Ці корали могли б пережити кліматичні зміни - і допомогти врятувати рифи світу

Янтарний танець

Шукати цього автора в:

Деякі коралові рифи біля островів Фенікс на Кірібаті здаються стійкими до потепління морів. Кредит: National Geographic Image Collection/Аламі

Енн Коен опустилася в океан біля узбережжя Феніксських островів, розраховуючи знайти запустіння. Це був 2018 рік, і потужна погодна система Ель-Ніньо двома роками раніше прогріла води навколо цього середньотихоокеанського атолу майже на 3 ° C. Коралові рифи кипіли у спеку.

Такі гарячкові температури змушують крихітних тварин, що складають риф, виганяти барвисті симбіотичні водорості, які їх живлять. Вони відбілюються, голодують і вмирають. Під час своєї експедиції на острови, частину країни Кірібаті, Коен виявив сіруваті рифи, у яких закінчився майже 70% коралів.

Але вона знайшла і привід для надії.

"Ми зіткнулися б із цими районами, я говорю про кілька квадратних кілометрів із надзвичайно високим кораловим покривом і надвисоким кораловим різноманіттям", - згадує Коен, морський вчений з океанографічного інституту Вудс-Хоул у штаті Массачусетс. Здорові фіолетові коралові гілки проростали з поля білявих та трояндових пластин, тоді як зграї золотисто-пурпурових риб антіа летіли туди-сюди.

Такі місця дають надію екологам океану, що навіть коли клімат прогрівається, корали все ще мають шанс на бойові дії. Коли ці вчені чують, що 70–90% рифів може зникнути до середини століття, вони зосереджуються на тих 30%, які могли б жити. І вони вживають заходів, щоб зберегти ці рифи на майбутнє. У всьому світі сотні мільйонів людей залежать від рифів заради їжі, доходів від туризму та захисту від океанських штормів.

Дослідники та природоохоронці випробовують багато стратегій допомоги коралам. Деякі підходи - наприклад, розмноження або генетична маніпуляція коралами, щоб терпіти кліматичні зміни, або посипання рифів корисними мікробами 1 - ще не зарекомендували себе за межами лабораторії.

Прослухайте аудіоверсію цієї функції

Але вчені вже випробовують інші ідеї в дикій природі: вирощування і пересаджування коралів у пошкоджених рифах, наприклад, і допомога їм у розмноженні. І є ще одна тактика привернення уваги - пошук рифів, які мають найкращі природні шанси на виживання, та допомогти їм залишитися в живих. У обох цих підходів є і мінуси: розведення є недоцільним у великих масштабах, і деякі дослідники побоюються, що зосередження уваги лише на природних пружних рифах обмежить збереження лише кількох нішових місць.

Природоохоронці кажуть, що для порятунку коралових рифів потрібні різні стратегії, але час зараз. "Наступне десятиліття - це справді наше вікно", - каже Ліззі Маклауд, яка працює в галузі управління рифами в Охоронній природі в Олександрії, штат Вірджинія.

Половина рифів земної кулі вже зникла. Вуглецеве забруднення нагріває океан і робить його більш кислим, що ускладнює витонченим істотам побудову скелетів з карбонату кальцію. Людська діяльність, така як риболовля, днопоглиблення, забруднення та розвиток, також завдала серйозної шкоди.

Зусилля щодо порятунку окремих рифів дають деяку надію, вважають дослідники, але ці рішення є лише прогалиною. "Якщо ми не обмежимо викиди вуглецю, ніщо з цього не призведе до жодної зміни", - говорить Іліана Баумс, молекулярний еколог з Університету штату Пенсільванія (штат Пенсільванія) в Університетському парку.

Руки допомоги

У Карибському морі один-два удари кліматичних змін та хвороб сильно вдарили по рифах. "Флоридський рифовий тракт рухався вниз протягом приблизно 40 років або близько того", - каже Ерінн Мюллер, науковий директор Міжнародного центру досліджень і реставрації коралових рифів Елізабет Мур в Морській лабораторії та акваріумі Mote в Сарасоті, штат Флорида. "Ми справді не бачили жодного природного одужання".

Тож природоохоронці з Моте та інших організацій беруть справу у свої руки. За останні кілька років бригади з відновлення рифів лабораторії Mote висадили біля Флорида-Кіз майже 70 000 штук коралів із п’яти основних видів. Мета цього проекту та інших подібних у всьому світі - не повністю перепланувати рифи, а забезпечити достатньо нових коралів, щоб вони могли відтворити себе.

У Кюрасао водолази з природоохоронної організації SECORE International вирощують шматочки коралів, вирощені в лабораторії. Кредит: SECORE/Reef Patrol

Коралові няні Моте починаються зі штучних розплідників на океані. Вони створюють деревоподібні конструкції, підвішуючи волосінь до буїв і прикріплюючи пластикові гілки. Потім вони звисають окремими коралами з цих гілок.

Як тільки бовтанки досягають розміру баскетбольного баскетболу, дайвери вирізують шматки розміром із софтбол. Потім Мюллер та її колеги випробовують корали, переконуючись, що в кожній партії є гени, щоб протистояти таким небезпекам, як хвороби, спека або закислення, перш ніж реставраційна бригада посадить їх на морському дні.

Риф починає відновлюватися протягом року, каже Мюллер, і все більше риби та безхребетних заходить. Зрештою, висаджені шматки злиються у більші корали. З досвіду минулих насаджень дослідники знають, що корали будуть досить великими, щоб нереститися протягом декількох років.

Це працює для швидко зростаючих, розгалужених коралів. Але деякі кургани та валунові корали розширюються повільно - лише пару міліметрів на рік. Дослідники Mote пришвидшують це, розрізаючи корали на крихітні шматочки і прикріплюючи їх до маленьких круглих плиток зі стеблами, як керамічна квітка 2. У берегових резервуарах лабораторії фрагменти розміром з ніготь виростають у 50 разів швидше, ніж повнорозмірні корали, досягаючи 3 сантиметри в поперечнику за кілька місяців.

Щоб їх пересадити, реставраційна група знаходить велику коралову голову, з якої тварини зникли, але залишили свої скелі з вапняку. Дайвери просвердлюють близько 20 отворів у цьому мертвому коралі та тицять у стебла квітів коралової черепиці. Врешті-решт, шматочки зростаються, повторно очищаючи мертвий корал і відновлюючи його до нересту через два-три роки.

"Це спосіб запустити риф", - говорить Емілі Холл, хімічний еколог з Mote. Лабораторія розміщує тисячі цих коралових квітів щороку, каже Мюллер, і зазвичай досягає понад 80% виживання.

Підхід до мікрофрагментації є багатообіцяючим, говорить Дірк Петерсен, виконавчий директор некомерційної організації з охорони коралів SECORE International у Бремені, Німеччина. Але у нього є сумніви щодо повторного зняття шкіри. Він каже, що у старої коралової голови можуть бути нові мешканці, які можуть завдати шкоди або скласти конкуренцію кораловим квітам, а організми, які вбили початкових мешканців, все ще можуть бути присутніми.

Романс рифу

Моте, SECORE та інші також допомагають коралам розмножуватися. Сприяючи розведенню, менеджери рифів можуть створити не просто більше коралів, а більш різноманітну популяцію. Деякі личинки будуть жаростійкими, інші стійкими до підкислених вод. Природа відбере ті, які відповідають умовам даного рифу.

Саме в пошуках цієї різноманітності Баумс вирушив на карибський острів Кюрасао в серпні. Вона та її колеги з SECORE об’єдналися з місцевими природоохоронцями для виступу в пробірці підживлення для коралів лосини (Acropora palmata).

Роман розпочався через пару годин після заходу сонця, під повним місяцем. Корали вивергли свої гамети у воду. Сперма та яйця були настільки товстими, що утворили пляму на поверхні. Баумс та інші водолази закріпили сітки над колоніями для збору гамет.

Оскільки статеві клітини життєздатні лише кілька годин, команді довелося мчати, щоб з’єднати сумісні яйцеклітини та сперму. "Ми використовували лавку на пляжі як імпровізовану лабораторію", - говорить Петерсен. Низькотехнологічна лабораторія може підвищити рівень запліднення до 90% і вище.

Потім SECORE розмістив ембріони в розпліднику, плавучому басейні в морі, який захищений від хижаків. Кілька днів потому личинки оселилися на 3D-друкованих структурах у формі морських зірок. Коли корали досягнуть приблизно розміру нігтів, дайвери вклинюють ці субстрати в щілини нужденних рифів. Петерсен каже, що цей підхід також був випробуваний на рифах біля Мексики, Флориди, Багамських островів, Домініканської Республіки, Бонайре, Австралії, Палау та Гуаму.

Хоча ці заходи з відновлення корисні для глибоко пошкоджених рифів, їх важко та дорого розгорнути в масштабі. Розглянемо Великий бар’єрний риф Австралії, який близький до розміру Італії. Спекотні хвилі в 2016 і 2017 роках вибілили половину коралів. Незважаючи на те, що відбувається деяка реставрація, вцілілі корали на більших територіях повинні допомогти собі, говорить Террі Хьюз, директор Австралійського науково-дослідного центру Центру передових досліджень коралових рифів при Університеті Джеймса Кука в Таунсвілі. "Мільярди жорсткіших коралів вижили, і вони розмножуються".

Прийде пекло або гаряча вода

На щастя, сусідству з Великим Бар’єрним рифом краще, ніж у Карибському басейні. "Індо-Тихий океан все ще у прекрасному стані", - говорить Емілі Дарлінг, вчений з питань охорони природи з Товариства охорони дикої природи в Торонто, Канада.

У серпні велика команда на чолі з Дарлінг опублікувала аналіз 2584 індо-тихоокеанських рифів 3. Хороша новина полягає в тому, що в 86% цих рифів переважали такі великі види, як гіллясті, покривні та валунові корали, типи, що створюють середовища існування риб та захищають берегові лінії від штормів.

Погана новина полягає в тому, що ці види також найбільш чутливі до нагрівання.

Дарлінг та її колеги виявили групу з майже 450 рифів, які були дуже мало постраждали від нещодавніх потеплень і зберегли понад 10% коралового покриву - мінімум, при якому риф може побудувати більше скелета, ніж він може втратити (але все ще добре нижче коралового покриву району за минулі десятиліття). "Зараз я дійсно націлююсь на тих, хто заощаджує", - каже Дарлінг.

Коен теж намагається знайти еластичні рифи та переконатися, що вони захищені в її проекті "Супер рифи" (див. "Риф наполовину заповнений").

Її команда знайшла три способи, за допомогою яких рифи перемагають спеку. Деякі корали живуть у природному теплому середовищі і генетично пристосовані для боротьби з палючою температурою. Наприклад, рифи біля скельних островів Палау витримали великі хвилі спеки у 1998 та 2010 рр. У сусідньому бар’єрному рифі, де вода, як правило, прохолодніша, покриття впало до 5–6%. Іншим рифам просто пощастило в місці розташування. Деякі користуються холодними течіями, які захищають їх від гарячих заклинань 4. Інші обслуговуються течіями, що забезпечують постійний планктон-фуршет. Навіть якщо вони відбілюються, ці корали залишаються ситими і виживають.

"Поки що, - каже Коен, - більшість супер-рифів, які ми виявили, були випадково". Щоб знайти більше, вона використовує гідродинамічне моделювання течій для виявлення ймовірних плям та розробляє підводні роботи, які можуть ідентифікувати райони з живими коралами та наводити над ними для збору даних. "Я переконана, що в більшості місць є супер-рифи", - каже вона.

Наступним кроком буде їх захист. Наприклад, Коен співпрацює з природоохоронною організацією та урядом Маршаллових островів з метою виявлення стійких рифів у сусідніх водах та забезпечення включення частини цих коралів у будь-які нові морські заповідні зони.

Ще одним дослідником полювання на стійкі рифи є Ове Хег-Гулдберг, морський вчений з Університету Квінсленда в Брісбені, Австралія. Він запозичив алгоритм у світі фінансів, щоб знайти їх.

Інвестори хочуть різноманітний портфель, який балансує ризик і винагороду. Хог-Гулдберг об'єднав зусилля з іншими спеціалістами з коралів та економістами, щоб застосувати ту саму логіку до світових рифів. Наприклад, перебування на передбачуваному шляху циклонів може піддати рифу високий ризик, але, маючи хорошу толерантність до зміни клімату, або добре пов’язаний з іншими рифами, яким може знадобитися повторне засівання, це дасть йому високий профіль.

Враховуючи 30 таких факторів, група визначила 50 океанічних районів, розкиданих по тропіках, кожен близько 500 квадратних кілометрів, як пріоритети збереження 5. Якщо інші рифи світу буде знищено, ці рифи, можливо, зможуть започаткувати повторне заселення, за умови, що клімат стабілізується, говорить Хео-Гульдберг.

Декого турбує ідея виділення тих, хто вижив. "Я сподіваюся, що справа не дійде до того, що нам доведеться вибирати один риф над іншим", - каже Холл. "Я думаю, що всі рифи важливі".

Моніка Медіна, біолог з коралових рифів із штату Пенсільванія, назвала ідею покладатися на природно міцні корали "небезпечною" на жовтневій зустрічі письменників-науковців, що відбулася в її університеті. Корали, стійкі в одному середовищі існування, можуть не процвітати в інших місцях, зазначила вона, і ця ідея може заспокоїти людей, думаючи, що рифи не потребують іншої допомоги.

І Хоу-Гулдберг, і Коен підкреслюють, що вони не мають наміру лише цим спеціальним рифам приділяти увагу до охорони. У своєму проекті «50 рифів» Хео-Гульдберг просто хеджує свої ставки, визначаючи деякі перспективні цілі. "У вас є великі шанси на перемогу, незважаючи ні на що".

Громадські науки

В одному з його 50 регіонів, недалеко від Мадагаскару, благодійна організація дикої природи WWF допомагає захистити красивий риф. Широкі столові корали піднімаються шарами, а морські черепахи ходять по чистих водах. Хоча є деякі ознаки відбілювання від минулого стресу, риф здебільшого відновився, каже Габбі Ахмадія, вчений з охорони морського середовища з WWF у Вашингтоні, округ Колумбія. Але риби не так багато, як мало б бути.

Шлях вирішення цього дефіциту риби стосується як місцевих жителів, так і морської екології, говорить вона. Групи охорони природи допомогли місцевим жителям організувати бутиковий туризм. Морський національний парк Носі Хара платить охоронцям громад, щоб вони стежили за коралами. Рибалки по всьому Мадагаскару навчають один одного захисним практикам.

Рок-Айленди в Палау, Мікронезія, та рифи навколо них є частиною морської заповідної зони. Кредит: Роберто Фумагаллі/Аламі

Захисники природи застосовують подібні стратегії в кількох місцях, пристосованих до людей та довкілля. Х'юз каже, що в кінцевому підсумку врятувати рифи буде дія суспільства, а не біологія. "Вони знову помруть, якщо ми спочатку не усунемо забруднення води, надмірний вилов та постійно зростаючі викиди".

Тим не менше, природоохоронці міцно сподіваються на майбутнє - хоч і загартоване реалізмом. "Я думаю, що ми можемо врегулювати цю кризу", - говорить Петерсен. "Я також впевнений, що рифи будуть виглядати інакше, ніж зараз". Кораловим екологам, можливо, доведеться пожертвувати видовим різноманіттям, щоб врятувати всю екосистему. Петерсен порівнює майбутні рифи з сучасними лісами, що управляються, в яких розміщується вужча суміш дерев, ніж недоторкані ліси, але все ж забезпечують місця проживання для дикої природи та допомагають очистити воду та повітря.

Інша причина надії полягає в тому, що рифи пройшли через інші проблеми. Коралові, що будують рифи, є частиною роду, якому більше 400 мільйонів років. Вони витримали глобальну температуру води, яка коливається між 10 і 32 ° C, а рівні вуглекислого газу вчетверо перевищують сучасні. Але їм ніколи раніше не доводилося терпіти такого швидкого потепління.

Нинішні темпи зміни клімату можуть розширити корали за межі їх адаптації. Навіть якби країнам вдалося обмежити глобальне потепління до 1,5 ° C вище рівня 1990 року, ціль Паризької угоди 2018 року, 70–90% рифів буде втрачено, повідомляє Міжурядова комісія з питань зміни клімату. І ця ціль виглядає дедалі нереальнішою. Якщо клімат потеплішає на 2 ° C, панель прогнозує 6 втрат більше 99%.

Проте дослідники впевнені, що за допомогою людини та глобального падіння викидів рифи можуть знову зрости. "Корали" знають ", як одужати, вони знають, як регенерувати себе", - каже Хог-Гульдберг. "Корали для цього майже створені".

Природа 575, 580-582 (2019)

Список літератури

Національні академії наук, техніки та медицини. Огляд досліджень втручань для підвищення стійкості та стійкості коралових рифів (2019).

Пейдж, К. А., Мюллер, Е. М. і Воган, Д. Е. Екол. Інж. 123, 86–94 (2018).

Дарлінг, Е. С. та ін. Природа Екол. Евол. 3, 1341–1350 (2019).

Рід, Е. С. та ін. Лімнол. Океаногр. 64, 1949–1965 (2019).

Бейер, Х. Л. та ін. Консерв. Lett. 11, e12587 (2018).

Pörtner, H.-O та ін. Спеціальний звіт про океан та кріосферу в умовах зміни клімату (IPCC, 2019).