Учёные выяснили, почему мягкие кораллы пульсируют
Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме и Техниона обнаружили причину пульсации кораллов Heteroxenia fuscescens. Работа, разрешающая давнюю научную загадку, опубликована в PNAS.
Коралл Heteroxenia из семейства Xeniidae совершает уникальные в животном мире ритмичные движения щупальцами, напоминающие раскрытие и закрытие цветка. Поскольку пульсация энергетически затратна, у неё должна быть веская причина.
Методы исследования:
- Подводные наблюдения с инфракрасной камерой показали, что кораллы ежедневно прекращают пульсировать на полчаса во второй половине дня («сиеста»).
- Для точного измерения потока воды вокруг коралла использовалась разработанная подводная система PIV (визуализация частиц).
- Лабораторные эксперименты проводились с колониями, временно изъятыми с разрешения Управления природы и парков Израиля и возвращёнными после опытов.
Ключевые открытия:
- Движения полипов эффективно выталкивают воду вверх и от коралловых тканей, снижая вероятность повторной фильтрации уже использованной воды.
- Пульсация значительно усиливает фотосинтез. Скорость фотосинтеза у пульсирующей Heteroxenia на порядок выше, чем у неподвижной колонии.
- Основная функция пульсации — удаление избыточного кислорода из тканей коралла. Когда исследователи искусственно повысили концентрацию кислорода в воде, фотосинтез оставался низким, даже несмотря на пульсацию.
- Пульсация улучшает связывание углекислого газа с фотосинтетическим ферментом RuBisCo и снижает фотодыхание.
Вывод: Энергетические затраты на пульсацию оправданы существенной выгодой — максимальным усилением фотосинтеза за счёт эффективного обмена воды и удаления кислорода. Отношение фотосинтеза к дыханию у Heteroxenia — самое высокое среди измеренных у каменистых и непульсирующих мягких кораллов.
Это открытие может найти применение в инженерии и медицине для эффективного вытеснения среды и смешивания растворов.