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 із 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 людини рифи дуже швидко 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. Ці голкошкірі, схожі на уткану отруйними колючками сковорідку, — головні природні вороги коралів рифобудівних. Один вінець може знищити до 13 м2 рифу на рік. Через малу поживність і токсичні колючки, укол яких небезпечний навіть для людини, самих зірок не їсть практично ніхто. Єдиний гурман - це великий молюсок харонія (Charonia tritonis). На жаль, хароній не пощастило мати великі красиві раковини, що колись високо цінувалися у колекціонерів та туристів. Через безконтрольний вилов у минулому столітті молюски виявилися 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. Щоб приборкати морський зірець, хароній у більшості країн взяли під охорону. А австралійські дайвери прийняли за правило брати із собою занурення шприци зі смертельним для вінців формаліном. Навіть Квінслендський технологічний університет не залишився осторонь і розробив особливий підводний дрон зі шприцем під назвою COTSBot (від англійської назви вінців Crown-of-thorns Starfish). Вбудована в нього нейромережа розпізнає зірок на тлі рифу, після чого робот робить смертельну ін'єкцію. Однак 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. : наприклад, якщо прибрати з рифу деякі рослиноїдні види, то з-під контролю вийдуть водорості, що обростають корали та 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 налякати риб). через крайню бідність рибальських спільнот браконьєри продовжують використовувати їх, знищуючи рифи, які підтримують їхнє ж існування.

Хімічне забруднення теж вносить лепту в вимирання коралів. стоки, які у прибережних містах нерідко виводять у море, негативно впливають на імунітет поліпів, через що корали стають вразливими перед грибковими та бактеріальними захворюваннями.

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 лише їх: закислений океан знищує, скажімо, раковини молюсків та форамініфер. Деградують навіть зуби та луска акул, що складаються з того ж злощасного карбонату.

Читайте також

За останню сотню років pH світового океану впав із 8.2 до 8.1.На перший погляд здається, що це небагато. Однак, якщо врахувати, що pH – логарифмічний показник (його зміна на одну одиницю відповідає десятикратній зміні кислотності), то виявиться, що вміст іонів водню зріс на 30%. Подібні зміни вже траплялися в геологічній історії Землі, але ще ніколи не були такими швидкими. 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 та молюски. Швидше за все це призведе до колапсу рибальської промисловості в багатьох регіонах світу, залишивши ненаситне людство без чергового джерела їжі. Країни, що залежать від туризму, втратять дохід від величезного сектора економіки. Останнє особливо сильно позначиться на небагатих на ресурси острівних держав. Звичайно, через мільйони років екологічні ніші, що спорожніли, займуть інші види: корали не єдині рифобудуючі організми в історії планети. Але, враховуючи темпи, з якими люди звертають на порох дику природу по всьому світу, і кількість труднощів, які приносить нам руйнування екосистем, людство як вид може просто не дожити до цього моменту.

Останній шанс: чи маємо можливість врятувати корали від вимирання?

Нерозумно заперечувати, що корали приносять нам величезну користь. Тим не менш, майбутнє рифів по всьому світу 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.

Кораловий риф біля берегів Австралії знову пережив масове вимирання

Потепління морської води – особливо у лютому цього року – вчені вважають причиною масштабної загибелі коралів найбільшого на планеті рифу. Корали, що померли, біліють, і це добре помітно з повітря: протяжні ділянки рифу вражені повністю, хоча є й благополучні ділянки.

Дві третини рифу зазнали таких же збитків у 2016 та 2017 роках.

Великий бар'єрний риф тягнеться на 2300 км. Він внесений до списку Світової спадщини через "величезну наукову та унікальну природну цінність".

Минулого року влада Австралії була змушена змінити прогнозований статус стану заповідного рифу з "поганого" на "дуже поганий".

26 березня адміністрація заповідника заявила, що дослідження з повітря показало, що відмирання відбувається з різною інтенсивністю на різних ділянках рифу. Але загалом побілілих ділянок більше, ніж у 2016 та 2017 роках.

"Риф тільки починав одужувати, і ось третій раунд", - сказав старший науковий співробітник заповідника Девід Вейхенфельд Бі-бі-сі.

"При глобальній зміні клімату екстремальні явища, що відбиваються на коралах, відбуваються частіше і посилюються, - каже він, - і збитки для рифу від кожного з них посилюються".

Цей матеріал містить контент, наданий Twitter. Ми просимо вашого дозволу до завантаження, тому що він може використовувати кукіс та інші технології. Ви можете ознайомитися з правилами кукіс та політикою особистих даних Twitter, перш ніж дати згоду. Щоб побачити цей вміст, виберіть “Погодитись і продовжити”.

Погодитись і продовжити

Контент із Twitter закінчено

Автор фото, Getty Images

У попередні два рази відмирання торкнулося двох третин території рифу: загинули корали та різноманітні морські тварини, для яких риф є унікальним місцем існування.

Однак найбільш популярні у туристів частини Великого бар'єрного рифу – у центрі та на півночі – цього року постраждали помірно, каже доктор Вейхенфельд. Це дає надію, що корали повернуться до життя, вважає він.

"Риф - це жива, динамічна система, але коли такі удари йдуть один за одним, рифу все складніше відновлюватися. Це глобальний сигнал до рішучих дій для усунення наслідків зміни клімату", - каже австралійський учений.

Середня температура Землі вже піднялася на 1 градус Цельсія проти доіндустріальної епохою.

За даними ООН, у разі підвищення середньопланетарних температур на 1,5 градуса Цельсія вимре 90% існуючих морських коралів.