Кораллы могут адаптироваться к изменению климата

Новое исследование показывает, что кораллы, несмотря на угрозу со стороны изменения климата, могут быть более устойчивыми, чем считалось ранее.

В исследовании, опубликованном в Science Advances, учёные из CU Boulder продемонстрировали, что некоторые кораллы, несмотря на постепенное повышение кислотности океана за последние 200 лет, способны адаптироваться и продолжать формировать свои твёрдые скелетные структуры.

«Мы обнаружили, что кораллы способны регулировать механизм, который они используют для построения и поддержания своих скелетов, несмотря на то, что океан становится более кислым», — сказала Джессика Хэнкинс, первый автор статьи и аспирант кафедры геологических наук. — «Это неожиданный и обнадёживающий сигнал; однако нам нужно больше долгосрочных данных, чтобы понять, что это на самом деле означает».

Как кораллы строят скелеты

В процессе роста кораллы формируют скелеты, поглощая ионы из морской воды в пространство между существующим скелетом и мягкой тканью, называемое кальцифицирующей жидкостью. Коралл может регулировать химический состав этой жидкости, создавая идеальные условия для объединения ионов кальция и карбоната с образованием карбоната кальция — материала, из которого состоят коралловые скелеты.

Океан поглощает около 30% выбросов CO₂ от деятельности человека. По мере растворения большего количества CO₂ в океане происходит химическая реакция, повышающая кислотность поверхностных вод. Считается, что кислотность океана увеличилась на 40% со времён промышленной революции и, вероятно, будет расти дальше. Это смещает баланс углеродных соединений в морской воде, в результате чего доступных ионов карбоната, необходимых кораллам для строительства скелета, становится меньше.

Неожиданная устойчивость

Предыдущие эксперименты в лаборатории и в дикой природе давали неоднозначные результаты относительно влияния окисления океана на кораллы. Хэнкинс изучила долгоживущие коралловые скелеты с помощью передовой технологии визуализации — рамановской спектроскопии.

Этот метод использует лазеры для определения химического состава и молекулярного строения объектов. Когда кораллы быстро формируют карбонат кальция (что обычно происходит при изобилии карбонат-ионов), в структуре скелета остаются другие минералы из морской воды. Эти «примеси» влияют на молекулярное строение карбоната кальция, что проявляется в увеличении хаотичности структуры скелета при рамановской спектроскопии.

«Когда условия благоприятны, кораллы, кажется, отдают приоритет росту, даже если это означает производство скелетов, которые немного более неупорядочены на молекулярном уровне», — сказала Хэнкинс.

Результаты исследования

Хэнкинс изучила два фрагмента кораллового скелета возрастом около 200 и 115 лет с Большого Барьерного рифа и Кораллового моря у северо-восточного побережья Австралии. С помощью рамановской спектроскопии она обнаружила, что оба коралла смогли регулировать химический состав своей внутренней жидкости, чтобы поддерживать рост скелета, несмотря на продолжающееся повышение кислотности океана. Кораллы, по-видимому, смогли поддерживать производство карбоната кальция даже в менее благоприятных химических условиях окружающей морской воды.

Хотя остаётся неясным, как именно кораллы адаптировались к изменяющейся среде, Хэнкинс считает, что секрет может заключаться в их кальцифицирующей жидкости.

«Возможно, процессы, которые кораллы используют для модификации и регулирования своей кальцифицирующей жидкости, сложнее, чем мы могли определить ранее», — сказала Хэнкинс. — «Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, есть ли у разных видов или у тех же видов в другом месте аналогичные реакции».

Другие угрозы и значение для экосистемы

Помимо окисления океана, кораллы по-прежнему сталкиваются с растущим стрессом из-за повышения температуры поверхности моря, загрязнения, вызванного деятельностью человека, и неустойчивых методов рыболовства. В период с 2023 года по середину мая 2024 года учёные подтвердили массовое обесцвечивание кораллов по крайней мере в 62 странах и территориях по всему миру. Обесцвечивание происходит, когда кораллы в условиях стресса (например, из-за высокой температуры воды) изгоняют водоросли, живущие в их тканях, что приводит к их полному побелению.

Коралловые рифы — основа одной из крупнейших экосистем мира. Они защищают береговые линии от эрозии и ущерба от штормов, обеспечивая морским организмам среду обитания, нерестилища и «детские сады».

«Кораллы обеспечивают физическую структуру, от которой зависит экосистема рифа. Если они будут постоянно выращивать более слабые, менее плотные скелеты, это может вызвать эффект домино, который приведёт к более широкому экологическому коллапсу», — сказала Хэнкинс. — «Океан может казаться далёким от Колорадо, но он не отделён. Каждая система на Земле взаимосвязана. То, что происходит с коралловыми рифами, отзывается далеко за пределами берега».