Кораллы за полвека приспособились к повышению температуры
Одно из заметных следствий глобальных изменений климата на Земле — повышение средней температуры мирового океана. Этот процесс оказывает довольно значительное влияние на морские экосистемы, и одними из первых пострадавших оказались коралловые полипы. Повышение температуры воды стало приводить к их обесцвечиванию, при котором организмы лишаются внутриклеточных симбионтов — жгутиковых простейших, которые снабжают кораллы кислородом и питательными веществами. При изменении внешних условий (в первую очередь, температуры и солености воды) кораллы выбрасывают симбионтов в окружающую среду, в результате чего теряют окраску, замедляют метаболизм, но сохраняют при этом жизнеспособность.
В связи со значительным повышением средней температуры океана обесцвечивание кораллов наблюдается в большинстве коралловых рифов Индийского и Тихого океана, а также в Карибском море. Несмотря на то, что обесцвечивание — это обратимый процесс, и симбиотические организмы могут вернуться внутрь клеток, во многих случаях обесцвечивание заканчивается гибелью колонии. Например, недавно ученые обнаружили, что после массового обесцвечивания кораллов на Большом Барьерном рифе в 2016 году погибло около 10 процентов всех полипов.
Группа американских морских биологов под руководством Кейши Бар (Keisha D. Bahr) из Гавайского университета решила проверить, происходят ли в кораллах из-за постоянного повышения средней температуры океана какие-то изменения на длительных промежутках времени. Для этого ученые повторили эксперимент 1970 года по выживаемости кораллов из залива Канеохе у побережья Гавайских островов в условиях высокой температуры воды. Для исследования ученые выбрали ту же методологию, которая использовалась за 47 лет до этого, и те же три вида кораллов (Montipora capitata, Pocillopora damicornis и Lobactis scutaria), собранные на том же рифе.
Montipora capitata / Dwayne Meadows / NOAA / NMFS / OPR
Pocillopora damicornis / Ahmed Abdul Rahman / Wikimedia Commons
Lobactis scutaria / Dwayne Meadows / NOAA / NMFS / OPR
Эксперимент проводился в модельных системах объемом около 660 литров в условиях, повторяющих природные. Единственные два параметра, которые варьировались в рамках эксперимента, — это температура воды и интенсивность падающего света. В течение эксперимента ученые наблюдали за тем, когда происходит обесцвечивание и какой процент кораллов погибает при повышенной температуре. Для этого кораллы в течение месяца выдерживали при температуре около 31,4 градуса Цельсия, что примерно на 3 градуса выше современной среднегодовой температуры морской воды, после чего возвращали их в обычные условия для восстановления. Стоит отметить, что эксперимент 1970 года проводился при температуре около 31 градуса, однако и среднегодовая температура воды в заливе Канеохе за время, прошедшее между двумя экспериментами выросла более чем на градус.
Оказалось, что сейчас кораллы всех трех видов намного лучше переносят повышенную температуру. Так, значительно выросло количество выживших кораллов (0–40 процентов в 1970 году 60–92 процентов в 2017 году), позже стало происходить обесцвечивание (3–5 дней в 1970 году и 6–8 дней в 2017 году). Кроме того, значительно увеличилось время наблюдения первой полностью погибшей колонии: в 1970 году для всех трех видов кораллов это время составляло трое суток, а сейчас оно увеличилось до 13–17 суток в зависимости от вида. При этом важным фактором, влияющим на выживаемость кораллов, оказалась не только температура воды, но и интенсивность падающего света во время восстановления. Так, при ее понижении в два раза, количество погибших кораллов уменьшилось сразу на 17 процентов.
Биологи утверждают, что полученные ими результаты — первое свидетельство способности кораллов приспособиться к изменению окружающих условий и в частности, повышению температуры. По мнению авторов исследования, адаптация может быть связана с изменением физиологических процессов, повышением переносимости высоких температур или небольшом изменении типа симбионтов. Точный механизм адаптации ученым планируют определить в дальнейших исследованиях, пишут биологи в PeerJ.