Аннотация
Большой барьерный риф находится под угрозой заболевания, и новые данные показывают, что болезнь Черной полосы может мигрировать достаточно быстро, чтобы уничтожить целые коралловые колонии и подвергнуть угрозе численность многих видов кораллов.
Исследователи Института морской микробиологии им. Макса Планка совместно с австралийскими коллегами изучили кораллы Большого Барьерного рифа, пораженные болезнью Черной полосы, и определили критические параметры, которые позволяют этому распространенному заболеванию вызывать широкую гибель кораллов во всем мире. Кораллы, инфицированные Black Band, имеют характерный внешний вид здоровой ткани, вытесненной темным фронтом, так называемым Black Band, в результате чего подвергается воздействию белый известняковый скелет кораллового животного. Темный фронт обычно от одного до двух сантиметров в ширину и состоит из сложного микробного сообщества, среди которых фото-трофические цианобактерии, окисляющие серу бактерии и восстанавливающие сульфаты микроорганизмы. Кораллы и их эндосимбиотические водоросли подвергаются воздействию сразу трех факторов стресса: токсичного сульфида, аноксии и низкого pH на границе бактериального мата и коралловой ткани.
Ученые исследовали повреждения тканей с помощью микросенсоров кислорода, сульфида и рН. Эти микрозонды имеют диаметр наконечника в микрометрическом диапазоне и позволяют ученым измерять высокоразрешенные профили глубины в коралловой ткани. Они выявили большие различия между инфицированными тканями и тканями на предварительной стадии заболевания:
"В пораженной коралловой ткани развиваются две зоны: Фототрофическая зона, в верхней части которой цианобактерии вырабатывают кислород, и нижняя аноксическая зона, в которой бактерии разрушают некротическую ткань кораллов. Сульфид образуется в процессе деградации", - объясняет результаты Мартин Глас из Института Макса Планка в Бремене. "В тканях, которые лишь слегка инфицированы, зональность не настолько сильна. Обычно мы не могли обнаружить сульфид, и кислород проникал глубоко в бактериальный материал"
На фронте темной зоны условия особенно неблагоприятны для кораллов. Повышенная концентрация сульфидов вокруг некрозирующей ткани и связанное с этим снижение содержания кислорода приводит к распространению повреждений на окружающие здоровые ткани, что является положительной обратной связью, вызывающей быструю миграцию болезни Черной полосы.
"Мы предполагаем, что биогеохимические условия на поверхности коралловой ткани являются причиной быстрого распространения болезни. Чем выше концентрация сульфидов и чем меньше там кислорода, тем быстрее мигрирует темный фронт", - описывает причины возникновения и высокой вирулентности болезни Мартин Глас. По крайней мере, до сих пор ученые не определили патоген, который мог бы быть причиной некроза коралловой ткани. "Наши измерения показывают, что болезнь Черной полосы может мигрировать на один сантиметр в день в летние месяцы. С такой скоростью за очень короткое время могут погибнуть целые коралловые колонии и численность многих видов кораллов на рифе может резко сократиться", - говорит Мартин Глас.
В течение нескольких лет Дэвид Борн из Австралийского института морских наук в Таунсвилле и его коллега Юи Сато осуществляют программы мониторинга состояния коралловых рифов, в рамках которых они также изучают заболевания кораллов Большого Барьерного рифа. Дэвид Борн говорит: "Предположительно, болезнь Черной полосы является одной из наиболее часто регистрируемых болезней в тропических рифах. Одной из основных причин является высокая сезонная температура воды. Таким образом, результаты этого исследования позволяют нам понять на микроуровне, как условия окружающей среды и сложное микробное сообщество взаимодействуют друг с другом, что приводит к возникновению и прогрессированию этой болезни кораллов".
- Есть какое-нибудь лекарство от рифов? "Если зимой температура понизится, болезнь застопорится. Однако с увеличением частоты повторения болезни в следующем году. Голый коралловый скелет может быть зарос новым полипом. Но это может занять много лет", - утверждает Юи Сато из Университета Джеймса Кука.