Что вызывает обесцвечивание кораллов и могут ли рифы восстановиться?

В то время как кораллы создают среду обитания, используемую разнообразными морскими обитателями, обесцвечивание кораллов может поставить эту морскую жизнь под угрозу. Коралловые рифы покрывают менее 1% территории планеты, но, по оценкам, более 1 миллиарда человек зависят от коралловых рифов как от источника пищи. Когда цветные кораллы становятся чисто белыми, это внезапное изменение вызывает тревогу. Белый скелет обесцвеченного коралла полностью обнажен, из-за чего животное выглядит мертвым. Хотя обесцвеченные кораллы все еще живы, их потеря цвета является признаком сильного стресса: отчаянных усилий неподвижного животного выжить. (1)

Каковы причины обесцвечивания кораллов?

Коричневатый основной цвет здорового коралла происходит от крошечных, похожих на растения животных, известных как зооксантеллы. Хотя каждый из этих красочных обитателей имеет размер менее 1 миллиметра, на каждом квадратном сантиметре коралла обычно обитает более миллиона зооксантелл. Зооксантеллы собираются в прозрачных полипах кораллов, где их комбинированный цвет виден внешнему миру. Однако цвета зооксантелл – это просто побочный эффект их основной функции по отношению к кораллам: обеспечивать их пищей. (2, 3)

Как водоросли обеспечивают кораллы пищей

Зооксантеллы на самом деле представляют собой крошечные кусочки водорослей. Подобно растениям и другим водорослям, зооксантеллы улавливают энергию солнца посредством фотосинтеза для производства пищи. Зооксантеллы улавливают свет с помощью хлорофилла, который также придает кораллам коричневый оттенок. В обмен на укрытие и углекислый газ, который обеспечивает коралл, зооксантеллы делятся определенными питательными веществами, которые кораллу трудно получить самостоятельно.

Количество пищи, которую коралл получает от своих зооксантелл, сильно различается, при этом некоторые виды кораллов вообще лишены этих партнерских отношений. Эти независимые кораллы должны полностью полагаться на свои полипы, чтобы поймать пищу. Подобно крошечным морским анемонам, полипы кораллов используют липкие щупальца, чтобы ловить проплывающую мимо пищу. Некоторые кораллы используют свои щупальца в дневное время, но большинство тропических кораллов расширяют свои полипы только ночью. (4)

Кораллы, эволюционировавшие в партнерство с зооксантеллами, могут иметь конкурентное преимущество перед видами с полностью независимыми стратегиями питания. Хотя количество кораллов сильно варьируется между видами кораллов, кораллы, работающие с зооксантеллами, могут получать до 90% своих ежедневных потребностей в питании непосредственно от своих фотосинтезирующих арендаторов. К сожалению, обесцвечивание кораллов может превратить это конкурентное преимущество в катастрофическую слабость. (5)

У обесцвеченных кораллов нет зооксантелл

Обесцвеченные кораллы не имеют красочных фотосинтезирующих обитателей, поэтому коралл остается наедине с его голым белым скелетом и прозрачными полипами. Без зооксантелл обесцвеченный коралл должен полагаться на собственные щупальца в поисках пищи. Для кораллов, которые привыкли обеспечивать себя большей частью своей пищи, это может быть вполне управляемо, но для кораллов, которые обычно тесно связаны со своими зооксантеллами, потеря этих фотосинтезирующих союзников не только лишает их конкурентного преимущества, но и подвергает опасности.

Разрыв между кораллом и его зооксантеллами инициируется кораллом, когда животное испытывает сильный стресс. Чаще всего этот стресс проявляется в виде аномально теплой воды. Другими известными причинами являются снижение солености морской воды, перегрузка питательными веществами, чрезмерное пребывание на солнце и даже необычно холодная вода. (6, 7, 8, 9)

Считается, что эти стрессовые ситуации наносят серьезный ущерб зооксантеллам кораллов, препятствуя правильному фотосинтезу водорослей. Обычно коралл переваривает поврежденные зооксантеллы, но, когда большие участки зооксантелл повреждаются сразу, коралл не может за ними поспевать. Наращивание нефункциональных зооксантелл может вызвать повреждение самого коралла, в результате чего коралл вынужден высвободить своих водорослевых обитателей в отчаянной попытке самосохранения. (6)

Также считается, что тепловой стресс напрямую повреждает ткани коралла. Известно, что в этих стрессовых условиях кораллы-хозяева также выпускают кажущиеся здоровыми зооксантеллы.

Удаление этих здоровых водорослей, производящих пищу, может быть непреднамеренным побочным эффектом теплового стресса. Помимо повреждения зооксантелл, тепловой стресс может привести к тому, что собственные ткани коралла потеряют контроль над его скелетом, в результате чего коралл потеряет свои собственные клетки со здоровыми зооксантеллами внутри. Таким образом, обесцвечивание кораллов может быть симптомом стресса, а не просто защитной мерой. (10)

Механизмы обесцвечивания кораллов еще полностью не изучены и могут варьироваться в зависимости от источника нагрузки на коралл. Тем не менее ясно, что коралл становится чисто-белым в тяжелые времена. (11)

Далеко идущие последствия обесцвечивания кораллов

Обесцвечивание кораллов не только причиняет вред самим кораллам, но и сильно влияет на рыб, которые зависят от них в качестве пищи или убежища. Фактически, почти четверть всех известных видов рыб обитает среди коралловых рифов. Многие исследования документально подтверждают потерю численности и разнообразия рифовых рыб в результате обесцвечивания кораллов. (12)

Считается, что рыбы, которые в основном или исключительно питаются кораллами, наиболее восприимчивы к обесцвечиванию кораллов, в то время как рыбы с широкими привычками питания, как было выявлено, на самом деле увеличиваются в численности в годы после массового обесцвечивания. Считается, что рыбы, обитающие в кораллах, получают основную тяжесть стрессовой реакции кораллов, поскольку эти рыбы становятся более восприимчивыми к нападениям хищников. Точно так же различные виды крабов и другие морские животные, обитающие в коралловой структуре, испытывают немедленный и серьезный спад во время обесцвечивания. (13, 14, 15)

Разрушительные последствия обесцвечивания кораллов распространяются и на людей, поскольку коралловые рифы считаются основными источниками пищи. Туризм, связанный с коралловыми рифами, составляет примерно 36 миллиардов долларов отрасли, на которой построены многие экономики. Сложная трехмерная структура, созданная кораллами, также защищает прилегающие береговые линии, смягчая воздействие набегающих волн. Когда коралловые рифы обесцвечиваются, эти преимущества сильно уменьшились. На обесцвеченном рифе меньше рыбы, доступной для употребления в пищу. Точно так же риф, лишенный всемирно известных цветов и разнообразной морской жизни, наносит удар по индустрии туризма. (16, 17)

Могут ли коралловые рифы восстановиться?

Обесцвечивание кораллов было впервые зарегистрировано в 1970-х годах. С тех пор это стало обычным явлением для коралловых рифов мира и часто связано с массовой гибелью кораллов. (18)

К счастью, есть признаки надежды. Анализируя данные об обесцвечивании кораллов, исследователи обнаружили, что начало обесцвечивания кораллов происходит при более высоких температурах, чем в предыдущие годы. Ученые интерпретируют это как признак того, что некоторые кораллы адаптируются к изменению климата. (19)

Ученые также обнаружили участки кораллов, которые уже приспособились к чрезвычайно теплым водам, в том числе мангровые кораллы на Большом Барьерном рифе. Эти кораллы уже живут в экстремальных условиях, что делает их «впереди всех», когда дело доходит до адаптации к повышению температуры океана. Есть надежда, что предварительно адаптированные, устойчивые к жаре кораллы, подобные этим, смогут заселить коралловые рифы будущего, если основные сегодняшние виды кораллов, строящих рифы, не смогут достаточно быстро адаптироваться к изменению климата. (20)

Тем не менее лучший способ действий для обеспечения долговечности коралловых рифов мира и средств к существованию многих рифовых существ, которые полагаются на эти кораллы – это замедлить скорость изменения окружающей среды коралловых рифов из-за изменения климата. Кораллы могут адаптироваться, но только если им дать достаточно времени для эволюции, прежде чем они будут уничтожены.

Treehugger