22.10.2009 | Наука

Каменные сады океана

Коралловые рифы переживают неблагополучные времена: из самых разных районов мира приходят сообщения об их гибели

В старину кораллы считались особыми существами, соединяющими в себе черты всех трех царств природы – животного, растительного и минерального. В самом деле, впервые взглянув на коралловый риф, человек видит причудливые деревья и кусты. Прикоснувшись к ним, он ощущает, что они каменные.

А присмотревшись к ним пристальнее, он замечает, что вместо листьев или цветов они покрыты неисчислимым множеством крохотных существ, чьи щупальца находятся в постоянном движении, выискивая в воде что-нибудь съедобное.

Обычно, говоря «кораллы» (если только речь не идет о драгоценностях), мы имеем в виду так называемые мадрепоровые кораллы – самую большую группу коралловых полипов. Их насчитывается около 2,5 тысяч видов. Как и все кораллы, мадрепоровые принадлежат к типу кишечнополостных – одному из наиболее просто устроенных среди многоклеточных. Он включает в себя довольно много разнообразных, порой причудливых форм, но общая схема строения у всех их одинакова: мешок из двух слоев живой ткани, входное отверстие которого снабжено большим или меньшим количеством щупалец. Несмотря на столь простую организацию многие кишечнополостные обладают довольно эффективными органами чувств и способны к активному плаванию.

Многие – но только не мадрепоровые кораллы. Они подвижны только на самом раннем этапе своей биографии – на стадии микроскопической личинки. Единственная задача ее недолгой жизни – найти подходящее место для прикрепления. Им может оказаться и камень, и подводная скала, и корпус затонувшего корабля, и мертвые участки уже существующих коралловых зарослей.

Прикрепившись, личинка превращается в маленького полипа, подошва которого тут же начинает формировать скелетную пластинку из углекислого кальция.

Толщина пластинки постоянно растет, вверх от нее начинают подыматься скелетные перегородки, разделяющие тело полипа на несколько радиальных секторов. В конце концов зрелый полип выглядит как тонкая пленочка живой ткани, распяленная на мощном известковом скелете.

Среди мадрепоровых кораллов есть и любители одинокой жизни, но подавляющее большинство их колониальны: они селятся вместе, и их известковые каркасы сливаются воедино, образуя те причудливые формы, которые вызывают наше восхищение. У одних видов они шарообразны, у других – напоминают кусты, у третьих выглядят как плоские решетчатые плиты, у четвертых – складчатые поверхности сложной формы, напоминающие не то некоторые наземные грибы, не то абстрактные скульптуры. Есть виды, колонии которых похожи на кочаны цветной капусты или на человеческий мозг, рассеченный длинными извилистыми бороздами. Если приглядеться к такой борозде, то можно заметить, что по центру ее проходит сплошная щель – слившиеся воедино рты отдельных полипов, – вдоль которой рядами сидят щупальца.

У мозговиков (так называют эти кораллы) процесс слияния захватил не только скелеты, но и сами тела полипов. Выделить внутри такой колонии отдельных особей невозможно — она вся представляет единый организм.

Именно колониальным видам мадрепоровых кораллов мы и обязаны существованием знаменитых коралловых рифов. Кажется невероятным, что крохотные (обычно 1 – 5 мм в диаметре) комочки живой слизи могут создавать столь масштабные, геологического размера структуры: длина Большого Барьерного рифа, протянувшегося вдоль восточного берега Австралии, составляет около 1600 миль (почти 3 тыс. км), а общая площадь коралловых рифов в Мировом океане достигает 27 миллионов квадратных километров. Строго говоря, в создании этих исполинских образований обычно участвуют и другие виды кораллов, а также представители других типов сидячих беспозвоночных (прежде всего мшанки) и даже особые известковые водоросли. Но основу рифа всегда составляют именно мадрепоровые кораллы: в их отсутствие никакие другие морские организмы не образуют сколько-нибудь крупных рифов.

С давних пор натуралисты различали три основных типа рифов: окаймляющие (береговые), барьерные и атоллы.

Окаймляющий риф располагается непосредственно у берега, одним краем примыкая к нему. Барьерный тоже тянется вдоль береговой линии, но между ним и берегом остается довольно глубокий пролив. Самым загадочным выглядит атолл: посреди океана, часто вдали от любых берегов высится риф почти правильной кольцеобразной формы с мелководной лагуной внутри. Часто гребень такого рифа поднимается над поверхностью моря, образуя низкий узкий остров-кольцо со скудной растительностью. Надводная его часть состоит из кораллового песка – мелких обломков скелетов кораллов, – в самой верхней части острова покрытого тонким слоем почвы.

Загадку возникновения разных типов коралловых рифов разрешил не кто иной как Чарлз Дарвин.

Он обратил внимание на то, что кораллы могут жить лишь в самом верхнем слое океана. Отдельные виды спускаются до глубин 185 – 200 м (границы проникновения солнечного света в толщу воды), но кораллы, способные к массовому рифообразованию, редко встречаются глубже 50 м.  Излюбленные же их глубины – от 30 – 40 м до приповерхностного слоя.

Дарвин рассуждал так: предположим, с океанского дна поднялся вулканический остров – гора, вершина которой немного возвышается над водой. Ее подводные склоны до известной глубины тут же будут заселены вездесущими личинками кораллов. Разрастаясь, они образуют типичный береговой риф, непосредственно соединенный с островом.

Но что будет, если морское дно в этом месте будет опускаться (или, что то же самое с точки зрения кораллов, начнет подниматься уровень моря)? Кораллы будут вынуждены надстраивать свои колонии вверх. Тем временем нижняя часть рифа, оказавшись на слишком большой глубине будет постепенно отмирать. В невыгодном положении окажется и внутренняя, примыкающая к берегу часть: ведь пищу обитателям рифа приносит океан, и внутренним участкам достаются лишь остатки со стола внешних. К тому же внешняя кромка рифа разбивает прибойную волну, что ухудшает снабжение внутренних участков кислородом. Постепенно эта часть рифа становится местом обитания менее прихотливых, но и медленнее растущих видов кораллов. Кромка же рифа растет стремительно: в благоприятных условиях ветвистые кораллы могут давать 20 – 30 см прироста в год. По мере отставания роста внутренней части от внешней риф как бы отодвигается от новой береговой линии – тем самым превращаясь из берегового в барьерный. Наконец, если опускание дна зашло так далеко, что бывший остров вовсе исчезает под водой, памятником ему остается атолл – кольцевой коралловый риф с мелководной лагуной внутри.

Понятно, что весь это процесс в природе никто не наблюдал. Однако когда ученые получили возможность пробурить скважины на атоллах, оказалось, что под ними лежат многие сотни метров коралловых известняков – спрессованных скелетов предыдущих поколений кораллов.

Только на глубинах 600 – 1400 м (т. е. далеко за пределами пригодных для кораллов глубин) они сменялись вулканическими породами. Возраст последних составлял 25 – 50 млн лет. И все это время над ними непрерывно нарастали все новые и новые слои кораллов.

Такая долговечность рифов кажется удивительной. Дело в том, что кораллы чрезвычайно требовательны не только к глубине. Большинство рифообразующих видов не живут там, где температура воды хотя бы иногда опускается ниже 20°С. Правда, кораллы Аравийского и Красного морей приспособились переживать кратковременные снижения температуры до 16°С, но ниже этой отметки гибнут и они. (Известно, правда, одно исключение: холодноводный коралл лофохелия, образующий обширные рифы на шельфе Норвегии, причем на предельной для кораллов глубине – почти 200 м. Но лофохелия никогда не встречается в теплых морях, образуя как бы параллельный тропическим рифам мир.) Но и подъемы температуры свыше 29°С кораллы переносят плохо: они болеют, и если перегрев оказывается слишком долгим или регулярным, погибают.

Столь же чувствительны кораллы по отношению к солености воды: больше всего им подходит нормальная океаническая соленость – около 3,5%.

Превышение этой величины полипы еще могут выдержать (а красноморские виды постоянно живут в воде соленостью 3,8 – 4%), но любое, даже самое кратковременное распреснение влечет за собой немедленную гибель кораллов. Некоторые специализированные виды, обитающие на предельно малых глубинах, во время самых глубоких отливов ненадолго оказываются над поверхностью воды. Они приспособились переносить эту экстремальную ситуацию: у одних видов полипы могут глубоко втягиваться внутрь массивных колоний, у других сама колония имеет форму чаши, внутри которой вода остается и во время отлива. Но если в это время над рифом идет дождь – он убивает и этих спартанцев кораллового мира. Непереносимость распреснения – одна из причин того, что коралловые рифы никогда не возникают вблизи устья крупной реки. Другая состоит в том, что виды-рифостроители могут жить только в чистой воде и не переносят мути и ила. Виды, успешно живущие в заиленных водах, известны, но они образуют лишь отдельные колонии, не сливающиеся в риф.

С учетом всего сказанно непонятно, как столь капризным созданиям удалось вообще дожить до нашего времени. Однако коралловый риф – это не просто множество полипов и их известковый построек. Это сложнейшая биологическая система, способная к саморегуляции и восстановлению.

На здоровом рифе коралловые полипы всегда окрашены – чаще всего в зеленый или зеленовато-желтый цвета. Эту окраску им придают одноклеточные водоросли-зооксантеллы, во множестве живущие прямо внутри тканей прозрачного полипа. Считалось, что полипы питаются этими своими симбионтами, однако более детальные наблюдения показали: водоросли оказываются в гастральной (пищеварительной) полости полипа только в исключительных ситуациях. Например, при перегреве колонии – в этих случаях зооксантеллы погибают и через гастральную полость и рот изгоняются из тел полипов, а риф обесцвечивается. Но даже в этой ситуации никакого переваривания водорослей не происходит.

Видимо, зооксантеллы выполняют роль не «мясного», а «молочного скота», производя в избытке сахара и другие органические вещества, которые поглощаются клетками полипа. Некоторые кораллы (альциониевые) настолько положились на своих квартирантов, что вообще разучились питаться самостоятельно – не реагируют на обычную для полипов пищу (микроскопических планктонных животных и их тела), а при длительном пребывании в темноте, где невозможен фотосинтез, погибают. Однако для большинства рифообразующих видов пища, поступающая от зооксантелл, – это все-таки лишь подкормка. Куда важнее для них то, что водоросли в изобилии производят кислород и поглощают продукты азотистого обмена. Причем то и другое происходит прямо по всему телу полипа, избавляя его от всяческих забот об органах дыхания, выделения и транспорта веществ. Большинство мадрепоровых кораллов могут жить и без зооксантелл, но только в виде отдельных колоний, без образования рифов, в которых бесчисленное множество полипов мгновенно поглотило бы весь кислород и отравило бы себя продуктами собственного метаболизма. Именно потребности водорослей определяют диапазон глубин, на котором встречаются коралловые рифы.

В тропической части Мирового океана, в общем-то бедной биогенными элементами (азотом, фосфором, калием и т. д.), содружество полипов и водорослей оказалось своеобразным фильтром, отцеживающим драгоценные вещества из окружающих вод и замыкающим их дальнейший оборот внутри рифа. Это превращает риф в цветущий оазис в океанской пустыне:

биологическая продуктивность квадратного метра рифов в 100 раз больше, чем в окружающих водах, и в 4 – 8 раз больше, чем в морях умеренной зоны.

Не удивительно, что в этих райских подводных садах находится место не только их создателям, но и тысячам и десяткам тысяч видов самых разных морских существ: рыб, ракообразных, моллюсков, губок, кольчатых червей, иглокожих и т. д. По разнообразию населяющих его видов коралловый риф может сравниться только с дождевым тропическим лесом, среди водных же экосистем он не имеет соперников. Дело не только в высокой продуктивности рифа, но и в его сложной структуре, создающей возможности для существования бесчисленного множества экологических ниш. Риф предоставляет не только обильную пищу, но и многочисленные убежища от хищников, выступая как бы морским детским садом:  здесь размножаются и проводят большую часть своего личиночного развития многие обитатели открытого моря – рыбы, головоногие моллюски и ракообразные.

К сожалению, сейчас коралловые рифы переживают неблагополучные времена: из самых разных районов мира приходят сообщения об их обесцвечивании, разрушении и гибели. Особенно тяжелые потери понесли кораллы Карибского моря и Мексиканского залива

(причем рифы вблизи континентального побережья пострадали сильнее островных). Большие очаги гибели кораллов зафиксированы в Индийском океане, отмечены разрушения на атоллах Океании и Большом Барьерном рифе. Более-менее благополучными остаются, пожалуй, лишь рифы Красного моря, но это не меняет общей тенденции.

Конкретные причины могут быть разными: болезни (в последнее время на пострадавших рифах обнаружено более десятка ранее неизвестных болезней кораллов), разрастание водорослей, препятствующих заселению погибших участков личинками кораллов; нарушение связей в экосистеме рифов в результате перевылова отдельных видов и загрязнения океана...

Указывается и общая причина: пресловутое глобальное потепление, из-за которого температура воды в тропиках все чаще и чаще переваливает за роковую отметку 29°С.

(Впрочем, большие массивы обесцвеченных кораллов обнаружены на 30-метровой глубине, где температура воды не превышает 23°С и не подвержена колебаниям). Во многих странах развернулись исследования причин массовой гибели кораллов, а в некоторых (США, Австралии, Саудовской Аравии) уже начаты работы по искусственному выращиванию коралловых колоний. Однако сегодня будущее морских садов остается крайне тревожным.

Источник: «Вокруг света» № 8, 2009,