За последние 35 лет тропические океаны испытали несколько сильных волн тепла. Ученые наблюдали, что во время этих эпизодов водоросли, испытывающие стресс из-за более высоких температур, выделяют соединения, токсичные для кораллов, заставляя коралл изгонять водоросли из своих тканей. Это означает, что кораллы теряют свой цвет и являются основным источником пищи, а затем начинают голодать.
Это процесс обесцвечивания кораллов. И это происходит все чаще и чаще, угрожая выживанию многих рифов, в том числе Большого Барьерного рифа Австралии.
Обесцвеченные кораллы не обязательно умирают; их симбиотическая популяция водорослей может быть восстановлена, если условия вокруг рифа вернутся к нормальным. Но если жара сохраняется или усугубляется другими факторами, такими как загрязнение, коралл становится слишком слабым, чтобы выжить.
В статье, опубликованной в PNAS 25 января, международная группа ученых, в которую входит Нильс Радекер из Лаборатории биологической геохимии (LGB) EPFL, раскрывает важное открытие, связанное с окончанием симбиотических отношений между кораллами и водорослями. «Мы впервые показали, что коралл начинает голодать задолго до того, как изгнаны водоросли. Водоросли, по-видимому, перестают обеспечивать достаточное количество питательных веществ, пока они все еще находятся внутри коралловой ткани », – говорит он.
Когда симбиоз больше не работает
Ученые уже знали, что потепление океана – главный фактор, приводящий к разрушению симбиотических отношений.
Но команда Радекера обнаружила, что коралл уже находится в напряженном состоянии и ему не хватает питательных веществ еще до того, как водоросли начинают выделять токсичные соединения. «Корни проблемы гораздо глубже, чем мы думали, и они связаны с ранним нарушением метаболических обменов в этих удивительных организмах», – говорит Андерс Мейбом, глава LGB и эксперт по кораллам.
Радекер более года изучал коралловый риф недалеко от побережья Тувала, Саудовская Аравия – города, где расположен Исследовательский центр Красного моря, входящий в состав Университета науки и технологий имени короля Абдаллы. Затем он воспроизвел эти условия окружающей среды в аквариумах Центра, чтобы исследовать кораллы в контролируемых условиях.
Затем данные были проанализированы в нескольких лабораториях, включая EPFL и факультет биологии Констанцкого университета в Германии.
Ставя под сомнение известные факты
"Основываясь на том, что мы обнаружили, мы можем определить, какие условия окружающей среды, помимо температуры (например, качество воды), вызывают стресс у кораллов в рифе, и использовать эту информацию, чтобы предсказать, станет ли риф обесцвечиваться. Наши результаты также могут быть использованы для выявления кораллов, которые особенно устойчивы к обесцвечиванию, например, кораллы в заливе Акаба и в других местах Красного моря. Это подскажет ученым, какие рифы следует защищать, потому что у них больше шансов на выживание », – говорит Радекер.
По словам Мейбома, это исследование вносит большой вклад в изучение кораллов и проливает новый свет на предыдущие наблюдения. "Исследование Нильса выявило метаболические механизмы, которые играют фундаментальную роль в процессе обесцвечивания кораллов, и важность которых мы не понимали до сих пор. Я считаю, что он нашел ключ к тому, что на самом деле происходит внутри кораллов, когда они испытывают стресс от глобального потепления », – говорит он.