Більше того, вони навіть можуть відігравати важливу роль у деяких нормальних процесах життєдіяльності клітини. Але у відповідь на стрес вони починають накопичуватися в надмірних кількостях, ушкоджуючи клітину, а часто навіть призводячи до її смерті.

Водорості, робота чиїх фотосинтетичних систем порушувалася спекою, починали активно виробляти ці найактивніші форми кисню, а потім виділяти в навколишнє середовище, тобто в тканині корала, що притулив їх. Поліпи, шоковані раптовою токсичністю з боку симбіонтів, були змушені виставити їх за двері, тим самим заганяючи себе в пастку і прирікаючи на голодну смерть.

Звісно, ​​відмічені випадки, коли водорості, «подумавши над своєю поведінкою», знову заселяли тканини знебарвленого корала — але це радше рідкість, ніж норма. Вчені сходяться в тому, що пускати ситуацію на самоплив не можна без допомоги з боку людини більшість рифів дуже скоро зникнуть.

Надія на порятунок прийшла з Ейлатської затоки Червоного моря.Незважаючи на те, що середньорічні температури там підвищуються так само стрімко, як і скрізь, ніхто не бачив випадків знебарвлення на тамтешніх рифах. Здивовані вчені вирішили протестувати термостійкі корали в лабораторії, і результати виявилися приголомшливими — поліпи не загинули навіть при температурі на чотири градуси вище за нормальну! Більше того, при екстремальній спеці ці «суперкорали» почувалися краще, ніж зазвичай! Вважається, що це наслідок складної еволюційної історії: колонізуючи Червоне море з півдня на північ, поліпи пристосувалися як до холодніших, так і до спекотніших умов.

Враховуючи, що до кінця ХХI століття світові температури піднімуться на два-три градуси, цілком можливо, що десь до 2100 року червономорські рифи стануть останніми «бастіонами», що вижили. Але справа не тільки в цьому: якщо вченим вдасться зрозуміти, як саме водорості уникають окислювального стресу, можливо, вдасться «познайомити» їх зі схильними до знебарвлення коралами в інших куточках світу. Інший варіант - створення трансгенних симбіонтів, що поєднують у собі стійкість червономорських видів з найкращими властивостями водоростей з інших регіонів. Втім, ще далеко: поки що світ нагрівається, а фахівці, небайдужі люди і жителі рифів з хвилюванням стежать, як розпадаються найважливіші відносини в океані.

Отруйний крем від засмаги, зірки-пожирачі та розчинення у кислоті: що ще загрожує рифам у наші дні?

Хоча знебарвлення є досить серйозною проблемою, це не єдине, що загрожує рифам. Зниження біорізноманіття, накопичення вуглекислого газу в атмосфері та хімічне забруднення теж роблять свій внесок у вбивство найважливіших екосистем Землі.Якісь із цих проблем локальніші, інші глобальніші, але у всіх так і інакше винні люди.

Взяти хоча б тернових вінців (Acanthaster planci) — великих морських зірок, що мешкають на рифах Індопацифіки. за малої поживності та токсичних колючок, укол яких небезпечний навіть для зірок, не їсть практично ніхто. за безконтрольного вилову в минулому столітті молюски опинилися на межі вимирання, Чим негайно скористалися тернові вінці. Вони почали безконтрольно розмножуватися, завдаючи величезної шкоди сотням рифів - постраждав навіть знаменитий Великий Бар'єрний біля берегів Австралії. занурення шприци зі Смертельним для вінців формаліном Навіть Квінслендський технологічний університет не залишився осторонь і розробив особливого підводного дрона зі шприцем під назвою COTSBot (від англійської назви вінців Crown-of-thorns Starfish). їм смертельну ін'єкцію. Проте повністю стримати. вінців все ще не вдалося: зруйнувати зв'язки всередині екосистеми завжди простіше, ніж відновити.

Може бути цікаво

Інший приклад, коли рифам шкодить попит на їх мешканців, - це вилов морських акваріумних рибок.

Близько 95% видів, затребуваних у морській акваріумістиці, не розмножуються у неволі: їх добувають місцеві жителі у прибережних країнах Південно-Східної Азії.

Методи такої риболовлі, як правило, абсолютно варварські. Наприклад, широко використовується ціанід натрію, що вводить риб у стан заціпеніння. Багато отруєних особин — особливо не затребуваних у покупців видів — залишаються на дні і вмирають від печінки. Відсутність риб може згубно зашкодити поліпах: наприклад, якщо прибрати з рифу деякі рослиноїдні види, то з-під контролю вийдуть водорості, що обростають корали і перекривають їм доступ до світла.

Інші практики впливають на риф безпосередньо. Це, наприклад, глушіння риби динамітом і так звана муро-амі (широка площа рифу покривається мережами, а потім бомбардується камінням, щоб злякати риб). На щастя, у багатьох регіонах ці згубні методи давно заборонені, але через крайню бідність рибальських спільнот браконьєри продовжують використовувати їх, знищуючи рифи, які підтримують їхнє ж існування.

Хімічне забруднення теж робить внесок у вимирання коралів. Кожен вид відходів впливає на рифи по-своєму: наприклад, забруднення біогенними елементами, такими як азот і фосфор, викликає цвітіння планктону, який «душить» район рифу, забираючи весь доступний кисень з води. Каналізаційні стоки, які у прибережних містах нерідко виводять у море, негативно впливають на імунітет поліпів, через що корали стають уразливими перед грибковими та бактеріальними захворюваннями.Пестициди з полів, що виносяться в море річками, можуть негативно впливати на розмноження та зростання поліпів.

Що цікаво, одним із найнебезпечніших забруднювачів є... крем від засмаги!

Вважається, що у воді біля коралових рифів щорічно виявляється 14 000 тонн цього забруднювача, змитого хвилями з тіл туристів. Згідно з дослідженнями, оксибензон, один із звичайних компонентів кремів для засмаги, пошкоджує ДНК у клітинах коралів і вбиває симбіотичні водорості, приводячи до того ж знебарвлення. Більше того, під ударом опиняються і вільноплаваючі личинки поліпів: у лабораторних експериментах оксибензон порушував у майбутніх коралів формування карбонатного екзоскелета. У деяких туристичних регіонах, які залежать від коралових рифів, наприклад, на Палау, кошти з оксибензоном у складі офіційно заборонені до ввезення в країну.

Зрештою, є ще одна річ, про яку варто поговорити. Вона також пов'язана з глобальним потеплінням, але не з температурними ефектами як такими, а з накопиченням вуглекислого газу в атмосфері. Я говорю про так зване закислення океанів.

Хто пам'ятає шкільний курс хімії, той знає, що таке рН або водневий показник. Це міра кислотності водного розчину — чим pH нижче, тим кислішим цей розчин є. Коли вуглекислий газ із атмосфери потрапляє до океану, він формує H₂CO₃ - слабку кислоту, так звану вугільну, що розпадається у воді на іони НСО₃- І Н +. Присутність останніх та знижує pH. А ось тут треба згадати, що екзоскелет коралів зроблений з карбонату кальцію СаСО₃. Надлишкові іони водню забирають карбонат-іон з цієї сполуки, тим самим буквально розчиняючи рифи живцем.І не тільки їх: закислений океан знищує, скажімо, раковини молюсків і форамініфер.

Читайте також

За останню сотню років pH світового океану впав з 8.2 до 8.1. На перший погляд здається, що це небагато. водню зросла на 30%. Подібні зміни вже траплялися в геологічній історії Землі, але ще ніколи не були настільки Як і у випадку глобального потепління, це означає, що багато організмів просто вимруть, не встигнувши пристосуватися шляхом природного відбору.

Складно навіть уявити, чим обернеться зникнення таких важливих компонентів морських харчових ланцюгів, як корали і молюски. Величезний сектор економіки. Державам. Звичайно, через мільйони років спорожнілі екологічні ніші займуть інші види: корали не єдині рифобудівні організми в історії планети. людство як вид може не дожити до цього моменту.

Останній шанс: чи маємо можливість врятувати корали від вимирання?

Нерозумно заперечувати, що корали приносять нам величезну користь.Проте майбутнє рифів у всьому світі залишається туманним. Вчені, ентузіасти та жителі угруповань, що залежать від рифів, роблять все можливе для збереження цих дивовижних екосистем. Так, я вже згадував про плани створення трансгенних коралів, стійких до підвищеної температури води. Деякі організації пішли іншим шляхом – вони вирощують «суперкорали» із фрагментів диких поліпів на спеціальних підводних фермах. Після цього «дитячий садок» пересаджують на рифи, що деградували, тим самим допомагаючи їм відновлюватися. Так працює, наприклад, проект CORAL GARDENERS, що базується у Французькій Полінезії. До речі, завдяки їм можна зробити внесок у збереження рифів з будь-якої точки світу. За невелику суму ви отримаєте сертифікат про опіку над одним із юних «суперкоралів» і навіть зможете вибрати йому ім'я.

У повсякденному ж житті для збереження рифів досить просто дотримуватись базових екологічних правил — намагатися зменшити викиди вуглекислого газу, по можливості сортувати сміття, вибирати товари без зайвих пластикових упаковок…

І, звичайно, пам'ятайте про крем від засмаги, якщо вирушаєте на відпочинок у тропіки. Можливо, маленькі щоденні дії допоможуть зберегти для майбутніх поколінь одну з найважливіших і красивих екосистем за всю історію Землі.

Коралові рифи: види, роль, екологічні проблеми та захист

Коралові рифи є вапняними органогенними геологічними структурами. В основному вони складаються з коралів, які утворюються за допомогою маленьких безхребетних морських тварин. Окремий корал, також званий поліпом, має циліндричну форму з екзоскелетом. Екзоскелети дають кожному поліпу тверде зовнішнє тіло, схоже на гірську породу.Корали виробляють карбонат кальцію зі своїх тіл. Оскільки корали залишаються нерухомими, окремі поліпи групуються разом. Вони утворюють колонії, що дозволяють виділяти карбонат кальцію та формувати нові рифи.

Корали залежать від водоростей і, у свою чергу, водорості отримують притулок у коралових рифах. Живі корали та водорості утворюються найближче до поверхні води поверх старих, померлих коралів. Вони виділяють вапняк протягом свого життєвого циклу, що допомагає розвивати рифи. Оскільки корали потребують водоростей, щоб вижити, вони переважно поширені в спокійних, неглибоких, чистих водах, де є достатня кількість сонячного світла.

Коралові рифи утворюються у водах, з переважаючими теплими океанічними течіями, що значною мірою обмежує їх поширення не більше ніж на 30° пн. ш. та ю. ш. Морське життя бурхливо розвивається вздовж рифів, роблячи їх одними з найрізноманітніших екосистем у світі. Загалом коралові рифи приваблюють майже чверть видів живих організмів Світового океану.

Типи коралових рифів

Деякі коралові рифи формуються тисячоліттями. Протягом цього часу вони можуть розвиватися у кілька різних форм залежно від розташування та навколишніх геологічних особливостей. Виділяються 4 основні типи коралових рифів:

• Окаймляючі (берегові) рифи складаються з платформоподібних коралових порід. Вони зазвичай пов'язані з материком, або знаходяться близько до берега, розділені напівзакритою лагуною з глибшою водою.
• Бар'єрні рифи простягаються вздовж острівної або материкової мілини, у теплих водах Тихого, Індійського та Атлантичного океанів, на відстані від кількох до десятків кілометрів від берега. Ширина бар'єрних рифів – сотні метрів. Відстань між рифом та берегом заповнена лагуною. Найбільшим бар'єрним рифом Землі є Великий бар'єрний риф довжиною близько 2000 км, розташований поблизу східних берегів Австралії. Бар'єрні рифи також іноді простягаються над поверхнею води.
• Атоли є кільцевими рифами, які повністю закривають лагуну. Лагуни всередині атолів більш солонуваті, ніж навколишні морські води, і часто приваблюють менше видів, ніж навколишній кораловий риф.
• Внутрішньолагунні рифи (патч-рифи) формуються на мілководних ділянках морського дна, розділених глибшою водою з сусідніх рифів, що облямовують і бар'єрних.

Функції коралових рифів

Коралові рифи мають кілька різних функцій. Вони допомагають запобігти вимиванню осадових порід та пошкодженню берегової лінії. Коралові рифи діють як фізичний бар'єр, який допомагає створити більш здорове, захищене місце існування поблизу узбережжя. Вони також уловлюють вуглекислий газ, що допомагає створити умови для морського біорізноманіття. Коралові рифи також мають економічні вигоди для прилеглих населених пунктів. Їх збирають для виробництва медикаментів та ювелірних виробів. Екзотичні види риб та морські рослини відловлюють для утримання в акваріумах. Також чудове підводне життя коралових рифів приваблює туристів з усього світу.

Екологічні загрози для коралових рифів

Багато коралових рифів зіткнулися з явищем, відомим як відбілювання, при якому корали стають білими і вмирають після зникнення водоростей. Вибілений корал слабшає і зрештою вмирає, що призводить до загибелі всього рифу. Точна причина відбілювання залишається незрозумілою, хоча вчені припускають, що воно може бути безпосередньо пов'язане із змінами температури моря. Глобальні кліматичні явища, такі як Ель-Ніньо та зміна клімату, підвищили температуру Світового океану. Після подій Ель-Ніньо в 1998 приблизно 30% коралових рифів були остаточно втрачені до кінця 2000 року.

Седиментація також загрожує кораловим рифам у всьому світі. Хоча вони утворюються тільки в чистих водах, ерозія грунту через видобуток корисних копалин сільського/лісового господарства призводить до того, що річки переносять опади в океан. Природна рослинність, така як мангрові чагарники, що росте вздовж водних шляхів, служить бар'єром для опадів. Втрата довкілля через будівництво та розвиток населених пунктів збільшує кількість опадів у морі.

Пестициди також проникають в океан через стік із сільськогосподарських земель, що збільшує кількість азоту в морі, внаслідок чого корали хворіють та вмирають. Недбалі методи управління, такі як надмірний промисел і безконтрольний видобуток коралів, також порушують крихкі морські екосистеми.

Збереження та відновлення коралових рифів

Одна з пропозицій щодо порятунку коралових рифів — це прагнення піклуватися про них, як сад. Введення рослин для видалення опадів та надмірного зростання водоростей може допомогти тимчасово зберегти екосистеми коралових рифів у рівновазі. Скорочення стоку пестицидів з полів також може допомогти знизити рівень азоту в морі. Зменшення викидів вуглекислого газу від діяльності людини здатне покращити загальний стан коралових рифів.