Для начала не будет лишним сказать пару слов о том, что же такое Большой Барьерный риф. Это крупнейшая в мире система коралловых рифов длиной более 2300 километров, расположена в Коралловом море вдоль восточного побережья Австралии.
В последние десятилетия риф претерпел серьезные разрушения, прежде всего из-за роста температуры воды, которая обесцвечивала кораллы. Ученые зафиксировали три массовых «ударов» по рифу: в 2016, 2017 и в марте 2020 года. Первые два затронули две трети рифа; масштаб третьего оценивается до сих пор.
В серии экспериментов, проведенных на кораллах Большого Барьерного рифа, был выявлен механизм, запускающий гибель кораллов. Их отмирание начинается при увеличении содержания органики в воде и в осадке, а посредником этих процессов являются микробы. Богатая органикой среда служит хорошей базой для бурного роста микробов, в результате снижаются содержание кислорода и рН среды. Это сочетание смертельно для кораллов.
В надежде разрешить эту тревожную проблему, международная группа специалистов поставила серию экспериментов, выявляющих цепь событий, убивающих кораллы. Эксперименты проводились на отдельных участках Большого Барьерного рифа и в лабораториях Австралийского института морской биологии (Australian Institute of Marine Science) в Таунсвилле.
Во дворе Института морской биологии расположили несколько рядов глубоких аквариумов с циркулирующей морской водой, туда посадили кораллы, к которым прикрепили кучу оборудования. После периода адаптации в воду вылили суспензию морского мелкозернистого осадка (взяли со дна в местах обитания кораллов), подождали, пока он осядет, подсадили контрольные фрагменты кораллов и стали следить за динамикой показателей, отслеживаемых микросенсорами.
Оказалось, что органика и вправду сильно влияет на выживание кораллов. При низких ее концентрациях гибель кораллов ничтожна, активность симбионтов остается в пределах нормы. Зато повышение концентрации сразу вызывает омертвение тканей; при этом резко снижается содержание кислорода и повышается уровень сероводорода, осадок вокруг коралла подкисляется. Следовательно, повышенная концентрация органики становится главным подозреваемым в деле о гибели кораллов.
Но есть еще подозреваемые: нехватка кислорода и сероводород. Ведь они напрямую связаны с заиливанием кораллов. Поэтому в следующем опыте, поместив кораллы в темные герметичные боксы, наполненные азотом, устроили кораллам низкокислородную атмосферу. Как это ни удивительно, но в низкокислородной атмосфере кораллы вполне способны выжить и легко восстановиться после этой вроде бы убийственной процедуры.
Чтобы нанести кораллу безвозвратный вред в бескислородных условиях, нужно еще и снизить рН хотя бы до нейтральной (нейтральной считается рН7, а рН морской воды — около 8). Сильно ускоряет этот процесс добавление в среду сероводорода: без сероводорода омертвение тканей начинается после суток экспозиции, а в его присутствии — уже через три часа. Авторы при этом подчеркивают, что уровень сероводорода при заиливании начинает повышаться уже после начала омертвения живых тканей. Это значит, что гибель кораллов служит причиной, а не следствием повышения концентрации сероводорода.
Из этих экспериментов становится понятным, что же приводит к гибели кораллов. Когда в воде увеличивается содержание органики, то начинается бурный рост бактерий. При этом тратится весь кислород, а взамен выделяются органические кислоты. В результате складываются смертельные для коралла условия и начинается омертвение тканей.
Пару лет назад американские ученые продемонстрировали, что если для разморозки эмбрионов рыбок данио усеять их наностержнями из золота, позволяющими вести нагрев более интенсивно и равномерно, то их выживаемость увеличится. Джонатан Дэли (Jonathan Daly) и его коллеги из Гавайского института морской биологии применили такой метод для личинок кораллового полипа Fungia scutaria. Отчет о своей работе они представили в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
Яйца и зародыши коралловых полипов содержат большое количество жиров, и до сих пор попытки сохранить их при криогенных условиях заканчивались гибелью. Однако использование золотых наностержней резко улучшило результативность процедуры: по данным Дэли и его соавторов, 43 процента личинок с помощью этой процедуры сохранили жизнеспособность и активно плавали в водной среде.
Целью данного исследования была разработка подходящего протокола витрификации и лазерного прогрева для личинок склерактинского коралла Seriatopora caliendrum. Эксперименты привели к появлению личинок с внушительным процентом жизнеспособности в 55%. Это представляет собой первый успешный пример криоконсервации коралловых личинок, которые начали оседать после потепления.
Исследования продолжаются и, как мы видим, есть хорошие результаты, чтобы сказать, что Большой Барьерный Риф под надежной защитой. Различные ученые посвятили свои исследования этой проблеме, а также правительство Австралии инвестировала 3 млрд долларов на разработки по сохранению и восстановлению рифа.
Адрес музея: Казань, Кремлевская, 18.
Телефон для записи:+7(960)-031-01-30. Только по предварительной записи. Билет также можно приобрести онлайн и по пушкинской карте, после записи по телефону.