Мертвые скелеты кораллов мешают восстановлению рифов, укрывая водоросли

Структурная сложность коралловых рифов создает оживленный подводный город. Ирония в том, что эта же сложность может препятствовать восстановлению кораллов после нарушений.

Исследователи, работавшие на рифах острова Муреа во Французской Полинезии, обнаружили, что сеть мертвых коралловых скелетов, оставшихся после обесцвечивания, нарушает ключевые процессы и в итоге мешает восстановлению рифов. Сложный ландшафт защищает водоросли от травоядных, позволяя им быстро заселять риф и вытеснять молодые кораллы. Результаты опубликованы в журнале Global Change Biology.

Исторически тропические штормы и циклоны были главными разрушителями рифов Муреа. «Они, как правило, соскребают все кораллы с рифа и оставляют после себя плоскую поверхность», — говорит ведущий автор Кай Копеки. Но обесцвечивание и нападения хищников учащаются, и эти события убивают коралл, оставляя структуру рифа нетронутой.

Обесцвечивание происходит, когда стресс (обычно жара) заставляет кораллы изгонять симбиотические водоросли, которые обеспечивают их пищей. Коралл может восстановиться, если условия быстро вернутся к норме, но часто колония просто погибает.

Циклон обрушился на рифы Муреа в 2010 году. «Он удалил практически каждую коралловую колонию с внешнего рифа, — сказал Копеки. — Но примерно за пять лет риф восстановился до прежнего уровня кораллового покрова».

В 2019 году, через год после начала работы Копеки на острове, риф пережил масштабное событие обесцвечивания. «Оно буквально "сварило" и убило около половины кораллов на рифе», — вспоминает он. Но, в отличие от шторма, это нарушение оставило на месте все мертвые коралловые структуры.

Копеки и его коллеги заметили, что в последующие годы риф не испытал такого же замечательного восстановления. Вместо этого кораллы продолжали гибнуть, а макроводоросли (морские водоросли) начали разрастаться.

Исследование рифового ландшафта

Команда подготовила небольшие участки рифа, создав «чистый лист» для эксперимента. Затем они зацементировали контролируемое количество мертвых коралловых скелетов на каждом участке и поместили в риф здоровые молодые кораллы так, чтобы их можно было периодически извлекать и измерять по мере роста. Они также добавили лотки с макроводорослями, чтобы сравнить выедание травоядными внутри обесцвеченных скелетов и на открытом пространстве.

«Мы обнаружили, что мертвые коралловые скелеты не позволяют травоядным удалять макроводоросли, что способствует их росту и мешает новым кораллам осесть и выжить на рифе», — сказал Копеки.

Теоретически защита мертвыми скелетами могла бы помочь молодым кораллам, если новые поселенцы осядут на рифе вскоре после обесцвечивания. К сожалению, кораллы, как правило, нерестятся только раз в год, в то время как многие водоросли размножаются постоянно, что дает водорослям преимущество в заселении вновь доступного субстрата.

Макроводоросли конкурируют с кораллами за пространство, свет и ресурсы. Без сдерживающего эффекта выедания травоядными они могут легко захватить риф, не давая осесть новым кораллам и затеняя те колонии, которые все же осели. Молодые кораллы особенно уязвимы для этой конкуренции.

Учет долгосрочных изменений

Авторы сравнили результаты своих мелкомасштабных экспериментов с долгосрочными данными с площадки и увидели резко разные траектории после разных типов нарушений. «Покрытие кораллами резко возросло на рифах после циклона, в то время как покрытие макроводорослями снизилось, — сказал Копеки. — После события обесцвечивания было как раз наоборот».

Результаты находят контекст в концепции экологической памяти, которая рассматривает, как прошлые события могут влиять на траекторию экосистемы. Эти сдвиги могут создавать несоответствия между тем, к чему экосистема привыкла, и тем, что она испытывает в настоящее время.

«По мере изменения режимов нарушений меняется и экологическая память», — пояснил Копеки. К сожалению, экосистема может быть не так адаптирована, чтобы справляться с новым режимом, когда после нарушения остаются обширные скопления мертвых коралловых скелетов. Это может изменить давние отношения, например, между травоядными, водорослями и кораллами.

Копеки хочет выяснить, может ли удаление мертвых скелетов с рифа стимулировать восстановление кораллов или, по крайней мере, смягчить последствия обесцвечивания.

«Для коралловых рифов это новая идея и стратегия, — сказал он. — Но если посмотреть на другие экосистемы — например, контролируемые выжигания в лесах для удаления мертвой древесины — люди все чаще задумываются об управлении мертвой органической массой в экосистемах в целях управления».