Коралові рифи:
втрачений рай?
Андрій Миколайович Островський. к. б. н.
докторант каф. зоології безхребетних біолого-грунтового факультету СПБУ.
Райські сади коралових рифів, які ми звикли бачити на сторінках журналів і в фільмах Кусто, залишилися в минулому. Нині багато хто з них перетворилися на кладовища і мимоволі викликають сумні асоціації ... Тут бредеш, як по зруйнованому замку. Скрізь сліди колишньої величі: до неба ще здіймаються неприступні в минулому замшілі стіни, та ось тільки в стінах цих проломи, шпилі на вежах обвалилися, та й самих веж трохи залишилося. Підйомні мости давно спалені, і їх обірвані ланцюга, глухо побрязкуючи, тихенько погойдуються на вітрі. Вулички завалені битою цеглою, покрівлі будинків провалилися, вікна вибиті ...
Катастрофу довго не помічали, поки колосальний відтік коштів зі сфери туристичного бізнесу не змусив нарешті уряду і підприємців звернути на неї увагу.
Катастрофа, яку не помітили
Коралова екосистема нашої планети - гігантський трансформатор речовини і енергії, частка якого в глобальному круговороті дуже велика. Тисячі кілометрів рифових бар'єрів і десятки тисяч коралових островів захищають узбережжя цілих континентів від хвильової ерозії. Але, крім того, це цілий всесвіт, населена міріадами тварин і рослин і дає їм їжу і дах. За кількістю постійно і тимчасово мешкають видів організмів коралові рифи поступаються лише вологим тропічним лісам. (Щоб уявити собі таке біорізноманіття, згадаємо, що всього на 2 га південноамериканської сельви зустрічається в чотири рази більше видів деревних рослин, ніж у всій Північній Америці.) Але ж риф служить ще і яслами, де розмножуються і проводять більшу частину свого личиночного розвитку багато риби, деякі головоногі молюски та ракоподібні. Самих рифоутворюючих коралових поліпів налічується майже 2,5 тис. Видів, а водоростей, губок, гідроїдних поліпів, голкошкірих, молюсків, черв'яків, ракоподібних, риб і ін. - десятки тисяч! І всім їм загрожує загибель.
Деяким регіонах було завдано непоправної шкоди: в прибережних водах Бахрейну, Мальдівських островів, Шрі-Ланки, Сінгапуру і багатьох акваторій поблизу Танзанії загинуло до 95% всіх коралів; неподалік від Сейшельських островів, біля берегів Белізу, В'єтнаму, Кенії, Таїланду і в водах південної частини Японії - від 50 до 70%; в прибережжях Бразилії, Індонезії, Оману і Полінезії, о.Мадагаскар, Багамських, Галапагоських і Філіппінських островів, поблизу Флориди і на Великому бар'єрному рифі - від 20 до 50%. В тій чи іншій мірі потужному руйнівному впливу зазнали всі коралові рифи світу.
Однак зараз, на думку вчених, ми все ж спостерігаємо лише спорадичну загибель окремих рифів або їх ділянок. А ось через 20 років почнеться повсюдне вимирання коралів, зокрема, до 2030 р під загрозою опиниться саме існування Великого Бар'єрного рифа. Якщо події будуть розвиватися з тією ж швидкістю, коралові колонії в більшості прибережних районів планети загинуть всього через 100 років.
Чому знебарвлюються корали
Основні рифостроители, мадрепоровие корали, будують свій скелет, витягуючи карбонат кальцію з морської води. Їх звапнінню допомагають зооксантелли - одноклітинні водорості, які живуть в тканинах коралових поліпів, поставляючи їм поживні речовини і отримуючи при цьому безпечне місце проживання. Таким чином, коралова колонія - складна симбиотическая система, в нормальних умовах успішно конкурує з швидко зростаючими багатоклітинними водоростями. Вночі поліпи за допомогою щупалець, усаджених жалкі клітини, харчуються планктонними організмами (головним чином, дрібними рачками); днем надходження необхідних речовин (а отже, і зростання колонії) забезпечується за рахунок фотосинтезу зооксантелл. При падінні їх змісту в тканинах поліпів на 60-90% корали знебарвлюються і гинуть. Взагалі вони настільки залежні від своїх симбіонтів, що гинуть, якщо концентрація зооксантелл НЕ буде вчасно відновлена. Якщо причина, яка призвела до загибелі зооксантелл, не надто сильна і не дуже тривала, у поліпів є шанс вижити - їх тканини знову заселяться водоростями. Вважається, що в деяких областях Тихого і Індійського океанів, а також Карибського моря знебарвлення - явище регулярне, і багато рифи відновлюються повністю. Але це тільки припущення. Гірка ж реальність полягає в тому, що в результаті загибелі симбіонтів більшість коралів вимирає через порушення обмінних процесів і уповільнення зростання скелета.
Біохімічні основи ослаблення знебарвлених коралів вивчені поки недостатньо. До недавнього часу була поширена думка, що вони стають зручною мішенню для хвороботворних мікроорганізмів. Фахівці пояснювали це по-різному. За однією з гіпотез, зникнення симбіонтів в деяких випадках призводить до зміни іонного обміну, що відбивається на властивостях клітинних мембран поліпів: зокрема, може зрости адгезія бактерій до цих клітин. (Правда, є дані, що свідчать про те, що здатність мікроорганізмів прикріплятися до поверхні живої тканини коралів викликана зміною властивостей самих бактерій через підвищення температури води.) Інша гіпотеза пояснювала зниження захисних властивостей поліпів тим, що зникнення симбіонтів призводить до суттєвого зменшення вмісту цукрів в тканинах коралів - в результаті вони стають менш стійкими до патогенів та їх токсинів.
Однак останнім часом з'явилися відомості, що в деяких випадках знебарвлення викликають саме бактерії. Вони атакують ослаблені підвищеною температурою води корали, і ті позбавляються своїх симбіонтів (такі дані отримані, наприклад, для бактерії Vibrio AK-1 і середземноморського корала Oculina patagonica).
Швидше за все, справедливі всі ці гіпотези, і перераховані фактори діють спільно. Головне ж полягає в тому, що ослаблення поліпів викликається гіпертермією.
В останні 10 років у коралів зареєстровано 11 нових хвороб. У Флориді, наприклад, число колоній, уражених хворобами, в цей проміжок часу збільшилася більш ніж на 400%! Ось тільки один приклад: викликається ціанобактерій Phormidium corraliticum захворювання чорна стрічка вбиває корал-мозговік розміром з кавун усього за місяць.
Як причини знебарвлення називають також сонячну радіацію і тривалий обсихання під час екстремальних відливів і падіння рівня моря. (Зрозуміло, що найчастіше кілька факторів діють одночасно, багаторазово збільшуючи згубний для зооксантелл і коралів ефект.)
До 80-х років XX ст. випадки масової загибелі коралів зазвичай були пов'язані з сильними штормами, тривалими відливами, опреснением морської води в дощовий період (в останньому випадку знебарвлення відзначається на глибинах до 50 м), а в Австралії - ще й спалахами чисельності морської зірки терновий вінець (Acanthaster planci), яка харчується поліпами. Знебарвлення, викликане тривалим підвищенням температури води, спостерігалося лише в окремих районах і обмежувалося відносно невеликими ділянками рифів. Але в останні 20 років воно охопило величезні акваторії тропіків, причому на самих різних глибинах.
Що відбуваються в наш час глобальні кліматичні зміни - загальновизнаний факт. Вчені не знають точно, в чому основна причина планетарного потепління, проте безліч фактів свідчить, що винне в ньому саме людство. Збільшення концентрації в атмосфері основного парникового газу - СО2 - прямо пропорційно розмірам посівних площ (в оброблюваної грунті йде інтенсивне окислення органіки) і кількості палива, що спалюється. Потепління атмосфери веде до підвищення температури води в океанах, і корали гинуть.
Під перехресним вогнем
На жаль, список чинників, які поглиблюють ситуацію, можна продовжити.
Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері опосередковано веде до того, що скелетообразованіе у коралів сповільнюється (за деякими оцінками, на 10-20%), і їх конкурентоспроможність в значній мірі знижується.
Загальне потепління обумовлює складні перебудови атмосферної циркуляції, в результаті яких збільшується ймовірність виникнення тропічних циклонів. Урагани знищують рифи так само нещадно, як і хвороби, тільки значно швидше. Кораловий сад після того, як по ньому пройшов ураган, стає занедбаним пустирем ...
Найважливіший фактор, що веде до швидкого вмирання прибережних екосистем, включаючи коралові, - інтенсифікація виносу в океан механічних опадів. Вирубка лісів призводить до розмивання грунтів на гігантських територіях. Це особливо помітно в тропічних областях, де в дощовий сезон мільйони тонн піску і глини зносяться річками в океан і осідають на рифах. Темпи зростання колоній багатьох видів поліпів набагато менше швидкості накопичення опадів, і в результаті вони виявляються похованими заживо. Крім того, в океан з грунтами виносяться неспецифічні хвороботворні організми, атакуючі корали. Наприклад, в кореневій системі тропічних дерев живе один з видів грибка Аспергилл, який, потрапляючи в море, вражає корали виду Gorgonia flabellum (його називають віялом Венери). Омертвіння ділянок колонії призводить до втрати її еластичності: живуть на протязі "віяла" поступово розвалюються.
Ще одна причина загибелі коралів - мінеральні добрива. Вимивання їх разом з грунтом з полів веде до підвищення в морській воді концентрації азоту, а в підсумку - до активного росту паразитичних грибків (швидкість поширення інфекції по колонії збільшується майже в два рази) і водоростей, причому як в товщі води, так і на дні . Водорості швидко покривають будь-які субстрати, в тому числі поверхню коралів. В першу чергу вони селяться на мертвих колоніях, не даючи осідати на них личинок поліпів. Якщо ж ті все-таки осядуть, то не зможуть нормально розвиватися, оскільки за ніч водорості вилучають з води, навколишнього личинку, майже весь кисень і таким чином "душать" молодь коралів. А деякі види водоростей і колоніальних інфузорій успішно селяться на живих колоніях і або перекривають їм (повністю або частково) доступ до світла, їжі та кисню, або отруюють корали (в цьому випадку в місцях контакту утворюються некротичні ділянки). У будь-якому випадку поліпи гинуть.
Додамо до цього пряме забруднення морської води побутовими та промисловими стічними водами, нафтою, а також ціанідами, застосовуваними в деяких районах Південно-Східної Азії при риболовлі. На тих ділянках Великого Бар'єрного рифа, які найсильніше потерпають від стоків з полів, видове різноманіття коралів в два рази нижче, ніж на відносно незабруднених акваторіях. Збудником так званої білої віспи, однією з найбільш швидко поширюються хвороб коралів, виявилася бактерія Serratia marcescens, мешканець людського кишечника. Неважко здогадатися, звідки вона взялася в океані. Шкода, заподіяна поліпів їх природними ворогами, такими як морські фініки, або камнееди (двостулкові молюски роду Lithophaga), хітони (роду Choneplax), морська зірка терновий вінець і деякі види риб-папуг, не йде ні в яке порівняння з наслідками існування індустріального суспільства .
Прогноз безрадісний. Не виключено, що ми - останнє покоління, яке ще може бачити коралові рифи. Якщо не буде вжито хоч якісь спроби змінити ситуацію з очищенням стічних вод, вихлопних газів, вирубкою лісів і т.п. відновний потенціал цього колосального за своїми розмірами, різноманітністю і значимістю для біосфери Землі біоценозу вже через 50 років буде безнадійно підірвано. Необхідно багато чого змінити у свідомості людей, щоб зупинити катастрофу.
Перше і найголовніше, що потрібно зробити, - негайно переглянути підходи до експлуатації ресурсів океану. Використання традиційних методів видобутку морепродуктів вбивчо, причому не тільки для поліпів, а й для величезної частини населення нашої планети (щорічно коралові рифи дають, в товарах і послугах, 375 млрд дол. Повністю або частково забезпечуючи існування десятої частини людства). До вирішення цієї проблеми підключилися найбільші міжнародні природоохоронні та фінансові організації (такі як Міжнародний фонд дикої природи і Всесвітній банк). За їхньої підтримки розгортаються широкомасштабні програми з моніторингу рифів, створення охоронюваних акваторій і освіти населення прибережних територій. Урядам країн, що розвиваються даються практичні рекомендації щодо того, де і коли лов риби повинен бути повністю або частково заборонено, який допустимий розмір улову, які знаряддя можна використовувати. Все це, а також організація нових, причому дуже великих, заказників - єдино можливий варіант підприємництва на прибережних акваторіях. У багатьох регіонах вже зараз необхідні повна відмова від морського промислу і перемикання економіки на значно більш прибутковий туризм. Відпочиваючі хочуть бачити під водою яскравих рибок і коралові міста, а не брудно-бурі уламки, в які перетворилося більшість рифів по всьому світу. Однак щоб туристам було на що дивитися під водою, необхідно переконати місцеве населення відмовитися від традиційного промислу і зберегти хоча б залишилися корали. А це надзвичайно важко.
Морські біологи шукають нові підходи до відновлення рифів. В Австралії, наприклад, успішно випробуваний наступний метод: личинками коралів заселяють штучні субстрати, а потім їх шматки переносять на пошкоджені ділянки колонії, щоб прискорити її відновлення. У Флориді вже кілька років ведуться експерименти по створенню рукотворних рифів. На дні споруджуються конструкції з фібергласових прутів і бетонних блоків, проміжки між якими аквалангісти заповнюють брилами коралового вапняку. На цих спорудах швидко з'являються водорості, а потім і риби, які ними харчуються. Вчені намагаються поселити тут молоді колонії поліпів, але чи приживуться вони, поки неясно. У Саудівській Аравії розроблений метод, заснований на використанні електрохімічних властивостей морської води. У відкритому морі на буйках кріпляться сонячні батареї, що дають слабкий постійний струм. Вони з'єднані з зануреними у воду дротовими каркасами, які швидко покриваються кіркою з солей магнію і кальцію. На неї активно осідають личинки поліпів, моховинок, гідроїдів, двостулкових молюсків та ін. Таким чином, досить швидко виникає асоціація живих організмів - прообраз коралового рифу. Цікаво, що поліпи, які оселилися на що знаходяться під струмом дротяних каркасах, менше страждають від перегріву моря. Здебільшого вони виживають навіть в тих умовах, коли їхні сусіди гинуть. Причини цього явища поки невідомі.
Потепління в історії нашої планети вже бували (правда, не настільки швидкі), і кожен раз вони супроводжувалися масштабними змінами фаун. І все ж багато видів морських організмів змогли пережити катаклізми, перебравшись в більш холодні води, а саме пішовши у високі широти, на глибину і в зони апвеллинга. Це дає шанс на порятунок і для сучасних рифів. Точніше, самі вони можуть загинути, але корали виживуть. І, хто знає, може бути, повернуться в мілководні райони, щоб знову виростити райські сади. Таке вже траплялося. У проміжку між 9 тис. І 4 тис. Років тому температура води в Атлантиці була на 2-4 ° С вище, ніж зараз, і корали процвітали на 150 км на північ від нинішнього кордону їх поширення. Один із сучасних видів роду Acropora колись існував в Червоному морі. Тепер його там немає, зате він широко поширений в Карибському. Даний приклад показує, що, зникнувши в якомусь місці, вид може пережити екологічна криза в більш сприятливих умовах.
І наостанок - одне обнадійливе спостереження. Морські біологи зі Смітсонівського тропічного інституту повідомили, що у деяких видів коралів в умовах підвищеної температури тканини заселяються більш теплолюбними зооксантелламі. Можливо, це одна з адаптивних стратегій, що дозволяють поліпів переживати кризи.
Хочеться вірити, що для коралів ще не все втрачено. Однак без нашої допомоги їм уже не впоратися.