Спасение коралловых рифов от глобального потепления

Из-за пандемии COVID-19 в 2020 году доктор Нурия Виладрич из Испании не смогла поехать на Виргинские острова США для изучения разноцветных кораллов. Вместо этого она две недели работала на Флорида-Кис, а затем отвезла собранные образцы в Университет Вашингтона в Сиэтле для двухлетнего исследования.

Два типа кораллов

Виладрич — постдокторант Университета Барселоны, её работа — часть европейского проекта CoralChange, стартовавшего в начале 2020 года. Проект должен завершиться в августе этого года, его цель — понять, как разные виды кораллов могут адаптироваться к изменениям среды.

Исследовательница изучала два типа кораллов:

  • Гексакораллы — твёрдые или каменистые кораллы.
  • Октокораллы — мягкие кораллы.

Около 2015 года учёные заметили, что на некоторых рифах октокораллы начинают преобладать над гексакораллами. Виладрич хотела выяснить, носит ли этот сдвиг постоянный характер. Её гипотеза: молодым гексакораллам может быть сложнее укореняться в рифах в меняющихся условиях.

Масштаб угрозы

Согласно докладу ООН 2020 года, коралловые рифы:

  • Встречаются в более чем 100 странах.
  • Поддерживают не менее четверти морских видов.
  • Обеспечивают защиту побережья, пищу и экономическую безопасность сотням миллионов людей.

Основные угрозы:

  1. Потепление океана — разрушает симбиоз кораллов и водорослей, что приводит к гибели кораллов.
  2. Окисление океана (при повышении уровня CO2 в воде) — замедляет рост кораллов.

Текущая ситуация:

  • С 2009 по 2018 год мир потерял около 14% кораллов.
  • К 2050 году может произойти сокращение живого коралла на рифах на 70–90%, если не будут приняты «решительные меры» по ограничению глобального потепления уровнем 1.5°C выше доиндустриальных значений.

В 2021 году ЕС присоединился к «Международной инициативе по коралловым рифам», объединяющей почти 90 организаций и стран.

Исследование и восстановление

Виладрич поместила кораллы с Флорида-Кис в аквариумы, чтобы протестировать влияние температуры и режима питания. Через 10 месяцев она изучила их функционирование и размножение на примере одного вида гексакораллов и трёх видов октокораллов.

Предварительные результаты проливают свет на процессы размножения двух видов октокораллов и влияние на них таких факторов, как температура. Исследование также поможет определить, какие кораллы более устойчивы к изменениям, что позволит экологам сосредоточить усилия на видах с наибольшими шансами на выживание.

Загадка скелета

В научном сообществе идут споры о том, как именно гексакораллы формируют свои твёрдые скелеты. Предложено два механизма: геохимический и биологический.

Профессор-геохимик Гэвин Фостер из Университета Саутгемптона (Великобритания) считает, что, вероятно, работает комбинация обоих. Его проект Microns2Reef (до июля 2025 года) изучает механизмы формирования скелета кораллов — процесс биоминерализации.

Геохимический процесс:

Между мягкой тканью и скелетом коралла находится кальцифицирующее пространство. Чтобы создать больше скелета, коралл откачивает ионы водорода, снижая кислотность жидкости. Это вызывает диффузию CO2 внутрь, создавая идеальные условия для образования карбоната кальция — материала скелета.

Биологический процесс:

Его сторонники признают геохимические этапы, но считают ключевыми органические молекулы, которые выделяют кораллы. Эти молекулы обнаружены в кальцифицирующем пространстве, и в изоляции они способны вызывать образование карбоната кальция.

Нарушения процесса

На биоминерализацию влияют:

  • Изменения температуры или кислотности воды.
  • Химическое загрязнение.

Фостер и его коллеги обнаружили, что дисбаланс питательных веществ в воде (например, увеличение количества азота или фосфора) препятствует процессу биоминерализации. Такой дисбаланс часто возникает на локальном уровне из-за стока сельскохозяйственных удобрений в океан.