Исследование раскрывает секрет устойчивости кораллов к изменению климата: их диета

Учёные из Школы биологических наук и Морского института Свайра Гонконгского университета разработали новый метод определения рациона кораллов и показали, что зависимость от определённых источников питания лежит в основе их восприимчивости к обесцвечиванию в нагревающихся океанах.

Исследование, опубликованное в престижном журнале Science Advances, решает задачу, с которой учёные боролись десятилетиями: определение диеты коралла включает измерение количества добычи, которую он ловит стрекательными щупальцами, а также количества пищи, поставляемой живущими в его клетках фотосинтезирующими водорослями. Чтобы преодолеть эту проблему, команда под руководством доктора Инги Конти-Джерп сравнила «отпечаток» стабильных изотопов сотен кораллов, собранных в Гонконге, с отпечатком их симбиотических водорослей.

Результаты показали, что у одних кораллов изотопные отпечатки совпадают с отпечатками их водорослей, что указывает на обмен питательными веществами между партнёрами. У других кораллов отпечатки отличаются от водорослевых из-за диеты, основанной на захвате и потреблении частиц добычи из воды. Исследователи обнаружили, что более хищные кораллы имели значительно более крупные полипы (отдельные коралловые единицы), чем кораллы, в большей степени зависящие от фотосинтеза. Это подтвердило спорную взаимосвязь, впервые предложенную в 1974 году.

Связь диеты и устойчивости к потеплению

«Мы знали, что размер полипа влияет на отношение площади поверхности к объёму коралла — признак, который, по наблюдениям других учёных, может быть связан с отсроченным обесцвечиванием в природе. Мы решили провести эксперимент по нагреванию с нашими гонконгскими кораллами, чтобы проверить, предсказывает ли их диета, как долго они могут выдерживать повышенные температуры без обесцвечивания — и это сработало», — объясняет доктор Конти-Джерп.

Последствия для коралловых рифов

Эти результаты имеют значение для понимания того, как будут меняться коралловые рифы по мере развития изменения климата. Кораллы, зависящие от фотосинтеза, обесцвечиваются быстрее, в то время как хищные кораллы могут выдерживать повышенные температуры дольше.

«Результаты нашего исследования помогают предсказать, какие виды кораллов с большей вероятностью выживут при потеплении океанов. К сожалению, мы обнаружили, что наиболее уязвимые виды — это те, которые обычно используются в усилиях по восстановлению рифов. Чтобы обеспечить долгосрочный успех реабилитации рифов, инициативам по восстановлению следует сместить фокус на устойчивые к обесцвечиванию виды», — сказал доктор Дэвид Бейкер, курировавший исследование.

Пределы защиты

Хотя хищное питание может обеспечить защиту от обесцвечивания, учёные отмечают, что при устойчиво высоких температурах все виды в исследовании в конечном итоге обесцветились. «Потребление большого количества пищи не спасает кораллы от обесцвечивания, — объясняет доктор Конти-Джерп, — это просто покупает им немного больше времени — времени, которое им отчаянно нужно».

Результаты этого исследования помогут учёным, защитникам природы и политикам прогнозировать, какие кораллы исчезнут первыми и как это изменит рифовые экосистемы в целом, включая предоставляемые ими услуги.

Методология: изотопные «отпечатки»

Данные по стабильным изотопам — устоявшийся инструмент для изучения диеты. Они получаются путём измерения различных форм обычных элементов, таких как углерод и азот, которые имеют одинаковую биологическую функцию, но слегка различаются по массе. Например, азот — важный строительный блок для ДНК и белка — существует в виде распространённого «лёгкого» изотопа (¹⁴N) и редкого «тяжёлого» изотопа (¹⁵N). В контексте диеты животные накапливают ¹⁵N, если находятся выше в пищевой цепи — у хищника будет больше ¹⁵N, чем у травоядного. Кораллы в этом исследовании, у которых значения стабильных изотопов отличались от значений их водорослей, имели больше ¹⁵N и, следовательно, должны быть более хищными.