Скорость формирования скелета коралла определяет устойчивость к закислению океана

Новое исследование Университета Висконсин-Мэдисон имеет значение для прогнозирования выживаемости коралловых рифов и разработки стратегий смягчения последствий ослабления их известковых скелетов из-за окисления океана.

Коралловые рифы занимают менее одного процента дна океана, но являются одними из самых биоразнообразных экосистем планеты.

Известно, что виды кораллов, формирующие эти рифы, по-разному чувствительны или устойчивы к закислению океана — результату роста уровня атмосферного CO₂. Но причины этого были неясны.

Исследователи показали, что скорость кристаллизации скелетов кораллов различается у разных видов и коррелирует с их устойчивостью к закислению.

Рифообразующие кораллы — морские животные, производящие твердый скелет из в основном нерастворимого кристаллического материала арагонита. Арагонит образуется, когда предшественники из более растворимой формы — аморфного карбоната кальция — откладываются на растущий скелет и затем кристаллизуются.

Команда изучила три рода кораллов, детально рассмотрев компоненты их растущих скелетов. Они использовали метод PEEM-спектромикроскопии, который с наибольшей на сегодня чувствительностью обнаруживает разные формы карбоната кальция.

Сравнив толщину слоя аморфных предшественников и кристаллической формы, они обнаружили, что у более чувствительного к закислению рода Acropora этот слой был намного толще, чем у более устойчивого Stylophora.

Третий род, Turbinaria, чья чувствительность была неизвестна, имел еще более тонкий слой аморфного предшественника, чем Stylophora, что предполагает его наибольшую устойчивость среди трёх.

Чем толще слой некристаллизованных минералов, тем медленнее процесс кристаллизации.

«Если поверхность кораллового скелета, куда живой организм откладывает весь этот аморфный карбонат кальция, кристаллизуется быстро, то этот конкретный вид устойчив к закислению океана; если медленно — то уязвим. В данном случае механизм действительно простой», — говорит Пьюпа Гилберт, профессор физики и старший автор исследования, опубликованного в Journal of the American Chemical Society.

Анализ данных для обработки и интерпретации изображений PEEM был сложным. Каждый пиксель содержит спектр кальция, что даёт миллионы точек данных. Попытки автоматизировать анализ или использовать машинное обучение не увенчались успехом.

Для обеспечения надежности и воспроизводимости результатов Гилберт привлекла к обработке данных большую группу студентов-бакалавров UW–Madison, в основном из программы Mercile J. Lee Scholars Program. Эта команда, названная «Cnidarians», стала неотъемлемой частью исследования. Их вклад был настолько значим, что 13 студентов стали соавторами работы.