Ураганы увеличивают приток молоди и поток генов у губки кораллового рифа

Губка кораллового рифа Aplysina cauliformis (веретенообразная) создаёт важную трёхмерную среду обитания для морских организмов и стабилизирует основу рифов. Однако её длинные ветвящиеся отростки легко ломаются во время штормов, что увеличивает фрагментацию и способствует клональности популяции и инбридингу.

Хотя фрагментация — обычный способ бесполого размножения для этих губок, они также могут размножаться половым путём, производя личинок. Вопрос о том, как они восстанавливаются после экстремальных погодных явлений, критически важен для устойчивости экосистем коралловых рифов.

Ураганы «Ирма» и «Мария» (оба в 2017 году) дали исследователям из Florida Atlantic University и их коллегам уникальную возможность изучить устойчивость популяций губок после сильных ураганов. Учёные впервые оценили восстановление субстрата губками на Американских Виргинских островах после этих катастрофических штормов, используя генетический анализ, чтобы понять соотношение клональности и полового размножения.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Molecular Ecology, показывают, что популяции клональных морских видов с низкой пелагической дисперсией, таких как A. cauliformis, могут выиграть от увеличения частоты и силы ураганов для поддержания генетического разнообразия и борьбы с инбридингом.

Популяция A. cauliformis до ураганов была высококлональной, но после ураганов перешла к большему половому размножению для восстановления: 85% пополнения произошло за счёт локального оседания личинок. Крупные штормы способствовали рекрутингу личинок губок, но не увеличили генетическое разнообразие.

«В отличие от кораллов, наши данные показали большее пополнение от половых личинок, чем от клонов после фрагментации, что поддерживает генетическое разнообразие», — говорит ведущий исследователь Андия Чавес Фоннегра.

Личиночное пополнение (генеты) и фрагменты (раметы) были обнаружены во всех точках отбора проб на о. Сент-Томас после урагана, что указывает на потенциал быстрого восстановления популяции.

По всем участкам 65,8% взрослых губок до урагана были генетами по сравнению с 85,1% молоди после урагана. Это говорит о том, что восстановление A. cauliformis после ураганов в основном происходило за счёт полового размножения. Поток генов на расстоянии до 60 километров (между о. Сент-Кройс и о. Бак у Сент-Томаса) был обнаружен между участками исследования.

Для исследования дайверы собрали образцы губок через 14 и 22 месяца после двух ураганов 5-й категории на Сент-Томасе. Геномную ДНК из образцов проанализировали с помощью метода генотипирования 2b-RAD. Генетическое разнообразие оценивали для популяций до урагана (взрослые особи) и после (взрослые и молодь) по ожидаемой (He) и наблюдаемой (Ho) гетерозиготности с коэффициентом инбридинга (F_IS).

«Штормовые явления влияют не на все виды рифов одинаково и могут способствовать разнообразию, создавая открытый субстрат для прикрепления и оседания личинок», — отмечает Чавес Фоннегра.

Учитывая прогнозы о более частых интенсивных ураганах из-за изменения климата, такие крупные нарушения, как два урагана 5-й категории на Сент-Томасе, будут продолжать влиять на структуру популяций видов коралловых рифов и их экологические взаимодействия.