Вчені стверджують, що мертві коралові скелети не дають рифам відновлюватися

Складна структура коралових рифів створює яскраву підводну екосистему, де вирує життя. За іронією долі, ця ж складність може перешкоджати відновленню коралів після збурень, як виявили дослідники, що вивчають рифи в Муреа, Французька Полінезія.

Мережа коралових скелетів

Експерти виявили, що мережа мертвих коралових скелетів, які залишаються після відбілювання, порушує критичні процеси, що в кінцевому підсумку перешкоджає відновленню рифів. Ці мертві структури захищають морські водорості від травоїдних тварин, дозволяючи їм швидко колонізувати і витіснити молоді корали.

Результати дослідження, опубліковані в журналі Global Change Biology, підкреслюють, як наслідки порушень можуть змінити траєкторію відновлення рифів.

Порушення коралових рифів

Коралові рифи — це динамічні системи, які постійно змінюються, і такі збурення, як шторми, хижацьке полювання на корали або вицвітання коралів, можуть суттєво вплинути на їхній стан. Історично склалося так, що тропічні шторми та циклони завдають найбільшої шкоди рифам Муреа.

«Вони, як правило, зішкрібають усі корали з рифу і залишають після себе рівну поверхню», — говорить Кай Копецкі, провідний автор дослідження і колишній докторант кафедри екології, еволюції та морської біології Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі.

Однак останнім часом все частіше спостерігаються такі явища, як знебарвлення коралів і хижацтво. На відміну від штормів, які фізично видаляють корали, вицвітання залишає скелети рифів неушкодженими.

Знебарвлення та інші стресові фактори

Знебарвлення відбувається, коли стрес, зазвичай через спеку, змушує корали виганяти симбіотичні водорості, які постачають їм їжу. Хоча іноді корали можуть відновитися, якщо відновляться сприятливі умови, частіше за все колонія гине, особливо коли присутні інші стресові фактори, такі як забруднення.

Наприклад, у 2010 році на рифи Муреа обрушився потужний циклон, який знищив майже всі корали з переднього рифу. «Але приблизно за п’ять років риф відновився до тієї кількості коралів, яка була до шторму», — зазначає Копецкі. Однак після відбілювання у 2019 році Копецкі та його команда спостерігали кардинально інший результат.

Структура мертвих коралів залишилася, але замість того, щоб відновитися, риф продовжував зменшуватися, а морські водорості (макроводорості) почали розростатися. Копецкі хотів зрозуміти, як ці різні збурення вплинули на відновлення рифу.

Моделювання рифової системи

Щоб дослідити це, дослідники провели експеримент в рамках своєї роботи на об’єкті довгострокових екологічних досліджень (LTER) на коралових рифах Муреа. Метою було проаналізувати процеси, які були порушені після відбілювання. У 2023 році вчені розробили математичну модель системи рифу, тоді як їхнє польове дослідження було зосереджене на вивченні основних механізмів.

Дослідницька група розчистила невеликі ділянки рифу, щоб створити експериментальні зони. Вони зацементували контрольовану кількість мертвих скелетів коралів на цих ділянках і додали молоді, здорові корали, які можна було періодично видаляти і вимірювати. На рифі також розмістили лотки з макроводоростями, щоб порівняти, як травоїдні тварини взаємодіють з водоростями в присутності мертвих коралових скелетів та на відкритих ділянках.

Коралові скелети обмежують новий ріст

«Ми виявили, що скелети мертвих коралів заважають травоїдним видаляти макроводорості, уможливлюючи ріст і не даючи новим коралам оселитися і вижити на рифі», — пояснює Копецкі.

Теоретично, ці скелети можуть забезпечити певний захист молодим коралам, якщо вони з’явилися невдовзі після відбілювання. На жаль, корали, як правило, нерестяться лише раз на рік, тоді як водорості розмножуються безперервно, що дає водоростям перевагу в колонізації нових вільних просторів.

Конкуренція за ресурси

Макроводорості безпосередньо конкурують з коралами за такі ресурси, як простір і світло. Водорості ростуть набагато швидше за корали, тому, коли травоїдні тварини не в змозі контролювати ріст водоростей, водорості можуть швидко захопити риф. Це перешкоджає оселенню нових коралів і навіть затінює існуючі колонії, що ускладнює відновлення.

Молоді корали особливо вразливі до цієї конкуренції, і як тільки риф переходить від домінування коралів до водоростей, повернути цей процес назад дуже складно. Попередні дослідження вчених показали, наскільки важко відновити кораловий покрив після такої зміни.

Кардинальні відмінності у відновленні рифів

Порівнюючи результати своїх експериментів з багаторічними даними з Муреа, дослідники відзначили різкі відмінності у відновленні рифів після різних типів порушень.

«Кораловий покрив на рифах після циклону збільшився, в той час, як покрив макроводоростей зменшився», — сказав Копецкі. «Після відбілювання все було навпаки».

Ці висновки вписуються в ширшу концепцію екологічної пам’яті, яка вивчає, як минулі події формують реакцію екосистеми на поточні виклики. Зі зміною характеру збурень змінюється і спосіб реагування екосистем, таких як коралові рифи.

«Зі зміною цих режимів порушень змінюється і екологічна пам’ять», — каже Копецкі.

Видалення коралових скелетів

На жаль, спадщина мертвих коралових скелетів може не збігатися з тим, до чого ці екосистеми пристосовані, що може змінити давні відносини між коралами, водоростями та травоїдними тваринами. Зараз Копецкі розмірковує над тим, чи може видалення мертвих скелетів допомогти коралам відновитися або принаймні зменшити негативні наслідки відбілювання.

«Для коралових рифів це нова ідея та стратегія. Але якщо ви подивитеся на інші екосистеми — наприклад, на приписані випалювання в лісах для видалення мертвої деревини — люди все частіше замислюються про маніпуляції з мертвими речовинами в екосистемах з метою управління», — підсумував він.