Как кораллы спасаются от глобального потепления

Эль-Ниньо: что это за феномен

Эль-Ниньо — это природное явление, при котором температура поверхности воды в экваториальной части Тихого океана повышается на 1–3 °C выше нормы. Хотя эти изменения кажутся незначительными, они оказывают масштабное влияние на погоду по всему миру.

Термин «Эль-Ниньо» переводится с испанского как «мальчик». Это явление возникает с периодичностью раз в два–семь лет и длится от девяти месяцев до двух лет. Во время сильных эпизодов, таких как Эль-Ниньо 1997–1998 годов, возникают катастрофические последствия: засухи, наводнения, ураганы и резкие перепады температур. Тогда стихийные бедствия унесли жизни 23 000 человек, а экономический ущерб составил $96 млрд.

Ученые отмечают, что из-за глобального потепления Эль-Ниньо может становиться более частым и интенсивным. Это угрожает стабильности сельского хозяйства, увеличивает риски природных катаклизмов и влияет на морские экосистемы. В том числе на коралловые рифы. 

Почему кораллы теряют цвет

Яркий цвет рифам придают микроскопические водоросли — зооксантеллы, которые живут в тканях полипов. Эти водоросли не только окрашивают кораллы в оттенки оранжевого, розового и пурпурного, но и обеспечивают их питательными веществами через фотосинтез.

Однако во время Эль-Ниньо температура океана резко повышается, и кораллы испытывают стресс. В ответ они вытесняют зооксантеллы, из-за чего рифы белеют — этот процесс называется обесцвечиванием. Если теплая вода держится слишком долго, водоросли не возвращаются, и кораллы гибнут от голода.

Особенно сильно страдают Большой Барьерный риф и коралловые системы Тихого океана. Например, во время Эль-Ниньо 2015–2016 годов в некоторых регионах погибли до 50% кораллов. 

Как кораллы приспосабливаются к потеплению

Многие взрослые кораллы привязаны к рифам, что делает их особенно уязвимыми к изменению климата, так как мешает активному передвижению. Но они адаптируются. Некоторые кораллы меняют своих обитателей на более жаростойкие виды. Другие могут использовать ряды крошечных волосков на своем теле, чтобы отводить избыток кислорода, выделяемого водорослями. А некоторые молодые кораллы изменяют процесс метаболизма, чтобы противостоять потеплению воды. 

Морской биолог из Университета Майами Ана Паласио и ее команда исследовали коралловые рифы после аномальной жары 2015–2016 годов. Они обнаружили, что на кораллах Pocillopora «селятся» водоросли, которые особенно устойчивы к экстремальным температурам.

Более того, иногда эти кораллы могут взять дело в свои «руки». Ряды ресничек — крошечных, похожих на волоски выступов — могут выступать в качестве личной системы вентиляции кораллов, направляя избыток кислорода к местам, где его не хватает.

В 2022 году морские биологи, работавшие в Бременском университете в Германии, установили, что эти быстро движущиеся реснички создают микроскопические водовороты в воде и не дают кислороду скапливаться в одном месте. Теперь ученые планируют проверить, могут ли кораллы активизировать свои реснички быстрее в ответ на повышение температуры, и если да, то каким образом.

Еще кораллы не всегда остаются на месте. Их личинки свободно плавают по океану, прежде чем осесть, что открывает перед видом важнейшие возможности для перехода в более гостеприимные воды или распространения генов, устойчивых к жаре. Вот почему Ариану Хаффмайер, морского биолога из Вашингтонского университета, особенно интересует, как детеныши кораллов адаптируются к более высоким температурам. Недавно она и исследователи из Гавайского института морской биологии показали, что личинки кораллов, находящиеся в теплой воде всего три дня, изменяют свой метаболизм, чтобы справиться с тепловым стрессом и избежать обесцвечивания.

Правда, такая адаптация может защитить лишь в некоторой степени. Если станет слишком жарко, это уже не поможет. 

Как ученые помогают кораллам адаптироваться к жаре

Ученые разрабатывают стратегии спасения. Один из ключевых подходов — разведение устойчивых к жаре кораллов.

Молодые кораллы, способные переносить стресс, становятся главной надеждой восстановления рифов. Их личинки, уже адаптированные к высоким температурам, могут мигрировать между рифами и распространять термостойкие гены. «Эти кораллы в каком-то смысле — источник будущего. Мы должны их защищать», — говорит Мадхави Колтон, специалист по сохранению рифов.

Другой метод — искусственная «закалка» кораллов в питомниках перед возвращением в океан. Ученые подвергают их контролируемому тепловому стрессу, чтобы повысить шансы на выживание в условиях аномальной жары. 

Также исследуются генетические модификации и внедрение более устойчивых видов водорослей-зооксантелл. Если удастся «научить» кораллы использовать эти водоросли или активировать гены, отвечающие за термостойкость, их сопротивляемость тепловым волнам резко возрастет.

«Когда видишь здоровый, цветущий риф, испытываешь восторг от этого инопланетного подводного мира, — говорит биолог Хаффмайер. — А после обесцвечивания он мертв. Но именно это и мотивирует бороться за его спасение».

По материалам scientificamerican.com.