Вегетарианская диета кораллов объясняет вековую загадку времен Дарвина
Исследование под руководством Университета Саутгемптона (Великобритания) показало, почему коралловые рифы процветают в, казалось бы, бедных питательными веществами водах. Это явление, известное как «Парадокс Дарвина», озадачивало ученых с XIX века.
Кораллы «выращивают» и питаются своими фотосинтезирующими симбионтами — микроскопическими водорослями, живущими внутри их клеток. Эта «вегетарианская диета» позволяет им использовать большой пул питательных веществ, ранее считавшийся недоступным. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Симбиоз и выживание
Коралловые полипы — это животные, живущие колониями и образующие известковые скелеты (рифы). Их выживание зависит от симбиоза с водорослями (симбионтами), которые:
- Производят богатые углеродом соединения (сахара) для коралла.
- Эффективно поглощают растворенные неорганические питательные вещества (нитраты, фосфаты) из воды, даже в бедных районах.
Однако до сих пор было неясно, как эти питательные вещества передаются самому кораллу-хозяину для роста.
Суть открытия
Ученые из Университета Саутгемптона с коллегами из других вузов в ходе долгосрочных экспериментов продемонстрировали, что кораллы переваривают часть своей популяции симбионтов, чтобы получить азот и фосфор, которые те поглотили из воды.
Ключевые доказательства:
- Лабораторные эксперименты: Кораллы хорошо росли в аквариумах даже без дополнительной подкормки, если в воде были растворенные неорганические питательные вещества.
- Метод меченых атомов: Используя изотопную метку
(тяжелый азот
¹⁵N), ученые однозначно показали, что азот, поддерживающий рост тканей коралла, происходит из неорганических питательных веществ, поглощенных симбионтами. - Математическое моделирование: Данные по 10 видам кораллов подтвердили, что кораллы переваривают избыточную часть популяции симбионтов для получения питания.
- Полевые исследования в атоллах Индийского океана: Рост кораллов рода Acropora (оленьи рога) был более чем в два раза быстрее на рифах у островов с большими популяциями морских птиц. Птичий помет (гуано) обогащает воду питательными веществами. Около половины молекул азота в тканях кораллов на таких островах происходили от симбионтов.
Значение и угрозы для будущего
- Решается парадокс: Механизм «вегетарианской диеты» — недостающий элемент, объясняющий, как кораллы растут в бедных питательными веществами водах.
- Угроза от глобального потепления: Потепление поверхностных вод может уменьшить поступление питательных веществ из глубинных слоев. Длительное истощение питательных веществ может привести к голоданию кораллов, поскольку сократится кормовая база их симбионтов.
- Антропогенный фактор: Чрезмерное обогащение воды питательными веществами (например, из-за стока с сельхозугодий) также вредит кораллам.