Коралловые рифы экосистема и угрозы

Коралловые рифы представляют собой известковые органогенные геологические структуры, формируемые преимущественно колониальными коралловыми полипами (преимущественно мадрепоровыми кораллами) и некоторыми видами водорослей, умеющими извлекать известь из морской воды. Эти биогермы образуются преимущественно на мелководье тропических морей, где условия способствуют интенсивному росту и развитию колоний[1].

Общая площадь мировых коралловых рифов сократилась с примерно 600 тысяч км² в начале 1980-х годов до около 250 тысяч км² к 2000 году. Это составляет всего около 0,07 % площади Мирового океана. Географически основные массивы сосредоточены в морях Юго-Восточной Азии (45 %), Атлантике (14 %), Индийском океане (17 %), Тихом океане (18 %) и Красном море (6 %)[1]. При глобальном потеплении на 2 °C практически все рифы (> 99 процентов) будут утрачены[1].

Физиологические параметры среды и пределы распространения

Кораллы лучше всего формируются на глубине до 50 м, в прозрачной воде нормальной солёности температурой не ниже +20 °C, богатой растворенными газами и планктоном. На глубине проникновения солнечных лучей (до 185 м) наблюдается незначительное развитие рифовых кораллов. Холодные течения препятствуют распространению рифов в пределах тропических и субтропических мелководий[1].

Несмотря на небольшую долю занимаемой площади, менее 0,1 % поверхности Мирового океана, эти структуры служат домом для по крайней мере 25 % всех морских видов, включая рыб, моллюсков, червей, ракообразных, иглокожих, губок, оболочников и других кишечнополостных[1]. Такой высокий уровень биоразнообразия наблюдается даже при относительно бедной питательными веществами среде океанических вод.

Экономическое значение и уязвимость

Рифовые системы имеют значительную экономическую ценность, ежегодная глобальная экономическая ценность оценивается в 29,8—375 млрд $ США[1]. Они выполняют также важную защитную функцию: волноустойчивые рифовые гряды защищают берега от разрушительного действия морских волн и предотвращают эрозию[1].

Тем не менее кораллы обладают высокой чувствительностью к условиям окружающей среды, в особенности к температуре. Их существованию угрожают изменение климата, закисление океана, рыбалка с динамитом, отлов рыб для аквариумистики с использованием цианидов, применение солнцезащитных кремов, чрезмерное использование биологических ресурсов и смыв сельскохозяйственных земель, провоцирующий рост водорослей и загрязнение окружающей среды[1].

Обесцвечивание как индикатор стресса

Обесцвечивание кораллов является одной из наиболее распространённых и малоизученных проблем. Оно связано с выселением зооксантелл (симбиотических водорослей), которые придают им яркую окраску. В результате на колониях образуются белёсые участки. Эти участки не полностью лишены водорослей, и в некоторых случаях возможно частичное восстановление или появление новых видов зооксантелл. Установлено, однако, что обесцвеченные колонии не растут и легче разрушаются волновой деятельностью[1].

Происхождение современных рифов

Большинство существующих сегодня коралловых рифов сформировалось после ледникового периода, когда таяние льдов привело к повышению уровня моря и затоплению континентального шельфа. Их возраст не превышает 10 000 лет[1]. Вокруг островов вулканического происхождения формируются атоллы.

В 1842 году Чарльз Дарвин в своей монографии «Строение и распределение коралловых рифов» сформулировал теорию погружения, объясняющую образование атоллов поднятием и оседанием земной коры: сначала после затухания вулкана и оседания дна вокруг образовавшегося вулканического острова развивается окаймляющий риф; по мере дальнейшего оседания риф становится барьерным и, наконец, превращается в атолл[1].

Глубинные исследования структуры атоллов

Буровые скважины подтверждают теорию Дарвина о вулканическом основании атоллов: на атолле Хао (1840 г.) на глубине 14 м были обнаружены исключительно кораллы; в 1896—1898 годах на атолле Фунафути бур опустился на глубину 340 м в однородной толще коралловых известняков; скважина глубиной 432 м на атолле Кито-Даито-Сима также не достигла коренных пород; в 1947 году на Бикини скважина глубиной 779 м достигла раннемиоценовых отложений возрастом около 25 миллионов лет; в 1951 году на атолле Эниветок скважины глубиной 1266 и 1389 м прошли эоценовые известняки возрастом около 50 миллионов лет и достигли коренных базальтов вулканического происхождения[1].

Ростовые характеристики полипов

Скорость роста кораллов зависит от вида и колеблется от нескольких миллиметров до 10 см в год, хотя при благоприятных условиях она может достигать 25 см (акропоры)[1].

Эволюционная история

Первые кораллы на Земле появились около 450 миллионов лет назад. Вымершие ныне табуляты вместе со строматопоридными губками создали основу рифовых построек. Позднее (416—359 миллионов лет назад) появились четырёхлучевые кораллы ругозы. 246—229 миллионов лет назад возникли первые кораллы, живущие в симбиозе с водорослями, а в кайнозойскую эру (около 50 миллионов лет назад) появились мадрепоровые кораллы, существующие и ныне[1].

Влияние изменений уровня моря

Последнее сильное понижение уровня Мирового океана произошло 25—16 тысяч лет назад. Около 16 тысяч лет назад таяние ледников привело к повышению уровня океана, который достиг современного около 6 тысяч лет назад[1]. Исследования показывают, что скорость роста рифов положительно зависела от темпа изменения уровня моря, а наибольшие значения наблюдались при температуре поверхности воды около 24–25 °C[1].

Скрытые мезофотические экосистемы

У берегов Бенина исследователи нашли живой коралловый риф, о котором было известно еще с 1960-х годов и который считали погибшим. На глубине около 50 метров кораллы продолжают расти, образуя мезофотическую экосистему – особый тип рифов, расположенных там, куда проникает лишь небольшое количество солнечного света[5]. Среди обитателей замечены гвинейский скалярий (Holacanthus africanus), чернополосая рыба-солдат (Myripristis jacobus) и золотистый африканский луциан (Lutjanus fulgens). Исторические сведения указывают на возможный коралловый барьер длиной около 40 километров[5].

Генетическая однородность зоантарий

Зоантарии — группа шестилучевых кораллов, близких к актиниям — демонстрируют удивительную способность сохранять одинаковый вид в Атлантическом и Индо-Тихоокеанском регионах, несмотря на миллионы лет изоляции. Генетический анализ показал, что разница между ними минимальна. Ключ к этому феномену — исключительная способность к распространению: личинки могут находиться в открытой воде более 100 дней, преодолевая тысячи километров, а также прикрепляться к плавучим объектам (обломкам древесины или морскому мусору)[4]. В условиях изменения климата зоантарии нередко занимают освободившиеся ниши, вытесняя каменистые кораллы, что приводит к фазовым сдвигам в экосистемах[4].