Кораллы

Сохранить в закладки
10166
4
Сохранить в закладки

Биолог Нэнси Ноултон об открытиях Чарльза Дарвина, скелете кораллов и последствиях глобального потепления для морской экосистемы

Мелководные рифообразующие кораллы ― это животные, которых также можно воспринимать как животное, растение и минерал вместе. Кораллы получают пищу, захватывая ее с помощью щупалец, но у них существует и симбиоз с одноклеточными водорослями, которые называются зооксантеллы (Zooxanthellae).

Зооксантеллы ― это тип динофлагеллятов, группы, также включающей водоросли, которые ответственны за «красные приливы». Поскольку они фотосинтетические, зооксантеллы заставляют и организм коралла действовать как растение, в синтетическом стиле. Наконец, кораллы прячут скелет, причем животное и его симбионты находятся в каменной чаше, сделанной из минерала арагонита.

История исследований коралловых рифов

Благодаря своим уникальным качествам кораллы изучались на протяжении тысячи лет. Даже Аристотель описал их в своей «Лестнице существ» (Scala Naturae). Однако если мы посмотрим на историю, то, вероятно, наиболее известным исследователем кораллов окажется Чарльз Дарвин. Он предложил теорию происхождения коралловых рифов и, в частности, атоллов в Тихом океане, которая оказалась в значительной степени корректной, несмотря на то что ученым понадобилось немало времени, чтобы ее доказать.

Теория Дарвина, впервые описанная в его монографии «Строение и распределение коралловых рифов», очень важна. Он предположил, что если на поверхности океана есть вулкан, рифы могут формироваться вдоль его края. По мере того, как вулкан медленно погружается в воду, перестав активно расти, кораллы остаются. В конечном итоге получается то, что называют окаймляющими рифами. Это значит, что есть остров посреди лагуны и кольцо кораллов вокруг него. Со временем вулкан опускается еще ниже, так что остров исчезает, а остается лишь кольцо кораллов. Так появляется классический атолл. Невероятно то, что Дарвин создал эту теорию, просто глядя на карты, до того, как своими глазами увидел коралловые атоллы во время путешествия на «Бигле».

После Дарвина, в начале ХХ века, была совершена большая экспедиция к Большому Барьерному рифу с целью изучения кораллов. В середине ХХ века были работы Томаса Горо, который начал рассматривать кораллы как животных и изучать их симбиоз. История изучения кораллов богата: рифы, особенно в начальный период, изучались одинаково как геологами, так и биологами, и сами кораллы изучали зоологи.

Формирование коралловых рифов

Одним кораллам симбиоз с клетками растений позволяет расти относительно быстро. Это важно, так как от этого зависит возможность формирования рифа: на мелководье обитают разные существа, постоянно пережевывающие куски скелета кораллов и разрушающие риф. Происходит своего рода гонка между творением и разрушением, и на мелководье не было бы ни одного большого рифа без симбионтов, которые обеспечивают увеличение скелетного материала в течение продолжительного времени.

В глубоких водах намного меньше физических и биологических мешающих факторов, и некоторые глубоководные кораллы тоже формируют рифы, хотя у них и нет этих симбиотических отношений, и существуют они без поддержки солнечной энергии.

К тому же существует много мелких кораллов, которые живут как одиночные организмы, иногда как маленькие колонии, они не строят больших рифов.

Коралловые рифы в основном образуются в тропиках на мелководье. Их также можно найти в субтропиках, но не в холодной воде. Двадцатитысячелетний Большой Барьерный риф, который находится около Австралии, самый крупный и имеет длину 2000 километров.

Разнообразие кораллов

Кораллы просты по своей структуре и связаны с гидрами, морскими анемонами и медузами. У них есть определенная форма скелета, которая отличается в зависимости от вида коралла, и структура, которая называется полипом. Он в основном выглядит как консервная банка с оторванной крышкой с одной стороны, так что на одном конце цилиндра есть отверстие, окруженное щупальцами. Через это отверстие поступает пища, а потом и выводятся отходы. Так что это очень простая биологическая структура — у нее даже нет настоящих органов, как у высших животных.

Несмотря на эту простоту, существует огромное разнообразие кораллов — около 1500 видов. Вид акропора (Acropora) самый разнообразный, и это наиболее распространенные кораллы на мелководье, особенно в Тихом океане. Все они разветвляются тем или иным образом: некоторые образуют огромные территории, напоминающие луга со стогами сена из стволов акропоры, в то время как другие более плотные. Иные растут в виде больших пластинок или столов. Их всех отличает то, что они растут очень быстро для кораллов.

Другой интересный тип ― коралл большая звезда (Montastraea cavernosa), представляющий собой каменный коралл, который можно встретить в Карибском море. Удивительно, что, несмотря на то, что он широко распространен и был исследован многими учеными, оказалось, что это не один вид, как мы думали раньше, а несколько. Это демонстрирует, как много открытий в области исследования кораллов должно быть еще сделано, включая исследования на самом базовом уровне.

Размножение кораллов

У кораллов очень необычная репродуктивная биология: многие размножаются раз в год во время массового нереста, когда они выпускают пакеты яиц и спермы в своеобразной подводной мегаоргии. В этом случае происходит половое размножение через высвобождение гамет.

Кораллы также размножаются почкованием новых полипов или даже через фрагментацию на части, из которых потом восстанавливаются. Даже в этом плане кораллы невероятно разнообразны.

Роль кораллов в экосистеме

Рифы являются самой разнообразной из всех морских экосистем. Благодаря своим скелетам кораллы создают физическую среду, во многом обеспечивая многомерную сложность, которой пользуются другие организмы, живущие в укромных уголках и щелях кораллов, или прикрепляясь к нижней поверхности, или попросту питаясь ими.

Очень мало известно об организмах, которые живут с кораллами, а это по меньшей мере миллион разных видов, а возможно, и около десяти миллионов ― мы не представляем, сколько точно. Если заглянуть внутрь рифа, то можно найти несравненное многообразие, и все эти организмы, которые впечатляюще интересны, красивы, живут вместе на очень маленьком пространстве. Если сложить вместе все рифы, то получится площадь, равная примерно территории Франции, и при этом они вмещают от трети до четверти всех живых организмов в океане.

Огромное количество семейств рыб, морских водорослей, улиток, моллюсков и осьминогов, креветок, крабов, лобстеров и других, менее известных нам групп обитает в кораллах. Возьмите почти любого, кто живет в океане, и вы сможете найти представителя его вида на коралловом рифе. Иногда эти организмы даже помогают рифам. Рыбы, например, контролируют морские водоросли, что исключительно важно для кораллов, так как морские водоросли с ними конкурируют. Необходима популяция рыб, которая будет предохранять коралл от их засилья. Однако сегодня это уже не самая большая опасность, угрожающая кораллам.

Эффект глобального потепления

Кораллы, которые живут с симбиотическими водорослями, особенно чувствительны к малейшим повышениям температуры. В результате, когда она превышает обычный сезонный максимум даже на один градус по Цельсию или два по Фаренгейту, это серьезно нарушает способность динофлагеллятов к фотосинтезу. В итоге запускается цепная реакция, которая приводит к разрыву отношений: кораллы прогоняют симбионтов в процессе, называемом обесцвечиванием кораллов, поскольку без симбионтов они практически белые.

Кораллы необязательно умирают сразу же, но если условия не вернутся к норме достаточно быстро, то они начнут умирать. И умирают они от голодной смерти, так как им необходима еда, которую они получают от симбионтов. Но это пример прямого эффекта глобального потепления. Углекислый газ ― основная причина потепления ― также меняет химический состав воды, делая ее более кислой, что приводит к трудностям в росте у кораллов. Будущее кораллов действительно зависит от того, какую стратегию поведения выберут люди на ближайшее десятилетие. Это определит, насколько серьезным будет потепление, а также окисление океана.

Наибольший ущерб кораллам на сегодняшний день был принесен не глобальным потеплением и изменением климата, а последствиями местного чрезмерного рыболовства, загрязнения и разрушения среды. Так что, если мы сможем обеспечить местную защиту, это даст нам время на выяснение того, как решить более глобальную и сложную проблему изменения климата.

Современные исследования кораллов

Сегодня мы получаем много новых сведений о кораллах, используя новые генетические методы. Например, мы многое узнаем о том, как кораллы реагируют на стресс, включая потепление. За последние десять или двадцать лет было сделано много работы для выяснения факторов, позволяющих некоторым кораллам противостоять глобальному потеплению. Первоначальные результаты были связаны с открытием того, что некоторые симбионты гораздо более устойчивы к повышению температуры, чем другие, и это привело к огромному количеству работ, посвященных физиологии взаимосвязи между кораллами и динофлагеллятами.

В последнее время мы изучаем генетическое разнообразие животного коралла и как оно может обеспечить устойчивость к глобальному потеплению. Исследование вариаций, связанных с кораллами и их симбионтами, и того, как можно их использовать для создания кораллов, которые будут более устойчивы к климатическим изменениям, является большой частью последних исследований, но существует и множество других направлений работы. Например, большую проблему сейчас представляет болезнь коралла, и много исследований посвящено этому. Теперь нам известно намного больше о заболеваниях коралла и его обесцвечивании.

Мы также многое знаем о взаимоотношении между локальными воздействиями и здоровьем кораллового рифа. В 2016 году на Гаити была проведена встреча, в которой приняло участие около двух тысяч человек, было проведено 112 сессий на конференции на протяжении четырех-пяти дней, так что были представлены сотни и сотни статей. Из этого большого количества статей, посвященных кораллам, ученые надеются узнать гораздо больше об этих красивых, уникальных и удивительно разнообразных организмах.

Это перевод статьи нашего англоязычного издания Serious Science. Прочитать оригинальную версию текста можно по ссылке.

Над материалом работали

Читайте также

Внеси свой вклад в дело просвещения!
visa
master-card
illustration