чем опасны коралловые рифы
Почему коралловые рифы важны для человечества и как их спасти от гибели?
Коралловые рифы — это геологические структуры, которые образованы скоплениями беспозвоночных, именуемых как коралловые полипы. Как правило, они образуются на мелководье тропических морей и являются местом обитания для многих животных. Ученые уже давно наблюдают за тем, как эти важные для жизни на Земле образования постепенно вымирают. В начале 1980-х годов общая площадь коралловых рифов составляла примерно 600 тысяч квадратных километров, а к 2000-м годам их площадь уже равнялась 250 тысячам квадратным километрам. Причиной вымирания коралловых рифов считается загрязнение Мирового океана и последствия глобального потепления — из-за аномальной жары вода сильно окисляется. Ученые считают, что если вовремя не принять меры по спасению коралловых рифов, они могут полностью исчезнуть уже к 2100 году. Они очень важны для животных, но какую пользу они несут для людей? К тому же, что ученые делают, чтобы их спасти?
Арабские ученые нашли способ спасения коралловых рифов
Польза коралловых рифов для человека
Первое, что делают коралловые рифы во благо человечества — защищают берега от разрушительного влияния морских волн. Если они полностью исчезнут, находящиеся на побережьях сооружения могут разрушиться.
Большой коралловый риф
Во-вторых, коралловые рифы очень важны для туристической сферы. Например, геологические структуры Красного и Карибских морей, а также северо-восточного побережья Австралии являются одними из главных источников заработка местного населения. Эти места очень красивы, поэтому туристы всегда хотят заняться подводным плаванием и готовы заплатить за эту возможность неплохие деньги.
Туристы платят большие деньги, чтобы посмотреть на коралловые рифы
Некоторые обитатели коралловых рифов используются людьми для изготовления лекарственных средств. В качестве примера можно привести асцидии — морских обитателей, которые имеют форму стеклянной банки с двумя горлами сверху и снизу. Из асцидий вида Aplidium albicans люди извлекают химическое вещество плитидепсин, который на данный момент проходит испытания в качестве средства против вирусов. Вещества, которые защищают полипы от воздействия солнца, используются для изготовления препаратов для лечения рака кожи.
Из асцидий изготавливаются лекарственные средства
В Корее, Чили и Франции асцидии употребляются в пищу. Внешне блюда из них кажутся невкусными, но они считаются очень полезными. В частности, асцидии уменьшают риск повышения кровяного давления и обеспечивают лучший кровоток. Вдобавок ко всему этому, асцидии богаты белком.
Защита коралловых рифов
Как я уже говорил выше, если не предпринимать никаких мер, коралловые рифы могут полностью исчезнуть уже через сотню лет. На данный момент самый эффективный способ их сохранения — это сбрасывание в моря металлических конструкций, которые могут стать основой для роста новых кораллов. Минус этой технологии заключается только в том, что на таком каркасе известковые скелеты коралловых полипов растут очень медленно.
Процесс выращивания кораллов
Но недавно арабские ученые представили технологию 3D CoraPrint, которая значительно ускоряет первые этапы формирования кораллов. По данным научного журнала ACS Sustainable Chemistry & Engineering, вместо бетонных и железных конструкций ученые предлагают использовать натуральные структуры, напечатанные на 3D-принтере. После сканирования формы настоящего коралла, устройство создает его копию с использованием «чернил» из карбоната кальция. Основа для искусственной опоры для коралловых рифов получила название Calcium Carbonate Photo-initiated (CCP). Ученые уже оценили уровень ее опасности для живых организмов — она не наносит никакого вреда.
Выращивание кораллов при помощи 3D CoraPrint
После создания основы из CCP, на нее наносят микроскопические фрагменты живых коралловых полипов. По словам автора научной работы Шарлотты Хаузер (Charlotte Hauser), на структуре из карбоната кальция коралловые полипы растут быстрее, потому что им не нужно начинать формирование с известняковой структуры — это уже сделано заранее, в лабораторных условиях. Исследователи также отметили, что при необходимости каркас для выращивания кораллов можно создавать при помощи силиконовой формы. В этом случае процесс изготовления занимает меньше времени, но структура получается простой и небольшой. Печать на 3D-принтере проходит дольше, но форма каркаса может может быть более сложной и большой.
Испытание напечатанных структур в аквариуме
Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!
Напоследок отмечу, что недавно на территории австралийского города Орфей люди случайно нашли огромный коралл высотой 5,3 метра. Подробнее об этом открытии можно почитать тут.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Организация The Ocean Cleanup успешно провела испытание системы очистки мирового океана от пластикового мусора. 🌊 Разработанная сеть за 120 часов работы смогла собрать 8,2 тонны пластика. Чтобы тянуть огромную конструкцию, требуется два судна.
Сегодня многие виды животных находятся на грани полного исчезновения. Причин этому множество, начиная от последствий глобального потепления и заканчивая деят…
На дне Тихого океана была обнаружена огромная концентрация ртути. ☣ Хорошая новость заключается в том, что на большой глубине опасные вещества вряд ли выберутся наружу. Плохая гласит, что поедаемая нами рыба может быть опасной для здоровья.
«Кораллы исчезают, Карл»: почему умирают рифы и как мы можем это остановить
Кораллы формируются годами, а разрушить их можно за секунду. Сегодня рифы находятся под угрозой массового вымирания. Ситуацию ухудшает развитие судоходства, глобальное потепление и действия человека — например, коллекционирование кораллов или или использование химикатов, которые их повреждают. «Хайтек» разбирается, есть ли у кораллов шанс на выживание и как им помочь.
Читайте «Хайтек» в
Окисление воды, микропластик и солнцезащитный крем — вот неполный список вещей, которые убивают кораллы. Уменьшить негативный эффект могут и обычные люди, но важно знать, как правильно это сделать.
Как образуются кораллы и зачем они нужны?
По данным доклада Программы ООН по окружающей среде о восстановлении коралловых рифов, сегодня коралловые рифы расположены на площади в 284,3 тыс. кв. км, это можно сравнить с территорией Италии. Посмотреть на подробную карту коралловых рифов можно по ссылке.
То, что мы называем коралловыми рифами, — это живое существо, которое растет из-за действия колоний коралловых полипов — беспозвоночных, которые обладают известковым скелетом и участвуют в рифообразовании. Они выделяют из воды карбонат кальция и распределяют его под собой слоями. Так появляется внешний слой или каркас рифа.
Еще существуют мягкие кораллы. Они образуются без участия твердой кальциевой основы и могут находиться не только в теплых водах, но и в Охотском, и в Норвежском морях.
Несмотря на то, что коралловых рифов совсем немного, они играют важную роль в экосистеме океана. Рифы выделяют слизь, которая необходима бактериальному планктону для питания. Вокруг кораллов образуется питательная среда, которую активно поедают беспозвоночные, а их, в свою очередь, рыбы.
Все рифы составляют четверть морского биоразнообразия. Они также являются источником питания и местом обитания для более чем 1 млн видов морских животных. Еще они защищают берега от разрушительной стихии — ураганов и цунами. Кораллы уменьшают волну и сбивают ее скорость во время прохождения волны. И их влияние серьезнее, чем может показаться. В отчете ООН содержится информация о том, что в 2004 году случилось одно из самых крупных цунами, которое затронуло 18 стран — погибло 228 тыс. человек, но были берега, на которых никто не пострадал и все благодаря коралловым рифам.
По каким причинам коралловые рифы умирают?
Проблема вымирания коралловых рифов глобальная, и разрушение происходит по разным причинам. С 2009 по 2018 год Мировой океан потерял около 14% кораллов. Менее чем за 10 лет исчезло 11,7 тыс. м² рифов по всему миру. Среди основных причин — обесцвечивание, оно происходит из-за повышения температуры воды. Если она резко меняется — становится холодной или горячей — то симбиотические водоросли, которые населяют кораллы, меняют свое расположение. В результате риф начинает тускнеть и отмирать, так как водоросли важны для жизни кораллов и придают им знаменитый яркий цвет.
В морской среде есть очень мелкие животные — протисты — одноклеточные или простые многоклеточные, а также фитопланктон и другие. Они подвержены пагубному воздействию микропластиков. Это влияет на развитие кораллов, так как они зависят от симбиотических отношений между различными организмами. Микропластик может действовать как стрессор, влиять на усвоение питательных веществ, подавлять действия по детоксикации клеток, воздействовать на фотосинтез и увеличивать вероятность самоуничтожения клетки. Это значит, что микропластик негативно сказывается на пищевой цепочке кораллов, а значит и влияет на экосистему в целом.
Работа австралийских ученых показала, что циклоны повреждают коралловые рифы даже на расстоянии 1 000 км. Исследователи изучили Скотт Риф — группу атолловых рифов к северо-западу от Австралии. На наиболее обнаженных участках исследованный риф потерял 50% своих массивных кораллов и практически все хрупкие ветвистые кораллы Acropora. Аналогичный ущерб обнаружили на другом рифе, расположенном еще в 300 км от него.
Исследователи из Гавайского университета пришли к выводу, что повышение кислотности океанов приведет к полному исчезновению среды обитания кораллов к 2100 году. Сегодняшние объемы выбросов создают большую нагрузку на морских жителей — в случае избытка CO2 уровень pH в воде резко снижается. По информации из отчета, в ближайшие 20 лет для 70–90% будут жить в непригодных для них условиях.
Можно ли спасти коралловые рифы?
Ученые придумывают разные способы восстановить популяцию рифов. Например, Шарлотта Хаузер вместе с коллегами из Саудовского университета науки и технологий предложила печатать основу для кораллов на 3D-принтере — это поможет ускорить начальные этапы роста кораллов. Такие конструкции по составу ближе к натуральным кораллам, поэтому на них быстрее образуются известняковые скелеты полипов. Такие основы разбрасываю в зонах роста кораллов, чтобы увеличить их количество.
Другой способ придумали сотрудники Окинавского института науки и технологий: исследователи впервые культивировали клетки кораллов, чтобы разобраться, как они взаимодействуют со своими симбионтами на клеточном уровне. Выращенные культуры очень чувствительны к качеству морской воды, и при повышении температур или кислотности океана подвергаются обесцвечиванию. Ученые отмечают, что их работа поможет лучше понять, как устроены кораллы, чтобы защитить их от глобального потепления.
Как я могу помочь кораллам?
На кораллы влияет количество микропластика в окружающей среде, поэтому стоит сократить потребления одноразового пластика и упаковки, сделанной из него, так как она в окружающей среде начинает разрушаться на мельчайшие частички и вредит как людям, так и морским обитателям. Почитать об этом подробнее можно по ссылке.
Кроме этого, нужно обратить внимание на свой крем от загара. В составе некоторых SPF есть токсичное соединение — оксибензон — оно вызывает массовое обесцвечивание кораллов. Крем, нанесенный на кожу, оставляет на воде пятна, подобные нефтяным, которые достигают морского дна и повреждают кораллы.
Карл у Клары украл кораллы. Что убивает рифы и как люди пытаются это остановить
Коралловые полипы не могут существовать без одноклеточных водорослей-симбиодиниумов, дающих им пищу, — однако из-за глобального потепления симбиоз распадается, а прежде красочные рифы обесцвечиваются и умирают. Есть ли шанс на выживание у самых ярких подводных экосистем планеты — разбираемся вместе с биологом Всеволодом Рудым.
Живой город. Как родственники медуз образуют «горячие точки» биоразнообразия
Наверное, любой человек хотя бы отдаленно представляет, как выглядит коралловый риф. Но «инопланетный лес», между ветвями которого снуют яркие рыбки, таит в себе куда больше, чем принято думать. Чтобы понять, зачем рифы нужны океану и что угрожает им в наши дни, стоит сначала разобраться, что такое коралл.
Итак, коралловые полипы — это представители класса антозой (Anthozoa) из типа стрекающих (Cnidaria). Последнее означает, что кораллы являются близкими родичами, например, медуз и морских анемонов. Однако в отличие от них некоторые кораллы имеют крепкий экзоскелет из карбоната кальция. Такие виды называют твердыми, или рифостроящими, в отличие от мягких, не имеющих наружной «брони». Внутри такого «домика» находятся полипы, собственно, и представляющие собой тело организма.
Большую часть энергии рифостроящие кораллы получают за счет одноклеточных водорослей-симбионтов (Symbiodinium), живущих в их мягких тканях. Симбиодиниумы получают защиту, взамен предоставляя хозяевам право пользоваться продуктами их фотосинтеза.
Это очень важная черта рифостроящих кораллов, и к ней мы еще обязательно вернемся.
«Классические» тропические рифы весьма требовательны к условиям окружающей среды. Им необходимы температура около 26–27 °С, прозрачная вода, не распресненная впадающими в море реками или атмосферными осадками, а также достаточное количество света, чтобы водоросли могли фотосинтезировать. Последнее ограничивает распространение кораллов в глубину — большинство видов не способно существовать ниже 50 метров. Конечно, есть и исключения — отдельные виды, не имеющие зооксантелл, растут даже на глубинах около 300 метров в прибрежных водах Норвегии, — но большинство видов всё же не может выжить в темноте.
Из-за своей избирательности рифы занимают всего 0,1% от площади океанов — но, несмотря на это, являются одними из важнейших экосистем в мире. Здесь встречается около 25% всей существующей океанской фауны — от морских звезд до акул. Это красочные оазисы в голубой морской пустыне. Они приносят пользу и людям — здесь нерестятся и нагуливаются рыбы, которых мы едим, погружаются с аквалангом туристы, внося свой вклад в ВВП прибрежных стран, а сами рифы заслоняют берега от разрушительной стихии — ураганов и цунами. Однако в последние годы эти скромные инженеры океана внезапно оказались на грани исчезновения. А вместе с ними рискует коллапсировать и вся сложная мозаика океанских экосистем.
Моя любовь сменила цвет: как жара превращает крепкий симбиоз в токсичные отношения
Выявить клеточные механизмы, ответственные за процесс обесцвечивания, оказалось куда сложнее. Из всех предложенных версий наиболее убедительной стал так называемый окислительный стресс. Лабораторные исследования показали, что высокие температуры нарушали работу ферментов, участвующих в фотосинтетическом цикле. Это не только делало фотосинтез менее эффективным, но и вызывало накопление в клетке так называемых АФК — активных форм кислорода. Под этим словосочетанием скрываются ионы кислорода (атомы кислорода с электрическим зарядом), молекулы перекисей (например, Н2О2) и свободные радикалы (частицы, имеющие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке).
Читайте также
Все АФК легко вступают в химические реакции. Они образуются в живых клетках постоянно, как продукты нормального метаболизма кислорода, но сдерживаются антиоксидантами. Более того, они даже могут играть важную роль в некоторых нормальных процессах жизнедеятельности клетки. Но в ответ на стресс они начинают накапливаться в избыточных количествах, повреждая клетку, а зачастую даже приводя к ее смерти.
Конечно, отмечены случаи, когда водоросли, «подумав над своим поведением», снова заселяли ткани обесцвеченного коралла — но это скорее редкость, чем норма. Ученые сходятся в том, что пускать ситуацию на самотек нельзя — без помощи со стороны человека большинство рифов очень скоро исчезнут.
Надежда на спасение пришла из Эйлатского залива Красного моря. Несмотря на то что среднегодовые температуры там повышаются так же стремительно, как и везде, никто не видел случаев обесцвечивания на тамошних рифах. Озадаченные ученые решили протестировать термостойкие кораллы в лаборатории, и результаты оказались ошеломительными — полипы не погибли даже при температуре на четыре градуса выше нормальной! Более того, при экстремальной жаре эти «суперкораллы» чувствовали себя лучше, чем обычно! Считается, что это следствие сложной эволюционной истории: колонизируя Красное море с юга на север, полипы приспособились как к более холодным, так и к более жарким условиям.
Учитывая, что к концу ХХI века мировые температуры поднимутся на два-три градуса, вполне возможно, что где-то к 2100 году красноморские рифы станут последними выжившими «бастионами». Но дело не только в этом: если ученым удастся понять, как именно водоросли избегают окислительного стресса, возможно, удастся «познакомить» их с подверженными обесцвечиванию кораллами в других уголках мира. Другой вариант — создание трансгенных симбионтов, сочетающих в себе стойкость красноморских видов с лучшими свойствами водорослей из других регионов. Впрочем, до этого еще далеко: пока что мир нагревается, а специалисты, неравнодушные люди и жители рифов с волнением следят, как распадаются самые важные отношения в океане.
Ядовитый крем от загара, звезды-пожиратели и растворение в кислоте: что еще угрожает рифам в наши дни?
Хотя обесцвечивание — достаточно серьезная проблема, это не единственное, что угрожает рифам. Снижение биоразнообразия, накопление углекислого газа в атмосфере и химическое загрязнение тоже вносят свою лепту в убийство важнейших экосистем Земли. Какие-то из этих проблем более локальны, другие более глобальны, но во всех так и иначе виноваты люди.
Взять хотя бы терновых венцов (Acanthaster planci) — крупных морских звезд, обитающих на рифах Индопацифики. Эти иглокожие, похожие на утыканную ядовитыми колючками сковородку, — главные естественные враги рифостроящих кораллов. Один венец может уничтожить до 13 м 2 рифа в год. Из-за малой питательности и токсичных колючек, укол которых опасен даже для человека, самих звезд не ест практически никто. Единственный гурман — это крупный моллюск харония (Charonia tritonis). К сожалению, харониям не повезло иметь крупные красивые раковины, некогда высоко ценившиеся у коллекционеров и туристов. Из-за бесконтрольного вылова в прошлом веке моллюски оказались на грани вымирания, чем немедленно воспользовались терновые венцы. Они принялись бесконтрольно плодиться, нанося огромный урон сотням рифов — пострадал даже знаменитый Большой Барьерный у берегов Австралии. Чтобы обуздать произошедший морской звездец, хароний в большинстве стран взяли под охрану. А австралийские дайверы приняли за правило брать с собой в погружения шприцы со смертельным для венцов формалином. Даже Квинслендский технологический университет не остался в стороне и разработал особого подводного дрона со шприцом под названием COTSBot (от английского названия венцов Crown-of-thorns Starfish). Встроенная в него нейросеть распознает звезд на фоне рифа, после чего робот делает им смертельную инъекцию. Однако полностью сдержать венцов всё еще не удалось: разрушить связи внутри экосистемы всегда проще, чем восстановить.
Может быть интересно
Другой пример, когда рифам вредит спрос на их обитателей, — это вылов морских аквариумных рыбок.
Около 95% видов, востребованных в морской аквариумистике, не размножаются в неволе: их добывают местные жители в прибрежных странах Юго-Восточной Азии.
Методы такой рыбалки, как правило, совершенно варварские. Например, широко используется цианид натрия, вводящий рыб в состояние оцепенения. Многие отравленные особи — особенно не востребованных у покупателей видов — остаются на дне и умирают от отказа печени. Отсутствие рыб может пагубно сказаться на полипах: например, если убрать с рифа некоторые растительноядные виды, то из-под контроля выйдут водоросли, обрастающие кораллы и перекрывающие им доступ к свету.
Другие практики воздействуют на риф напрямую. Это, например, глушение рыбы динамитом и так называемая муро-ами (обширная площадь рифа покрывается сетями, а затем бомбардируется камнями, чтобы вспугнуть рыб). К счастью, во многих регионах эти губительные методы давно запрещены, но из-за крайней бедности рыбацких сообществ браконьеры продолжают использовать их, уничтожая рифы, которые поддерживают их же существование.
Химическое загрязнение тоже вносит лепту в вымирание кораллов. Каждый вид отходов влияет на рифы по-своему: например, загрязнение биогенными элементами, такими как азот и фосфор, вызывает цветение планктона, который «душит» район рифа, забирая из воды весь доступный кислород. Канализационные стоки, которые в прибрежных городах нередко выводят в море, негативно влияют на иммунитет полипов, из-за чего кораллы становятся уязвимыми перед грибковыми и бактериальными заболеваниями. Пестициды с полей, выносимые в море реками, могут негативно влиять на размножение и рост полипов.
Что интересно, одним из самых опасных загрязнителей является… крем от загара!
Считается, что в воде у коралловых рифов ежегодно оказывается 14 000 тонн этого загрязнителя, смытого волнами с тел туристов. Согласно исследованиям, оксибензон, один из обычных компонентов кремов для загара, повреждает ДНК в клетках кораллов и убивает симбиотические водоросли, приводя всё к тому же обесцвечиванию. Более того, под ударом оказываются и свободноплавающие личинки полипов: в лабораторных экспериментах оксибензон нарушал у будущих кораллов формирование карбонатного экзоскелета. В некоторых туристических регионах, зависящих от коралловых рифов, например на Палау, средства с оксибензоном в составе официально запрещены к ввозу в страну.
Наконец, есть еще одна вещь, о которой стоит поговорить. Она тоже связана с глобальным потеплением, но не с температурными эффектами как таковыми, а с самим накоплением углекислого газа в атмосфере. Я говорю о так называемом закислении океанов.
Кто помнит школьный курс химии, тот знает, что такое рН, или водородный показатель. Это мера кислотности водного раствора — чем pH ниже, тем более кислым этот самый раствор является. Когда углекислый газ из атмосферы попадает в океан, он формирует H2CO3 — слабую кислоту, так называемую угольную, распадающуюся в воде на ионы НСО3— и Н+. Присутствие последних и снижает pH. А вот тут надо вспомнить, что экзоскелет кораллов сделан из карбоната кальция — СаСО3. Избыточные ионы водорода забирают карбонат-ион из этого соединения, тем самым буквально растворяя рифы заживо. И не только их: закисленный океан уничтожает, скажем, раковины моллюсков и фораминифер. Деградируют даже зубы и чешуя акул, состоящие из того же злосчастного карбоната.
Читайте также
За последнюю сотню лет pH мирового океана упал с 8.2 до 8.1. На первый взгляд кажется, что это немного. Однако, если учесть, что pH — логарифмический показатель (его изменение на одну единицу соответствует десятикратному изменению кислотности), то окажется, что содержание ионов водорода возросло на 30%. Подобные изменения уже случались в геологической истории Земли, но еще никогда не были столь быстрыми. Как и в случае глобального потепления, это означает, что многие организмы просто вымрут, не успев приспособиться путем естественного отбора.
Сложно даже представить, чем обернется исчезновение таких важных компонентов морских пищевых цепей, как кораллы и моллюски. Скорее всего, это приведет к коллапсу рыболовной промышленности во многих регионах мира, оставив ненасытное человечество без очередного источника пищи. Страны, зависящие от туризма, потеряют доход от огромного сектора экономики. Последнее особенно сильно скажется на небогатых ресурсами островных государствах. Конечно, через миллионы лет опустевшие экологические ниши займут другие виды: кораллы не единственные рифостроящие организмы в истории планеты. Но, учитывая темпы, с которыми люди обращают в прах дикую природу по всему миру, и количество трудностей, которые приносит нам разрушение экосистем, человечество как вид может просто не дожить до этого момента.
Последний шанс: есть ли у нас возможность спасти кораллы от вымирания?
Глупо отрицать, что кораллы приносят нам огромную пользу. Тем не менее будущее рифов по всему миру остается туманным. Ученые, энтузиасты и жители сообществ, зависящих от рифов, делают всё возможное для сохранения этих удивительных экосистем. Так, я уже упоминал о планах по созданию трансгенных кораллов, устойчивых к повышенной температуре воды. Некоторые организации пошли другим путем — они выращивают «суперкораллы» из фрагментов диких полипов на специальных подводных фермах. После этого «детский сад» пересаживают на деградировавшие рифы, тем самым помогая им восстанавливаться. Так работает, например, проект CORAL GARDENERS, базирующийся во Французской Полинезии. Кстати, благодаря им можно внести вклад в сохранение рифов из любой точки мира. За небольшую сумму вы получите сертификат об опеке над одним из юных «суперкораллов» и даже сможете выбрать ему имя.
В повседневной же жизни для сохранения рифов достаточно просто соблюдать базовые экологические правила — пытаться уменьшить выбросы углекислого газа, по возможности сортировать мусор, выбирать товары без лишних пластиковых упаковок…
И, конечно, помните про крем от загара, если отправляетесь на отдых в тропики. Возможно, маленькие ежедневные действия помогут сохранить для будущих поколений одну из самых важных и потрясающе красивых экосистем за всю историю Земли.