Во время страшного цунами 2004 года коралловые рифы стали преградой на пути смертоносных волн в Индийском океане, уменьшив их силу и высоту: Мальдивские и Сейшельские острова, окруженные рифами, пострадали меньше остальных. Но как такие маленькие и довольно примитивно устроенные существа создают такие прочные подводные рифы протяженностью сотни и тысячи километров? Поговорим о кораллах: почему они погибают при перегреве воды в Мировом океане, сколько времени требуется на образование рифа и что будет с планетой и людьми, если кораллы исчезнут.
Что такое кораллы
При первом взгляде на кораллы можно подумать, что перед нами растения, а не животные. Но это самые настоящие представители царства животных из класса коралловых полипов, в котором на сегодняшний день насчитывается более 6 000 видов. Коралловые полипы — это невероятное разнообразие форм, размеров, образа жизни и даже мест обитания. Многие думают, что коралловые полипы живут только в тропических водах. Но есть достаточно много видов, которые могут существовать и в более прохладных условиях:
- Охотское море (Тихий океан): Balticina willemoesi, Callistephanus pacif cus, Paragorgia arborea и другие;
- Белое море (Северный Ледовитый океан): Metridium senile, Aulactinia stella, Gersemia fruticosa и другие;
- Баренцево море (Северный Ледовитый океан): Gersemia fruticosa, Gersemia rubiformis, Duva florida и другие;
- Норвежское море (Северный Ледовитый океан): Alcyonium digitatum,холодолюбивые рифообразующие виды Lophelia pertusa и Madreporaoculata, и другие.
Но вот те самые грандиозные коралловые рифы, которые образованы колониями мадрепоровых (каменистых) коралловых полипов, встречаются только в теплых широтах, где на протяжении всего года температура воды не опускается ниже 18 °C.
Определение кораллов
Коралл – это твердый известковый скелет, который формируется во время жизни колонии животных под названием коралловые полипы. Но не все виды коралловых полипов образуют экзоскелет и могут выступать в роли строителей рифов. В основном это представители отряда мадрепоровых: они используют растворенный в морской воде карбонат кальция и формируют из него минеральный скелет у основания колонии.
Кораллы: внешний вид и строение
Также, как и медузы, коралловые полипы относятся к типу стрекающих. Это относительно просто устроенные организмы с лучевой симметрией тела, без головного мозга и сложного опорно-двигательного аппарата, но все же довольно разнообразные по внешнему облику. Особенно интересны виды, способные строить большие колонии, приобретающие причудливые формы. Но вне зависимости от формы любая колония состоит из множества одинаковых полипов — зооидов, строение которых такое же, как и у одиночных полипов, и его можно рассмотреть на схеме, приведенной ниже.
Как видим, все довольно просто: основание полипа крепится к твердой поверхности, верхняя часть увенчана щупальцами, и здесь же находится рот, через который пища попадает в желудок. Такое строение характерно и для одиночных кораллов, и для колониальных, только у колонии полипов образуется еще и общее тело, называемое ценосарк, которое объединяет мягкие ткани – пищеварительную и нервную системы. Но как же эти, по сути, неподвижные животные добывают себе пищу?
Питание и образ жизни кораллов
Коралловые полипы – животные с разнообразным питанием. Среди них есть и те, что активно охотятся на проплывающих мимо жертв. Например, актинии, использующие для добычи пищи ловкие щупальца с ядом. Но есть и те, кто живет за счет фильтрации морской воды, получая из нее планктон – водоросли и микроорганизмы.
Очень интересно организовано питание у коралловых полипов из отряда мадрепоровых, которые состоят в симбиотических отношениях с микроводорослями зооксантеллами. Эти водоросли обитают прямо внутри полипа, в его тканях, и в процессе фотосинтеза продуцируют питательные вещества, которые в итоге и являются основной едой полипа. Ну, а сами водоросли взамен получают убежище от хищников и углекислый газ, нужный им для фотосинтеза.
Все взрослые коралловые полипы ведут неподвижный образ жизни, прикрепляясь к каменистому дну или твердым предметам: перемещаются они только на стадии личинок – планул, которые формируются при половом размножении. Помимо этого коралловые полипы могут размножаться и бесполым размножением – почкованием, когда от первичной особи образуются все последующие.
Виды кораллов: твердые и мягкие кораллы
Класс коралловых полипов невероятно разнообразен: среди них есть как одиночные животные, так и колониальные, формирующие кораллы и целые коралловые рифы. Например, уже упомянутые нами актинии-одиночки. А вот морские перья, имеющие яркий и необычный вид, образуют сложно устроенные колонии, где выделяется главный организм – первичный зооид – и сопутствующие ему особи.
Все многообразие коралловых полипов биологи подразделяют на 9 отрядов.
- Мадрепоровые кораллы, или склерактинии, лат. Scleractinia.
- Актинии, лат. Actiniaria.
- Цериантарии, лат. Ceriantharia.
- Черные кораллы, или антипатарии, лат. Antipatharia.
- Кораллиморфарии, лат. Corallimorpharia.
- Зоантарии, лат. Zoantharia.
- Мягкие кораллы, или альционарии, лат. Alcyonacea.
- Гелиопорацеи, лат. Helioporacea.
- Морские перья, лат. Pennatulacea.
А с точки зрения наличия коралла – того самого экзоскелета, животные из класса коралловых полипов делятся на твердые и мягкие.
- Твердые (скелетообразующие) кораллы. К этой разновидности кораллов принадлежат в основном представители отряда мадрепоровых кораллов, которые образуют общую твердую ткань колонии, состоящую из известкового материала.
- Мягкие кораллы. Эти кораллы не строят скелета из карбоната кальция: они могут жить на коралловых рифах рядом с твердыми, но сами не являются животными-рифостроителями.
Чем еще отличаются твердые кораллы от мягких? Вот некоторые из их основных различий:
- твердые кораллы образуют экзоскелет, и их колонии могут формировать основу кораллового рифа;
- твердые кораллы, как правило, живут в симбиозе с водорослями, которые производят для них питание и зависят от них, а мягкие кораллы добывают себе пропитание самостоятельно;
- твердые кораллы в большинстве своем обитают в теплых водах и на небольшой глубине, до 50 метров – из-за того, что живущим с ними в симбиозе водорослям зооксантеллам нужен солнечный свет для фотосинтеза. Исключением являются рифообразующие твердые кораллы, живущие в Норвежском море на большей глубине и добывающие питание самостоятельно. А мягкие кораллы имеют более широкий диапазон пригодных для жизни параметров и встречаются на глубинах до 6 000 метров и в северных широтах.
Как формируется коралловый риф
Для начала формирования рифа нужно несколько важных условий, среди которых:
- постоянная температура воды выше 20 °C, но не более 30 °C, иначе наступает гибель кораллов от голода;
- соленость воды не ниже 30–31 %: там, где в море впадают крупные реки, несущие пресную воду, рифы не могут развиваться;
- чистая и прозрачная вода без химических и органических загрязнителей, пропускающая солнечный свет для симбиотических водорослей;
- наличие твердых скальных грунтов, потому что плауна кораллового полипа не может закрепиться на песчаном или другом рыхлом грунте. Поэтому рифы часто растут в местах с относительно молодой земной корой и вокруг островов, имеющих вулканическое происхождение: так формируются атоллы – острова округлой формы с лагуной внутри, которые есть только в тропических широтах и обязаны своим появлением колониям коралловых полипов.
Личинка кораллового полипа путешествует в составе планктона, пока не закрепляется на твердой основе. Она начинает формировать твердый минеральный скелет и размножаться почкованием, постепенно образуя колониальный организм. Рядом растут соседние колонии: живя и отмирая, они формируют общую известковую основу рифа, который разрастается за счет новых жителей. Колониальные полипы сами по себе – это крошечные существа, размером всего 1–5 мм. И хотя общий размер колонии может достигать нескольких метров, увеличивается в размерах она крайне медленно, всего на 8–15 мм в год, при этом шарообразные формы колоний растут в диаметре, а разветвленные расширяются по всем направлениям. Так что коралловый риф формируется очень долго. Например, рифы Красного моря, Мезоамериканского Барьерного рифа и вблизи Мальдивских островов сформировались примерно 7–10 тысяч лет назад, то есть после окончания ледникового периода, когда прибрежные участки твердой суши оказались под водой после повышения уровня воды в Мировом океане. А Большой барьерный риф у берегов Австралии, видимый даже из космоса, гораздо старше: для образования этой грандиозной экосистемы протяженностью 2 500 километров и площадью более 340 тысяч кв. км потребовалось не менее 400 000 лет.
Роль коралловых полипов в мировой экосистеме
Коралловые рифы как уникальные экосистемы
Коралловые рифы – центры невероятного биоразнообразия: 25 % всех тропических видов животных обитают в районе рифов. А сами коралловые полипы, связанные симбиотическими отношениями со многими видами, являются ключевым звеном этой во многом уникальном экосистемы.
Самое высокое разнообразие видов рифовых рыб и коралловых полипов наблюдается в Коралловом треугольнике – в западной части Тихого океана, в теплых тропических водах между Филиппинами, Индонезией, Папуа-Новой Гвиней и Соломоновыми островами: здесь живет более 600 видов коралловых полипов и около 3 000 видов рифовых рыб.
Кроме грандиозного Большого Барьерного рифа в Мировом океане есть еще несколько подобных мест.
- Коралловые рифы Красного моря (Индийский океан): протяженность коло 1 900 км.
- Барьерный риф Новой Каледонии (Тихий океан): протяженность 1500 км.
- Мезоамериканский Барьерный риф (Атлантический океан): протяженность около 940 км.
- Флоридский риф (Атлантический океан): протяженность 580 км.
Важность кораллов для рыб и других морских организмов
Помимо зооксантелл, живущих внутри коралловых полипов, эти рифообразующие животные важны и для других морских обитателей, и в первую очередь как источник пищи. На стадии личинок они являются частью планктона и питанием для фильтраторов – морских животных, которые процеживают морскую воду, выделяя из нее мелких организмов. А взрослыми кораллами любят перекусить рыбы-клоуны и морские звезды, которые наносят им большой урон.
Но есть и те, кто питается за счет коралловых полипов без вреда для рифов. Это животные-симбионты – различные рыбы и ракообразные, которые поедают слизь, выделяемую колониями полипов. А в благодарность за пищу эти животные защищают кораллы от хищных морских звезд и ненужных видов-паразитов, например, от червей планарий. Поэтому здоровые и нормально функционирующие коралловые полипы жизненно важны для многих обитателей рифа. Однако равновесие в этой невероятно разнообразной и сложно устроенной системе со множеством симбиотических связей легко нарушить.
Значение кораллов для береговой защиты
Когда в декабре 2004 года по Индийскому океану прокатились волны страшного цунами, высота которых достигала 30 метров, побережьям региона был нанесен ужасающий урон, а количество жертв превысило 230 тысяч человек. Как оказалось, ущерб от цунами не везде был одинаковым: на Мальдивах и Сейшелах, окруженных коралловыми рифами, разрушений и жертв было значительно меньше.
Как показали исследования, рифовые экосистемы, несмотря на кажущуюся хрупкость, служат природным барьером, защищая берег: они поглощают до 97% разрушительной энергии морских волн.
Угрозы кораллам
Ученые и общественность давно бьют тревогу: коралловые рифы под угрозой если не полного исчезновения, то значительного сокращения площади и разнообразия видов. Причин у этого несколько.
- Повышение температуры воды в Мировом океане. Этот процесс – часть общего глобального потепления на планете, и многие виды твердых кораллов, обитающих в тропиках, реагируют на него крайне болезненно. В основном причина в водорослях-симбионтах: при длительном тепловом стрессе (температуре воды выше 30ᵒС) кораллы изгоняют симбионтов и становятся из-за этого белыми (прим.ред.: процесс обесцвечивания называется бличинг). Без водорослей полипы начинают голодать и погибают. По данным Международной инициативы по коралловым рифам, в период с января 2023 года по март 2025 года 84 % всех имеющихся рифов планеты были затронуты процессом обесцвечивания.
- Закисление Мирового океана. Средняя кислотность Мирового океана сегодня – 8,1, хотя в доиндустриальную эпоху этот показатель был на уровне 8,2, а прогнозы Межправительственной группы экспертов по изменению климата обещают к 2100 году снижение кислотности до 7,8. Понижение уровня pH само по себе является стрессом, и этот процесс к тому же сопровождается снижением концентрации и доступности карбонат-ионов в воде – тех самых, что необходимы для постройки скелета коралловых полипов.
- Повышение концентрации органических загрязнителей и микробов. Размножение микроорганизмов, попадающих в океан со сточными водами, снижает концентрацию кислорода и приводит к закислению среды: эти два показателя в комплексе провоцируют отмирание коралловых полипов.
- Механические повреждения рифов. Донное траление наносит непоправимый вред коралловым рифам, как и сама добыча полезных ископаемых: в результате этих действий кораллы ломаются, нарушается целостность рифов, замедляется их рост.
- Невозможность полового размножения. Гибель коралловых полипов и разрозненность отдельных участков рифов приводит к тому, что они не могут полноценно размножаться: дистанция между особями должна быть не более 10 метров.
Будущее коралловых рифов
Увы, прогнозы по коралловым рифам такие же неутешительные, как и по темпам глобального потепления: до 70% всех коралловых рифов планеты может исчезнуть уже к 2050 году. Хотя, как показывает исследование рифов вблизи Гавайских островов, коралловые полипы могут адаптироваться к стрессовым факторам и восстанавливаться, поэтому надежда есть. Особенно устойчивыми считают экосистемы коралловых рифов Красного моря, которые адаптированы к жизни в воде с высокой температурой.
Но в любом случае необходимо изучать и сохранять уже имеющиеся рифы, а также пытаться увеличить их площадь за счет создания новых. Этим как раз и занимается сразу несколько международных организаций.
- Международная инициатива по коралловым рифам (The International Coral Reef Initiative, ICRI).
- Альянс коралловых рифов (Global Coral Reef Alliance, CORAL).
- Фонд по восстановлению кораллов (Coral Restoration Foundation, CRF).
- Глобальный фонд коралловых рифов (Global Fund for Coral Reefs, GFCR).
Эти организации ведут мониторинг и восстановление коралловых рифов, уязвимых перед изменениями климата, разрабатывают инновационные методы их спасения, переводят места обитания кораллов в территории с особым охранным статусом. В сохранении коралловых рифов активно участвуют такие страны и островные территории, как Индонезия, Французская Полинезия, Соломоновы острова, Папуа — Новая Гвинея, Белиз, Палау и другие.
Российские ученые тоже не остались в стороне от проблемы: совместно с вьетнамскими коллегами они изучают бличинг кораллов в Южно-Китайском море, где работает Российско-Вьетнамский Тропический научно-исследовательский и технологический центр, являющийся филиалом Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова (ИПЭЭ) РАН.
***
Можно ли спасти умирающие рифы? Увы, человечество не успевает реагировать на все новые и новые проблемы, возникающие по вине глобального потепления. И несмотря на все старания ученых и экологов-активистов, невозможно остановить процесс бличинга и гибели какой-то части самых уязвимых коралловых рифов. Но есть надежда, что коралловые полипы, которые живут на нашей планете более 400 миллионов лет, не исчезнут как класс: они выжили и в более теплых условиях, поэтому сумеют приспособиться и к новому климату.
Вопрос ответ
Что такое кораллы и почему они важны для морской экосистемы?
Коралловые полипы – это животные, которые образуют коралловые рифы. Они служат источником пищи для морских обитателей и строят рифы, которые являются домом и местом размножения для многих видов.
Какие существуют виды кораллов и чем они отличаются друг от друга?
Кораллы можно разделить на мягкие, которые могут обитать в широком диапазоне условий и активно добывать пищу, и твердые, которые зависят от симбиоза с водорослями, могут жить только на мелководье в теплой воде и способны строить твердый экзоскелет, используя растворенные в воде карбонат-ионы.
Каким образом кораллы питаются и какой симбиоз существует между ними и водорослями-зооксантеллами?
Твердые кораллы состоят в симбиотических отношениях с микроводорослями зооксантеллами: эти водоросли обитают прямо внутри полипа, в его тканях, и в процессе фотосинтеза продуцируют питательные вещества, которые в итоге и являются основной едой полипа. Ну а сами водоросли получают убежище от хищников и углекислый газ, нужный им для фотосинтеза.
Какова роль коралловых рифов в поддержании биоразнообразия морей и океанов?
Коралловые рифы – это центры биоразнообразия в Мировом океане: 25 % всех тропических видов животных обитают в районе рифов. А сами коралловые полипы связаны симбиотическими отношениями со многими видами, живущими в районе рифов, и являются ключевой фигурой этой экосистемы.
Каковы последствия разрушения коралловых рифов для окружающей среды и экономики прибрежных регионов?
При разрушении коралловых рифов страдает морская фауна: снижается количество обитателей и разнообразие видов в Мировом океане. Это, в свою очередь, негативно сказывается на рыболовстве и экономическом благополучии прибрежных регионов. Терпит убытки и туристическая отрасль, так как коралловые рифы – это то, ради чего дайверы со всего мира приезжают в тропики. Особенно велики экономические потери для маленьких островных государств Океании и Индийского океана, для которых коралловые рифы служат источником дохода. При разрушении коралловых рифов страдает и береговая линия, так как суша больше не защищена от штормовых волн и цунами.
Автор текста Ольга Фролова
Изображение на обложке: NEOM/Unsplash
