Экосистемы коралловых рифов славятся своим богатством и разнообразием, именно они испокон веков обеспечивают пищей и другими ресурсами миллионы людей, населяющих тропические страны. Однако в настоящее время происходит стремительная деградация коралловых экосистем. Только за период с конца 1960-х по конец 2000-х годов площадь коралловых рифов сократилась приблизительно в два раза.
Так в чем же причина деградации рифов?
В этом виноваты как естественные, так и антропогенные факторы: повышение температуры воды, кислотности, концентрации солей азота и фосфора, седиментации, вспышки численности хищных морских звезд и моллюсков, перелов рыбы, развитие макроводорослей. Этот список можно продолжить.
Наиболее известная причина деградации рифов — обесцвечивание или бличинг кораллов (coral bleaching). Это процесс, при котором симбиотические водоросли выбрасываются из полости тела кораллового полипа в воду (Рис. 1). Питание кораллов в значительной степени обеспечивается этими микроскопическими водорослями, поэтому бличинг ослабляет коралл, а сильный продолжительный бличинг часто приводит к его гибели. Исследованию интенсивного бличинга посвящены многочисленные статьи и книги, при этом в тени остаются два менее выраженных, но не менее значимых для кораллового рифа процесса – сезонного обесцвечивания и частичной смертности.
По-видимому, сезонному обесцвечиванию подвержены кораллы по всему миру, это естественная реакция симбиотических водорослей на изменения таких факторов среды как температура и освещенность. Однако и незначительное сезонное обесцвечивание ослабляет коралл, что может привести его к гибели в случае, если процесс бличинга затянется.
Частичная смертность – это возникающее по различным причинам отмирание поверхности коралла, например при механическом повреждении коралловой колонии вследствие укусов кораллоядных рыб или твердыми песчинками при штормах. Образовавшиеся участки обнаженного кораллового скелета могут вновь зарасти тканями, но если этот процесс идет медленно, то они колонизируются макроводорослями. Водоросли выделяют токсичные для кораллов метаболиты, провоцируя разрастание поврежденного участка. В естественных условиях процесс обрастания кораллов контролируется рыбами–фитофагами, но если этих рыб нет или мало в следствие перелова, баланс смещается в пользу водорослей. В результате пораженный участок расширяется все больше и больше, постепенно захватывая всю колонию, что в итоге приводит к ее гибели.
До последнего времени исследованию причин сезонного бличинга и частичной смертности были посвящены лишь отдельные разрозненные исследования, а связь между сезонным обесцвечиванием, частичной смертностью и смертностью кораллов не была изучена вовсе. Заполнение этого пробела и стало целью исследования группы сотрудников лаборатории морфологии и экологии морских беспозвоночных ИПЭЭ РАН под руководством Темира Алановича Бритаева.
Работа была выполнена на базе морской научно-исследовательской станции Дамбай, расположенной в заливе Нячанг (Вьетнам). В ходе исследования ежедневно выполнялся мониторинг состояния среды, в частности температуры воды, интенсивности осадков и скорости ветра (последний фактор был выбран как косвенный индикатор штормов в районе станции), дважды в месяц фиксировалось состояние кораллов Pocillopora verrucosa, высаженных на полигоне вблизи станции.
Работа показала, что развитие сезонного обесцвечивания вызывается (Рис. 2), главным образом, повышением температуры воды, при этом колонии, уже страдающие от частичной смертности, более подвержены обесцвечиванию, чем те, которые не имеют травмированных участков.
В свою очередь, частичная смертность была вызвана штормами. Колонии кораллов, страдающие от обесцвечивания, были подвержены развитию частичной смертности в большей степени, чем здоровые. Однако влияние обесцвечивания на частичную смертность было заметно ниже, чем частичной смертности на обесцвечивание.
Наконец, был получен ответ на вопрос – могут ли сезонное обесцвечивание и частичная смертность быть причиной гибели кораллов?
По наблюдениям, все погибшие колонии перед смертью страдали от частичной смертности. Как и ожидалось, поражение постепенно распространялось по кораллу, с каждым днем захватывая все большую ее часть, что в конце концов приводило к гибели колонии (Рис. 3). С другой стороны, не было обнаружено прямой связи между сезонным обесцвечиванием и гибелью. Да, ряд колоний перед гибелью страдал от обесцвечивания, но это было скорее внешним проявлением ухудшения состояния коралла, а не причиной гибели.
Таким образом, была подтверждена гипотеза, согласно которой массовая гибель кораллов может быть вызвана их повреждением и обрастанием макроводорослями. С другой стороны, влияние сезонного обесцвечивания на гибель кораллов оказалось существенно слабее ожидаемого. Оба исследованных процесса вызываются воздействием факторов среды (повышением температуры воды в случае сезонного обесцвечивания и штормами в случае частичной смертности) и связаны друг с другом (Рис. 4). Полученные данные не только существенно расширяют знания о биологии кораллов, но и могут служить фундаментальной основой для разработки программ по восстановлению коралловых рифов в Индопацифике.
Настоящее исследование было выполнено в рамках программы Эколан Э – 3.1, задачи 1 Структура и динамика формирования симбиотических сообществ, ассоциированных с кораллами. Кроме того, работа была за средства гранта РНФ № 22-24-00836.
Более подробно результаты исследования изложены в статье Seasonal bleaching and partial mortality of Pocillopora verrucosa corals of the coast of central Vietnam, доступной по ссылке.