Коралловые рифы: как они устроены и почему исчезают

Постепенно они формируют сложный трёхмерный каркас. На нём и вокруг него поселяются рыбы, моллюски, губки, ракообразные и множество других организмов.

Как кораллы строят риф

Кораллы — животные, хотя по внешнему виду их легко принять за камни или растения. Коралловый полип — крошечное мягкотелое беспозвоночное. У каменистых кораллов каждый полип создаёт вокруг себя твёрдый скелет из карбоната кальция и живёт в небольшом углублении на его поверхности.

Строительство рифа начинается с малого. Свободноплавающая личинка коралла прикрепляется к подводной скале или другой твёрдой поверхности и превращается в полип. Полипы размножаются, колония увеличивается, а вместе с ней растёт и известковый скелет. Когда старые полипы погибают, их скелеты остаются на месте, а новые кораллы продолжают расти поверх них.

Размеры здесь особенно хорошо показывают масштаб процесса. Полипы каменистых кораллов в среднем имеют диаметр всего 1–3 миллиметра, но колонии могут состоять из огромного числа таких животных и весить несколько тонн. Со временем отдельные колонии соединяются и становятся частью большого рифа. При этом кораллы растут медленно, а скорость зависит от вида и условий. Многие массивные кораллы прибавляют примерно 0,5–2 сантиметра в год, а некоторые при благоприятных условиях — до 4,5 сантиметра.

Как кораллы получают энергию от водорослей

Большинство рифообразующих кораллов живут в тесном союзе с микроскопическими фотосинтезирующими организмами — зооксантеллами. Они находятся прямо в тканях коралла и используют солнечный свет для фотосинтеза. Часть полученных веществ зооксантеллы передают кораллу, а взамен получают защищённое место и необходимые для фотосинтеза вещества.

До 90% органического материала, который зооксантеллы производят в процессе фотосинтеза, может передаваться кораллу. Он использует эти вещества для роста, размножения и образования карбоната кальция, из которого строится скелет.

Зооксантеллы также придают многим каменистым кораллам характерную окраску. Эта связь особенно важна для жизни рифа: если из-за сильного стресса коралл теряет симбионтов, он обесцвечивается и лишается значительной части поступающих от них питательных веществ.

Коралловые рифы встречаются более чем в 100 странах и территориях. Чем дальше от экватора, тем меньше их разнообразие: особенно заметно оно снижается за пределами примерно 30° северной и южной широты.

Большой Барьерный риф

У северо-восточного побережья Австралии находится крупнейшая в мире система коралловых рифов — Большой Барьерный риф. Она протянулась примерно на 2300 километров и объединяет тысячи отдельных рифов, острова и другие морские местообитания. С 1981 года Большой Барьерный риф входит в Список всемирного наследия ЮНЕСКО.

Большой Барьерный риф считается одной из самых сложных природных экосистем Земли. Здесь обитают более 1600 видов рыб и свыше 450 видов твёрдых кораллов, встречаются дюгони, киты и дельфины. А ещё здесь живут шесть из семи существующих в мире видов морских черепах.

При этом Большой Барьерный риф — не сплошная полоса кораллов. В эту огромную экосистему входят также мангровые заросли, луга морских трав, песчаные и илистые участки и глубоководные зоны.

Рифы Красного моря и Кораллового треугольника

Красное море интересно необычной устойчивостью некоторых кораллов к высоким температурам. Особенно это заметно в его северной части, в том числе в заливе Акаба. Местные кораллы способны переносить повышение температуры, которое в других регионах может вызвать сильное обесцвечивание или гибель. Поэтому север Красного моря стал важным районом для изучения того, как кораллы приспосабливаются к потеплению.

Этот регион между Тихим и Индийским океанами охватывает воды Индонезии, Малайзии, Филиппин, Папуа — Новой Гвинеи, Соломоновых Островов и Тимора-Лешти. Здесь встречается более 600 видов кораллов — больше, чем в любом другом регионе мира. Кроме того, в Коралловом треугольнике обитают более 2200 видов рифовых рыб.

Холодноводные кораллы

Больше половины известных видов кораллов обитают в холодных, глубоких и тёмных водах, где температура обычно составляет от 4 до 12 °C. Холодноводные кораллы встречаются по всему миру. Солнечный свет им не нужен. Они получают пищу прямо из воды: полипы с помощью щупалец улавливают мелкие организмы и частицы органического вещества.

В глубинах кораллы могут образовывать целые «сады» из ветвящихся, веерообразных и древовидных колоний, а некоторые виды создают обширные рифы. Среди этих структур находят убежище рыбы, креветки, крабы и другие животные.

Есть у глубоководных кораллов ещё одна необычная особенность: они могут жить очень долго — от десятилетий до тысячелетий. При этом растут они медленно, поэтому повреждённым глубоководным коралловым сообществам требуется очень много времени на восстановление.

Коралловый риф напоминает густонаселённый подводный город. Его выступы, расщелины и ветвящиеся кораллы создают множество укрытий. Одни животные находят здесь пищу, другие прячутся от хищников, а для некоторых рыб риф становится местом размножения и развития молоди. Среди его обитателей — рыбы-клоуны, рыбы-попугаи, мурены, рыбы-хирурги, барракуды и рифовые акулы. Здесь также живут морские черепахи, осьминоги, морские звёзды, губки, моллюски и ракообразные.

Один из самых необычных обитателей рифа — рыба-попугай. Её мощные зубы образуют подобие клюва, которым она соскабливает водоросли с поверхности рифа. Вместе с ними рыба захватывает частицы карбоната кальция, измельчает их, а затем выделяет в виде мелкого песка. На некоторых тропических островах рыбы-попугаи вносят заметный вклад в образование песчаных отложений.

Но этим их роль не ограничивается. Поедая водоросли, рыбы-попугаи освобождают поверхность рифа. Это помогает кораллам, поскольку быстрорастущие водоросли конкурируют с ними за пространство. Похожую роль выполняют и другие растительноядные рыбы, например рыбы-хирурги.

Между обитателями кораллового рифа существует множество пищевых связей. Одни виды поедают водоросли, другие питаются животными, которые повреждают кораллы. Если численность важных хищников или растительноядных животных меняется, последствия могут распространяться по всей пищевой сети. Такие цепные изменения называют трофическим каскадом: изменения в одной части экосистемы влияют на другие виды и могут изменить баланс всего сообщества.

Коралловый риф кажется прочным, но живые кораллы легко повредить. Якорь может сломать целые колонии, а судно, севшее на мелководье, — разрушить участок рифа. Вред наносят и люди, когда ходят или стоят на кораллах.

Даже прикосновения не проходят бесследно. Контакт может вызывать у кораллов стресс и нарушать работу поверхностного слизистого слоя, поэтому живые кораллы лучше не трогать. Последствия таких повреждений сохраняются долго.

Коралловые рифы чувствительны к изменениям окружающей среды. На них одновременно влияют повышение температуры воды, изменение химического состава океана, загрязнение и физические повреждения. Причём риф может столкнуться сразу с несколькими такими факторами, и некоторые из них усиливают действие друг друга.

Почему кораллы обесцвечиваются

Яркую окраску кораллам во многом придают зооксантеллы. Но если коралл испытывает сильный стресс, например из-за перегрева воды, связь с этими симбионтами нарушается. Коралл теряет их, и через прозрачные ткани становится виден его белый скелет. Так происходит обесцвечивание кораллов.

Обесцвеченный коралл ещё не мёртв. Если условия снова станут благоприятными, он может восстановить связь с зооксантеллами и вернуть окраску. Но при долгом и сильном стрессе коралл лишается важного источника энергии и может погибнуть.

Иногда достаточно, чтобы температура на 1–2 °C превысила привычный летний максимум или предел, который способен выдержать конкретный риф, и оставалась такой продолжительное время. Из-за изменения климата морские тепловые волны усиливаются. Если они повторяются слишком часто, у кораллов остаётся всё меньше времени на восстановление.

Как закисление океана влияет на кораллы

Океан поглощает около 30% углекислого газа, поступающего в атмосферу. Когда CO₂ растворяется в морской воде, её химический состав меняется. В воде становится меньше веществ, которые нужны кораллам для строительства прочного известкового скелета. Поэтому кораллы растут медленнее, а рифу становится труднее восстанавливаться после повреждений.

У здорового рифа новый известковый материал образуется быстрее, чем разрушается старый. Но если кораллы гибнут, например из-за сильных морских тепловых волн, ситуация может измениться:

Такой процесс особенно опасен для старых рифовых каркасов. Даже если они ещё сохраняют форму, со временем волны и другие природные процессы могут постепенно разрушать их.

Как рифам вредит загрязнение

Загрязнение может попадать к коралловым рифам с суши. Вместе с городским и сельскохозяйственным стоком в море поступают осадки, питательные вещества и другие загрязнители. Из-за осадков вода становится мутнее, кораллам достаётся меньше света, а частицы могут оседать прямо на них. Избыток питательных веществ, в свою очередь, способствует разрастанию водорослей и микроорганизмов.

Вредит рифам и мусор в море. Пластик может застревать среди кораллов, накрывать и повреждать их, а контакт с пластиковыми отходами связан с повышенным риском некоторых коралловых заболеваний.

Ещё одна угроза — нефтяные разливы. Нефть может повреждать и убивать кораллы, мешать их росту и размножению. Последствия зависят от состава и концентрации нефти, а также от того, как долго она воздействует на кораллы.

Коралловые рифы важны не только для морских животных. От них зависят сотни миллионов людей: рифы поддерживают рыболовство и туризм, а ещё защищают берега от сильных волн. В среднем они рассеивают около 97% энергии волн, поэтому помогают уменьшать прибрежную эрозию и риск затопления. Кроме того, вещества, найденные у обитателей рифов, используются учёными при разработке лекарств, в том числе противовирусных и противоопухолевых препаратов.

Поэтому исчезновение рифов затронет сразу и природу, и людей. Морские животные будут терять места обитания и источники пищи, а прибрежные сообщества — доходы от рыболовства и туризма и часть естественной защиты берегов.

На рифы одновременно влияют изменение климата и местные угрозы. Поэтому действовать тоже приходится сразу в нескольких направлениях:

• сокращать выбросы парниковых газов — без этого океан будет продолжать нагреваться, а химический состав морской воды — меняться;
• создавать и поддерживать морские охраняемые территории — они помогают уменьшить давление рыболовства и некоторые виды прямого воздействия на рифы;
• снижать загрязнение с суши — для этого нужны меры по управлению стоком и состоянием водосборных территорий;
• восстанавливать повреждённые рифы — кораллы выращивают в специальных питомниках, а затем пересаживают на пострадавшие участки.

Коралловые рифы — сложные экосистемы, от которых зависят множество морских видов и сотни миллионов людей. Но сегодня рифам приходится одновременно справляться с перегревом воды, закислением океана, загрязнением и физическими повреждениями.

Сохранить их можно только сочетая глобальные и местные меры: сокращать выбросы парниковых газов, защищать рифы от прямого воздействия и загрязнения, восстанавливать повреждённые участки.