Новая математическая модель объясняет гибель кораллов в тёплой воде

Исследователи из Корнеллского университета создали математические модели, чтобы раскрыть динамику бактериальных сообществ, стоящую за болезнями, которые обесцвечивают и убивают кораллы.

Тёплые воды вызывают обесцвечивание и болезни кораллов в Карибском море, Индийском океане и у Большого Барьерного рифа. Новые математические модели впервые объясняют, как полезные бактерии на кораллах внезапно уступают место патогенам при потеплении воды.

Модель показывает, что здоровое микробное сообщество в слизистом слое поверхности коралла защищает его от болезней, предотвращая вторжение и разрастание патогенных бактерий. Однако, когда кораллы испытывают стресс (например, от повышенной температуры), сообщество микробов резко меняется. Виды, ассоциированные со здоровым организмом («резидентные виды»), сокращаются, а их место занимают патогены, связанные с болезнями кораллов.

Исследователи смоделировали динамику бактериального сообщества в поверхностной слизи коралла в нормальных условиях и в условиях потепления, ведущих к резкому переходу от полезных бактерий к патогенам.

«Существует критический порог, после которого система переходит в состояние, доминируемое патогенами», — говорит Лаура Джонс, старший научный сотрудник.

Модели также воспроизвели наблюдаемый другими учёными паттерн: как только болезнетворные микробы закрепляются, они сохраняются, даже если вода остывает до температур, благоприятных для полезных бактерий. Коралл к этому моменту часто слишком повреждён, чтобы восстановиться, и рифы начинают умирать.

Предотвращение потепления океанов требует сдерживания изменения климата. Однако, по словам исследователей, снижение загрязнения воды, которое подвергает кораллы стрессу и делает океаны более благоприятными для патогенов, могло бы предотвратить резкий переход к доминированию патогенов на поверхности коралла.