Оскільки океани стають теплішими і кислішими, вчені розробляють нові стратегії для порятунку «морських лісів».
Коралові рифи є одними з найкрасивіших екосистем на Землі — за словами океанолога Сільвії Ерл, «пояс із коштовністю навколо середини планети». Вони також надзвичайно цінні. Рифи займають менше однієї десятої 1 відсотка дна океану, але містять понад 800 видів коралів і 4,000 видів риб. Це місця нересту, прибережні буфери від штормів і прибуткових туристів. Згідно з деякі оцінкипослуги, які вони надають, коштують до 30 мільярдів доларів на рік.
На шкоду цим перевагам, однак, коралові рифи погіршуються з 1970-х років під впливом людського впливу. Надмірний вилов порушує їх складні спільноти великих хижаків, менших видів здобичі та «пасовців», таких як риби-папуги та їжаки, які очищають корали від великих водоростей. Днопоглиблення для розбудови узбережжя покриває воду з осадами, блокуючи сонячне світло та виснажуючи кисень. Масове цвітіння водоростей, які живляться поживними речовинами в стоках ферми та стічних водах, глушить корали. Патогени, які, можливо, поширюються глобальним судноплавством, вбивають корали та їжаків.
Зараз збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері викликає нагрівання океанських вод і робить їх більш кислими. Тепла вода викликає епізоди відбілювання, коли коралові поліпи виганяють мікроскопічні водорості, які живуть всередині їх тканин, і живлять їх. Водорості забезпечують колір коралів, тому рифи стають білими. Корали можуть відновлюватися, але цей процес напружує їх і може вбити. Підкислення, яке відбувається, коли морська вода поглинає CO2 з атмосфери, зменшує кількість карбонату, доступного для коралів для створення скелета, тому рифи ростуть повільніше і стають слабкішими.
«Ми намагаємося протистояти повідомленням про те, що всі корали приречені». — Рут Гейтс
Але фахівці з рифів не здаються. Деякі ідентифікують характеристики, які допомагають певним коралам переносити потепління та підкислення. Інші кондиціонують корали, щоб вони процвітали в змінених океанах, так само як спортсмени тренуються, щоб змагатися на великій висоті або в сувору погоду.
«Ми намагаємося протистояти повідомленням про те, що всі корали приречені», — каже Рут Гейтс, професор-дослідник Інституту біології моря Гавайського університету. «Корали розвивалися на Землі мільйони років, і вони вижили не дарма».
Підвищення стійкості
Деякі експерти кажуть, що потеплінню та підкисленню приділяється занадто багато уваги, і що місцеві стреси є більш актуальними.
«Зміна клімату — це лише половина справи», — каже Джеремі Джексон, колишній директор Центру морського біорізноманіття та збереження при Каліфорнійському інституті океанографії Скріпса. Джексон був головним редактором звіту опублікований у липні Глобальною мережею моніторингу коралових рифів які виявили великі коливання темпів скорочення рифів у Карибському басейні з 1970-х років.
Хоча кількість коралів з 50 року скоротилася більш ніж на 1970 відсотків у всьому регіоні, країни, які обмежували рибальство, розвиток узбережжя та туризм, такі як Бермуди, зазнали набагато менших втрат коралів, ніж ті, які не змогли запровадити аналогічний контроль, наприклад Ямайка. І здорові рифи легше витримали урагани та епізоди відбілювання, ніж ті, які вже зруйновані через надмірний вилов риби та забруднення води.
«За іронією долі, Сполучені Штати витрачають багато грошей на моніторинг коралових рифів, але не роблять багато для їх захисту», – каже Джексон. «Здається, що наша стратегія спостерігає за ними, поки вони не помруть».
Наприкінці серпня Національне управління океанографії та атмосфери США зробило перший крок до зміни цього, перелік 20 видів коралів, які знаходяться під загрозою зникнення відповідно до Закону про зникаючі види. Перелік означає, що іншим федеральним агентствам доведеться проконсультуватися з NOAA, перш ніж фінансувати або дозволяти дії, які вплинуть на ці корали, такі як енергетичні проекти, дозволи на скидання забруднення, днопоглиблення, рух човнів або військова діяльність. І NOAA працюватиме з штатами та громадами, щоб захистити корали за допомогою таких стратегій, як зменшення забруднення на суші та пересадка коралів, вирощених у лабораторіях, для повторного заселення деградованих рифів.
Надає перевагу тим, хто вижив
Щоб протистояти потеплінню та підкисленню, вчені намагаються зрозуміти, чому деякі корали можуть відновлюватися після цього стресу легше, ніж інші. Відповідь криється в певній комбінації генетики коралів та їх взаємозв’язку з мікроводостями, які живуть у їхніх тканинах і забезпечують їх їжею.
В дослідження, опубліковане в Біологія глобальних змін У липні дослідники на чолі з біогеохіміком Університету штату Огайо Андреа Гроттолі дослідили здорові корали з дев'яти мексиканських рифів через два епізоди відбілювання з різницею в рік. Цей процес моделював умови, які можуть виникнути в Карибському басейні вже в 2030 році, згідно з поточними прогнозами.
Деякі їхні висновки були несподівані. Porites astreoides, жовтий корал, який збільшується в деяких частинах Карибського басейну, був незначно постраждав від першого відбілювання, але не повністю відновився після другого. Інші типи показали більшу здатність до відновлення після повторних відбілювання.
«Я хотів би побачити переосмислення того, як ми визначаємо рифи, які варто захищати». — Андреа Гроттолі «Важливим був розмір енергетичних запасів коралів, особливо збережених ліпідів», — пояснює Гроттолі. «Коли ми голодуємо, наше тіло засвоює жир, і інші живі істоти роблять те ж саме». Високі запаси жиру допомогли коралам вижити, поки вони не змогли придбати нові симбіотичні водорості. Дослідження також показало, що корали, здатні співпрацювати з кількома видами водоростей, були більш схильні до відновлення.
Гроттолі каже, що подібні висновки можуть бути використані для розміщення морських заповідних територій у зонах, де умови сприяють стійким видам коралів. «Я б хотіла побачити переосмислення того, як ми визначаємо рифи, які варто захищати», — каже вона. «Ви повинні знати про те, як поводяться види коралів і реагують на стрес, щоб передбачити, чи виживуть вони».
Супер-корали
В Гавайському університеті Гейтс також працює над виявленням коралів, які можуть протистояти кліматичним стресам. У жовтні 2013 року вона та Мадлен ван Оппен, старший науковий співробітник Австралійського інституту морських наук, виграв конкурс, спонсорований Фондом сім’ї Пола Г. Аллена які шукали стратегії боротьби з закисленням океану. Гейтс і ван Оппен планують розробити корали, які мають високу стійкість до кліматичних стресів, і використовувати їх для реколонізації кількох місць, включаючи мертвий риф на Гаваях і бетонний штучний риф.
Для розробки цих супер-коралів вони використовують три інструменти. Перший — епігенетика — зміни функції генів, які відбуваються, коли певні частини генетичного коду організму вмикаються або вимикаються у відповідь на сигнали навколишнього середовища. «Ми приносимо в лабораторію корали, які, як ми вже знаємо, міцні, і піддаємо їх умовам, з якими вони можуть зіткнутися в змінених океанах: ми підвищуємо температуру води або знижуємо її pH, а потім повертаємо її до початкової точки, іноді в комбінація», – каже Гейтс. «Вправи можуть увімкнути швидко адаптивні епігенетичні шляхи, які спонукають цих високоефективних бути найкращими».
По-друге, дослідники модифікують симбіотичні пари коралів з мікроводоростями. «Деякі симбіонти завжди асоціюються з дуже міцними коралами, тому ми дивимося, чи зможемо ми познайомити їх із коралами, чиї симбіонти схожі. Симбіонти є джерелами їжі для коралів, а міцні — надзвичайно хороші харчові фабрики», — говорить Гейтс. Третій інструмент — вибіркове розведення витривалих коралів і заморожування їх сперми, підвищення стійкості до біобанків.
Деякі облікові записи говорять, що Гейтс і ван Оппен створюють «дизайнерські рифи», але Гейтс не погоджується.
«Коралові рифи змінюються швидше, ніж корали можуть знайти один одного та адаптуватися природним шляхом. Це проблема часу. Таким чином, ми прискорюємо здатність людей зустрічатися та розмножуватися», – каже вона. «Ймовірно, це станеться природним шляхом за доброякісних умов, але коли корали відмирають, зв’язки розриваються, а сперма та яйцеклітини зустрічаються не так легко. Ми можемо спостерігати, як проблема погіршується, або запропонувати щось, що змінить ситуацію».
Ідея в чомусь аналогічна сприяння міграції тварин і рослин на суші. В обох випадках зміна клімату змінює екосистеми швидше, ніж організми можуть еволюціонувати. Остаточне рішення — скоротити викиди парникових газів, але в короткостроковій перспективі допомога видам пристосуватися може пом’якшити шкоду.
Ця стаття спочатку з'явилася на Ensia
Про автора
Дженніфер Вікс — журналістка-фріланс із Массачусетса, яка пише про навколишнє середовище, науку та здоров’я. Її історії з’явилися в Discover, Slate, The Boston Globe Magazine, The Daily Climate та багато інших публікацій. Раніше вона працювала співробітником Конгресу, лобістом і аналітиком державної політики.
Рекомендована книга:
Світ блакитний: як наша доля, так і океан єдині
автор: Сільвія Ерле.
Ця книга пов’язана з амбітною океанічною ініціативою 5, що проводиться National Geographic - зосереджена на надмірному риболовлі - написана доступним, але важко вражаючим голосом National Geographic Explorer-in-Residence Sylvia Earle. Завдяки переконливим особистим історіям вона ставить поточну та майбутню небезпеку океану та життя, яке він підтримує, перспективним для широкої громадської аудиторії.
Клацніть тут, щоб отримати більше інформації та / або замовити цю книгу на Amazon.
