Кораллы голодают задолго до обесцвечивания

Физиологические процессы обесцвечивания кораллов изучены недостаточно. Исследователи из KAUST показали, что продолжительное воздействие теплой воды вызывает тепловой стресс, который нарушает круговорот питательных веществ между кораллом и его симбиотическими водорослями задолго до видимых признаков обесцвечивания.

Коралловые рифы существуют в теплых водах с низким содержанием питательных веществ. Каменистые кораллы — это животные-хозяева (стрекающие), живущие в симбиозе с одноклеточными водорослями Symbiodiniaceae. Водоросли фотосинтезируют и помогают «кормить» коралл в обмен на защиту. Во время обесцвечивания коралл изгоняет водоросли, что может привести к его голоданию и гибели.

Новый механизм стресса

Ранее считалось, что голодание коралла наступает из-за потери основного источника энергии — водорослей. Однако новые данные показывают более сложную картину.

Для исследования пять колоний коралла Stylophora pistillata из Красного моря поместили в аквариумы KAUST, воссоздающие условия рифа. После акклиматизации кораллы подвергли тепловому стрессу, соответствующему летним максимумам 2017 года.

Нарушение симбиоза

Исследование показало, что стабильный симбиоз зависит от того, что водоросли остаются ограниченными по азоту. Это гарантирует, что водоросли переводят фотосинтетический углерод в виде сахаров кораллу-хозяину, а не вкладывают его в собственный рост.

Однако при тепловом стрессе кораллы потребляют собственные запасы энергии (аминокислоты) и выделяют аммоний, который, в свою очередь, стимулирует рост симбиотических водорослей.

Порочный круг

Эта метаболическая разбалансировка дестабилизирует круговорот питательных веществ:

• Растущие водоросли передают меньше углерода кораллу.
• Коралл, получая меньше углерода, выделяет больше аммония, что дополнительно стимулирует рост водорослей.

Таким образом, изгнание водорослей при обесцвечивании — не причина стресса, а симптом нарушенного симбиоза, при котором водоросли больше не кормят коралл-хозяина.

Практические выводы

• Текущие стратегии мониторинга фокусируются на оценке тяжести обесцвечивания. Новые результаты предлагают альтернативу: регулярный мониторинг пищевого статуса кораллов может помочь выявить долгосрочные тенденции и предвидеть проблемы до начала обесцвечивания.
• Важно выявлять уязвимые рифы и применять превентивные меры, а не «спасать» их после обесцвечивания.
• Контроль качества воды (например, уровня нитратов) может помочь подавить дестабилизирующую метаболическую петлю обратной связи при повышении температуры воды на рифе.