Холодноводные коралловые рифы самоорганизуются для максимизации ресурсов

Учёные из Института морских наук (ICM), Университета Барселоны, Национального океанографического центра (NOC) и других европейских центров обнаружили, что холодноводные коралловые рифы — аналогичные тропическим, но находящиеся на большей глубине — распределены в пространстве специфическим образом, чтобы максимизировать доступность ресурсов. Ресурсы приобретаются путём захвата частиц органического вещества, переносимых морскими течениями.

Исследование, опубликованное в Scientific Reports, смоделировало гидродинамические факторы, контролирующие рост и морфологическую эволюцию этих рифов, считающихся очагами биоразнообразия в глубоководных средах. Это важный прорыв, поскольку до сих пор было мало известно о процессах, формирующих их сложные трёхмерные структуры.

Для эксперимента авторы поместили искусственный риф с живыми кораллами в резервуар и в течение месяцев подвергали его воздействию однонаправленных течений, воссоздав физические условия глубоководной среды.

Это позволило проверить давнюю гипотезу: кораллы растут в сторону преобладающего течения. Результаты показали, что колонии в передней части рифа, более подверженные течениям, росли значительно больше и демонстрировали меньший уровень стресса.

Кроме того, команда наблюдала больший рост у колоний, расположенных на некотором расстоянии от фронта рифа, где скорость и направление придонных течений восстанавливаются, позволяя развиваться другим рифам. Эти паттерны подтверждают идею, что кораллы способны к пространственной самоорганизации для более эффективного использования доступных ресурсов.

«Наши результаты показывают, что наличие рифа вызывает отклонение придонных течений над ним, создавая затенённую область сзади, где снижается обмен кислородом и ионами, участвующими в кальцификации кораллов, и через которую не проходит большая часть взвешенной пищи. Это отражается в сниженном росте и в экспрессии белков, связанных со стрессом, у кораллов, населяющих эти зоны», — объясняет ведущий автор Гильем Корбера.

«Мы смогли наблюдать рост рифа, изучая процессы взаимодействия между его морфологией и окружающей гидродинамикой, которые влияют даже на физиологические процессы самих колоний. Поэтому мы считаем, что эти биоконструкции могут самоорганизовываться в пространстве и времени», — отмечает соавтор Клаудио Ло Яконо.

Изучение холодноводных коралловых рифов важно из-за их уникальности и ключевой роли в океане: они выступают архитекторами глубоководных экосистем и служат убежищем для многих видов. Кроме того, анализ их химического состава даёт информацию о климате прошлого, который зависит в основном от климатических колебаний, связанных с ледниковыми периодами, изменениями продуктивности поверхности моря и колебаниями уровня моря.