Гавайские кораллы могут хранить секрет выживания в условиях потепления воды

Период аномально высокой температуры океана, случившийся на Гавайях в 2019 году, вызвал массовое обесцвечивание кораллов, но учёные выявили участки рифов, где кораллы пострадали в меньшей степени.

Небольшие участки тропических рифов, которые выживают, несмотря на губительные периоды аномально высокой температуры океана, могут дать ключ к защите кораллов по всему миру, предполагает новое исследование.

Учёные провели аэросъёмку гавайских рифов до и после сильной волны тепла в 2019 году и обнаружили, что кораллы на некоторых участках пострадали меньше, чем на соседних. В этих так называемых спасительных зонах гибель кораллов была на 40% ниже, несмотря на сходные температурные условия. Ряд факторов может объяснить их устойчивость, включая удалённость от человеческих поселений, сообщили исследователи 2 мая в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Мы пытаемся понять, где находятся эти благополучные участки и почему они там», — говорит Грег Аснер, соавтор исследования и директор Центра глобальных открытий и природоохранной науки Университета штата Аризона в Хило, Гавайи. «С точки зрения сохранения природы, это крошечные точки света, маленькие ковчеги биоразнообразия, уже существующие в океане, которые нуждаются в защите».

Из-за изменения климата периоды аномально высокой температуры океана становятся всё более частыми. Длительное воздействие этих перегретых условий представляет серьёзную угрозу для кораллов. Когда окружающая вода становится слишком тёплой, кораллы испытывают стресс и обесцвечиваются: полезные микроскопические водоросли, обитающие внутри кораллов, изгоняются, и кораллы приобретают призрачно-белый цвет. Если жара длится достаточно долго, кораллы в конечном итоге погибают.

Чтобы лучше понять, почему одни кораллы более устойчивы, чем другие, Аснер и его коллеги отслеживали гибель кораллов на площади 21 773 гектара (84 квадратных мили) рифов, окружающих шесть Гавайских островов. Исследователи пролетели над рифами в январе 2019 года — за шесть месяцев до того, как на архипелаг обрушился период аномально высокой температуры океана. Затем команда повторила съёмку в январе 2020 года, чтобы выяснить, как кораллы пережили это потрясение.

Исследователи использовали метод гиперспектральной визуализации для анализа молекулярного состава кораллов, что позволило им отличить живые кораллы от мёртвых. Белки, хлорофилл и углеродные соединения, измеряемые у живых кораллов и их водорослей-симбионтов, уникальны, говорит Аснер. После гибели коралла он покрывается макроводорослями, молекулярный состав которых больше похож на наземные растения.

Аснер отмечает, что большинство предыдущих исследований были сосредоточены на обесцвеченных кораллах. Однако не все заболевшие кораллы погибают. «Нам действительно нужно знать, где кораллы именно умирают, а не просто болеют, чтобы мы могли начать разрабатывать планы сохранения и управления, касающиеся тех, кто умирает, и тех, кто выживает», — говорит он.

После периода аномально высокой температуры океана рифы, нанесённые на карту Аснером и его командой, потеряли в среднем 26,1% живых кораллов, что покрывало около 6,3% морского дна. Воды вокруг островов Ланаи, Гавайи и Кахоолаве, которые особенно сильно пострадали от жары, потеряли наибольшую долю живых кораллов.

Однако исследователи также обнаружили, что рифы с более обильным коралловым покровом до наступления жары перенесли это событие лучше, чем рифы с разрежённым покровом. Такие зоны могут играть роль естественных укрытий во время периодов аномально высокой температуры, пишет команда. По словам Аснера, существовало несколько десятков таких благополучных участков — размером от нескольких акров до нескольких сотен акров.

«Наиболее благоприятная картина наблюдалась в неосвоенных районах с очень низким уровнем загрязнения, осадконакопления и стока», — говорит он. Эти кораллы, вероятно, были здоровее, когда началась жара, чем кораллы на рифах вблизи жилых и сельскохозяйственных районов.

«Очистка сточных вод на Гавайях действительно плохая, — говорит Аснер. — В определённых районах у нас много человеческих стоков — фекалий и мочи — попадает в океан». По его словам, для укрепления кораллов, которые не живут в подобных укрытиях, крайне важно остановить поток человеческих отходов, пестицидов и других загрязнителей.

Кроме того, некоторые спасительные зоны располагались вблизи естественных подводных источников, питаемых прохладными пресными грунтовыми водами. «В районах, где эта пресная вода выходила наружу, кораллы чувствовали себя лучше во время жары, потому что это работает как маленькое термическое одеяло», — говорит Аснер. Однако, добавляет он, необходимы дополнительные исследования того, насколько важны эти «маленькие защитники» и насколько хорошо они выдержат всё более интенсивные периоды аномально высокой температуры океана в будущем.

Даже внутри этих благополучных участков выжили не все кораллы. «Были явные победители и проигравшие», — говорит Аснер. Некоторые виды, например коралл «цветная капуста», более уязвимы к повышению температуры, чем другие. А некоторые кораллы обладают генетическими особенностями, которые делают их выносливее остальных представителей того же вида. Исследователи пришли к выводу, что отслеживание того, какие кораллы внутри таких участков переживают периоды жары, может дать экологам ценную информацию для разведения кораллов и восстановления рифов.

Ещё одна важная задача на будущее — выявить аналогичные спасительные зоны на рифах за пределами Гавайских островов. То, как кораллы в конкретном районе реагируют на повышение температуры, зависит от местной океанической среды, от того, какие виды присутствуют, а также от видов загрязнения и других стрессовых факторов, с которыми сталкивается риф. Аснер и его команда надеются начать измерять гибель кораллов с помощью спутников следующим летом.

«Мы добьёмся глобального охвата в этом десятилетии или даже в первой его половине, но сейчас я не хочу, чтобы люди думали, будто Гавайи представляют всю планету», — говорит он.

Новые результаты перекликаются с некоторыми закономерностями, которые учёные отмечали во время предыдущих аэросъёмок Большого Барьерного рифа, говорит Терри Хьюз, морской биолог из Центра передового опыта ARC по изучению коралловых рифов при Университете Джеймса Кука в Таунсвилле.

«Мы тоже показали, что тепловое воздействие… объясняет, почему в одних местах гибнет больше кораллов, чем в других, — сказал Хьюз в электронном письме. — Больше кораллов погибает там, где вода дольше всего остаётся самой горячей во время каждого эпизода обесцвечивания».

Его команда также обнаружила, что одни виды кораллов погибали с большей скоростью, чем другие, хотя эти различия сглаживались в более экстремальных условиях. «Спектр „победитель — проигравший” наиболее заметен, когда обесцвечивание сравнительно мягкое, — сказал Хьюз. — Даже у так называемых победителей потери велики, если температура достаточно высока».

Хьюз и его коллеги также отслеживали обесцвечивание кораллов на Большом Барьерном рифе после повторяющихся периодов жары. Части северного рифа избежали обесцвечивания в 1998 и 2002 годах. «Затем север „прожарился” во время третьего массового обесцвечивания в 2016 году и с тех пор обесцвечивался снова в 2017, 2020 и 2022 годах», — сказал Хьюз. «Чтобы идентифицировать безопасное место, нужно посмотреть, как данная локация реагирует на тепловой стресс при множественных обесцвечиваниях, и понять, удаётся ли ей постоянно избегать серьёзных повреждений».

Он предостерегает, что ещё предстоит выяснить, как недавно открытые благополучные участки на Гавайях справятся с будущими потрясениями.

«Преждевременно называть безопасным местом участок со сравнительно небольшими потерями за один год, — сказал Хьюз. — Мир полон бывших коралловых убежищ — мест, которым относительно повезло во время одного обесцвечивания, но которые были разгромлены во время следующего».

Kate Baggaley “These Hawaiian corals could hold the secret to surviving warming waters”

Перевод статьи «These Hawaiian corals could hold the secret to surviving warming waters» автора Kate Baggaley, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: Низкий уровень обесцвечивания кораллов на Гавайях, 2015 год. Источник фото: Грег Аснер, Центр глобальных открытий и науки о сохранении природы.