Кораллы могут жить без скелета

Рост концентрации CO2 в атмосфере ведет не только к потеплению, но и к закислению морской воды. Это грозит крупными неприятностями многим морским обитателям, скелет которых состоит из легко растворяющегося в кислой среде карбоната кальция. Вопреки ожиданиям, кораллы при повышении кислотности воды не погибают, хотя и лишаются скелета. Колонии коралловых полипов распадаются, и полипы переходят к одиночному образу жизни наподобие актиний. При восстановлении нормальной кислотности полипы снова собираются в колонии и начинают строить известковый скелет.

В истории Земли было несколько случаев, когда коралловые рифы резко сокращались в числе или даже вовсе исчезали. Самый значительный кризис такого рода произошел на рубеже палеозойской и мезозойской эр (около 250 млн лет назад). Кораллы в это время полностью исчезают из палеонтологической летописи, однако спустя несколько миллионов лет появляются вновь. Где они прятались? Палеонтологи теряются в догадках.

Не исключено, что в недалеком будущем коралловые рифы снова подвергнутся серьезному «испытанию на прочность». Рост концентрации углекислого газа в атмосфере крайне вреден для кораллов как минимум по двум причинам. Во-первых, потепление, вызванное парниковым эффектом, приводит к «побелению» кораллов — утрате ими симбиотических водорослей зооксантелл. Без симбионтов коралловым полипам крайне трудно обеспечить себя пропитанием в бедных зоопланктоном тропических водах. Во-вторых, углекислый газ, растворяясь в воде, повышает ее кислотность. Это приводит к тому, что арагонитовый скелет кораллов начинает растворяться.

Сегодня в поверхностных слоях океана pH = 8,0–8,3, что на 0,1 меньше, чем в доиндустриальную эпоху. Модели показывают, что в течение последующих 300 лет pH может снизиться до 6,6–6,9. Впрочем, коралловые рифы до этого катастрофического закисления океана не доживут: они растворятся гораздо раньше. Это, конечно, приведет к гибели уникальных коралловых экосистем. Вопрос в том, будет ли катастрофа обратимой, сумеют ли уцелеть сами рифостроящие организмы — коралловые полипы. Палеонтологическая летопись показывает, что иногда им удавалось чудесным образом «воскресать из мертвых».

До сих пор никто не пытался решить этот вопрос экспериментально. Пробел восполнили израильские биологи Маоз Файн (Maoz Fine) и Дан Чернов (Dan Tchernov). Они поместили 30 коралловых фрагментов, взятых с пяти средиземноморских рифов, в аквариум с pH = 7,3–7,6. Кораллы относились к двум видам: Oculina patagonica и Madracis pharencis. Через месяц стали заметны изменения формы полипов, через два месяца скелет колоний полностью растворился. Колония распалась, но полипы, теперь совершенно мягкие и похожие на актиний, остались прикреплены к нерастворившемуся каменному основанию, на котором раньше красовались их ажурные постройки.

Полипы не погибли и даже сохранили своих симбионтов. Более того, они подросли: средний размер полипов, лишившихся скелета, стал втрое больше, чем в контрольных колониях, содержавшихся в нормальной морской воде. Образование половых клеток (гаметогенез) в весенние и летние месяцы проходил нормально и у контрольных кораллов, и у бесскелетных. Это означает, что утрата скелета не повлияла на способность к половому размножению.

Подопытные полипы продержались в таком состоянии целый год. Когда их затем поместили в воду с нормальной кислотностью, они восстановили колонию и быстро принялись строить скелеты.

Полученные результаты хорошо объясняют периодические загадочные «исчезновения» кораллов из палеонтологической летописи — по-видимому, кораллы не исчезали, а просто временно утрачивали скелет и переставали сохраняться в ископаемом состоянии. Возможно, это было связано с колебаниями кислотности воды.

Насколько это исследование должно прибавить нам оптимизма по поводу грядущих экологических потрясений — судить читателю.

Александр Марков, elementy.ru

На фото: нормальная колония Oculina patagonica (вверху) и одиночные мягкотелые полипы после растворения скелета. Фото из обсуждаемой статьи в Science, elementy.ru