Наука изучающая кораллы: Наука, изучающая жизнь и развитие кораллов. Реферат: Кораллы: разнообразие и значение

Наука, изучающая жизнь и развитие кораллов. Реферат: Кораллы: разнообразие и значение

1.Наука, изучающая закономерности наследования признаков 2.Наука, изучающая химическую организацию живого 3.Наука, изучающая взаимоотношения живых

организмов между собой и с неживой окружающей природой 4.Наука, изучающая строение и функции целых клеток и их отдельных компонентов 5.Особый способ существования белковых тел 6.Самый низкий уровень организации живой материи 7.Высший уровень организации живой материи 8.Уровень организации живой материи, на котором существуют бактерии,амебы,инфузории и другие простейшие 9.Уровень организации живой материи, объединяющий популяции разных видов живых организмов (например,зеленые растения,зайцы и лисицы) 10.Уровень организации, изучаемый в курсе анатомии человека 11.Уровень организации, включающий в себя особей только одного вида)например,прайды львов) 12.Способность поддерживать постоянство внутренней среды, независимой то изменения природных факторов 13. Общее свойство живых систем, объединяющее процессы пищеварения,дыхания и выделения у человека и животных 14.Общее свойство живых систем,обеспечивающее непрерывность жизни 15.Общее свойство живых систем,выражающееся в изменении формы,строения и размеров тела

1.Наука, изучающая закономерности

наследования признаков

2.Наука, изучающая химическую
организацию живого

3.Самый низкий уровень организации живой материи

4.Способность
поддерживать постоянство внутренней среды, независимо

От
изменения природных факторов

5.Общее свойство живых систем, объединяющее процессы
пищеварения, дыхания и выделения у человека и животных

У кого из животных есть мантия?

1) у ракообразных2) у моллюсков3) у паукообразных4) у червей.
У каких животных личинка проходит стадию ку¬колки?
1) у ракообразных2) у паукообразных3) у бабочек4) у червей
Для кого характерно и бесполое, и половое размно¬жение?
1) для инфузории-туфельки2) для дождевого червя3) для речного рака4) для черного таракана.
У ланцетника и других бесчерепных животных скелет1)отсутствует2)наружный3)внутренний хрящевой или костный4)в течение всей жизни представлен хордой.
С помощью боковой линии рыба воспринимает1)запах предметов 2)окраску предметов3)звуковые сигналы 4)направление и силу течения воды.

Членистоногих, у которых к грудному отделу тела прикрепляются три пары ног, относят к классу1)ракообразных 2)паукообразных3)насекомых 4)сосальщиков.
Кровеносная система в процессе исторического развития впервые появляется у 1)моллюсков 2)плоских червей3)кольчатых червей 4)кишечнополостных.
У каких животных в процессе эволюции появляется второй круг кровообращения?1)хрящевых рыб 2)костных рыб 3)земноводных 4)пресмыкающихся.
Как называется наука, изучающая жи¬вотных?1) этология 3) зоология2) морфология 4) генетика

морские колониальные кишечнополостные, главным образом из класса коралловых полипов, частично из класса гидроидных (гидрокораллы), отличающиеся способностью к образованию мощного – обычно известкового (из карбоната кальция), реже рогового – скелета, который сохраняется после смерти животного и способствует формированию рифов, атоллов и островов. Наиболее известны и важны с экологической точки зрения т.н. мадрепоровые (каменистые) кораллы, поскольку именно их рост приводит к образованию коралловых рифов и островов. Встречаются они почти исключительно в тропических и субтропических водах с температурой не ниже 21°
С и на глубине не более 27 м. Основные места их распространения – Карибское море (Флорида, Багамские острова, Вест-Индия) и Индо-Тихоокеанская область, особенно зона к северо-востоку от Австралии (Коралловое море).

Полипы.
Кораллами обычно называют только скелет колонии, оставшийся после гибели множества мелких полипов. Как правило, они занимают чашевидные углубления, заметные на его поверхности. Форма этих полипов столбчатая, в большинстве случаев с диском на вершине, от которого отходят венчики щупалец. Полипы неподвижно закреплены на общем для всей колонии скелете и связаны между собой покрывающей его живой мембраной, а иногда и пронизывающими известняк трубками. Скелет секретируется наружным эпителием полипов, причем главным образом их основанием (подошвой), поэтому живые особи остаются на поверхности кораллового сооружения, а все оно непрерывно растет. Число участвующих в его образовании полипов также постоянно увеличивается путем их бесполого размножения (почкования). Кораллы размножаются и половым путем, образуя крошечные свободноплавающие личинки, которые в конечном итоге оседают на дно и дают начало новым колониям. Обычно днем полипы сжимаются, а ночью вытягиваются и расправляют щупальца, с помощью которых ловят различных мелких животных.

Кроме мадрепоровых кораллов, относящихся к подклассу шестилучевых коралловых полипов, заслуживают внимания и некоторые другие их группы. Т.н. жгучий коралл из класса гидроидных образует густые сплетения известковых ветвей, пронизанных миниатюрными порами. Красный, или благородный, коралл (Corallium
), коралл-органчик (Tubipora
) и ярко-голубой солнечный коралл (Heliopora
) относятся к подклассу восьмилучевых кораллов и отличаются от мадрепоровых присутствием у полипа восьми перистых щупалец, а не кратного шести их числа.

Введение

Кораллы
— это не красные или черные бусы и не снежнобелые колючие безделушки. Это
морские животные, представители типа кишечнополостных, а бусы и украшения
изготавливают из их скелетов. Кораллы являются одной из древнейших групп
многоклеточных организмов — они существуют на Земле не менее 550 млн. лет. На
протяжении всей своей истории кораллы принимали не-посредственное участие в
формировании известковых органогенных построек, прежде всего всем известных
рифов.

О
том, каково значение рифов, а следовательно, и кораллов, можно соста-вить
представление из их даже самой общей характеристики.

Площадь,
занятая в наше время коралловыми рифами, очень велика — по подсчетам разных
исследователей она колеблется в пределах от 150 тысяч до первых миллионов
квадратных километров. Это самая продуктивная зона Ми-рового океана — ежегодно
в ней вылавливают во всем мире до 7 млн. т. рыбы, а также различных съедобных
ракообразных (креветки, крабы, омары и др.), моллюсков (тридакны, устрицы и
др.) и т.д. Бурение на рифовом шельфе Индо-Пацифики (Австралия, Индонезия,
Полинезия) показало, что с рифами очень часто связаны промышленные залежи
горючих полезных ископаемых — нефти и природного газа. Что же касается древних,
ископаемых коралловых рифов, то с ними связано примерно 15 % всех нефтяных и
газовых месторождений мира. Продуктивные рифовые массивы обнаружены и в нашей
стране (Предуралье).

1.
КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ

Риф
— особая форма подводного рельефа, карбонатная конструкция на шельфовом
мелководье, образованная выделяющими известь рифостроящими (иначе —
герматипными) организмами, что в совокупности с комплексом
физико-географических параметров и определяет специфичность рифовой экосистемы.

Различают
две основные группы рифов — барьерные и атоллы.

Барьерные
— это прослеживающиеся вдоль берегов на многие сотни и даже тысячи километров
(например, Большой Барьерный риф вдоль северо-восточного побережья Австралии)
рифовые гряды, которые отделяют прибрежную лагуну различной глубины от открытого
моря.

Атолл
— подводная гора увенчанная рифовой постройкой, имеющая в поперечнике округлую
или эллиптическую форму. У берегов морей в зоне тропиков часто встречаются и
мелкие одиночные рифы, не образующие барьеров.

Биоценоз
кораллового рифа в систематическом отношении исключительно разнообразен и
представлен многими сотнями видов растений и животных как продуцентами, так и
консументами, образующими единую пищевую (трофическую) цепь. Это единая, самая
активная и одновременно сложнейшая на Земле экосистема. В то же время она
древнейшая из всех известных экосистем и самая устойчивая.

Кораллово-рифовая
экосистема строго приурочена и приспособлена (адаптирована) к окружающей среде,
к зоне тропиков, в которой не происходит существенных сезонных изменений.
Например, разница между среднемесячными летней и зимней температурами здесь не
должна превышать 3?. Вода должна быть чистая, что обусловливает необходимое для
фотосинтеза количество света, нормально соленая (36‰), сильно подвижная,
богатая кислородом. Отсюда ясно, что наиболее благоприятные области для
существования герматипных кораллов, а следовательно, и рифообразования
ограничены сравнительно небольшими глубинами — примерно до 50 м, но зона их
процветания, как правило, не глубже 20-25 м.

Главными
рифостроителями, формирующими основной карбонатный каркас рифа, являются
разнообразные известковые водоросли — красные (родофиты) и зеленые (хлорофиты),
которые иногда дают до 70 % всего карбонатного вещества. Выделение кальция и
магния функционально связано с фотосинтезом, а следовательно, герматипность
организмов не растительного происхождения определяется прежде всего их
способностью к симбиозу с растениями, с водорослями, которые поселяются во
внутреннем слое стенки кораллового полипа и употребляют в пищу азотистые
остатки его продуктов питания. Посредством свойственного всем растениям
фотосинтеза зооксантеллы выделяют кислород, усваиваемый кораллом, и содействуют
образованию кальциевых солей, из которых коралловый полип строит свой скелет.
Поэтому среди всех животных кораллам принадлежит главная роль в образовании
рифов (до 30 % карбонатного вещества). В значительно меньшей степени
герматипные моллюски (например, тридакны), фораминиферы, мшанки, губки,
полихеты, иглокожие, у которых способность к симбиозу с водорослями выражена
слабее.

2.
КОРАЛЛЫ. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Все
кишечнополостные (тип Coelenterata, иначе Cnidaria) — почти исключительно
морские животные с лучистой симметрией тела, с одной внутренней полостью,
которая открывается также одним отверстием. Стенка их тела состоит из наружного
слоя (эктодермы) и внутреннего (энтодермы), между которыми находится слой
бесструктурной так называемой мезоглеи. В эктодерме расположены стрекательные
клетки (книдобласты), которые при необходимости защиты от хищников или,
наоборот, при нападении на мельчайших рачков, инфузорий и др., служащих им
пищей, сокращаются и выбрасывают нить с ядовитой жидкостью (отсюда происходит и
второе название этого типа Cnidaria, т.е. стрекающие).

В
составе кишечнополостных выделяются следующие три класса:

1.
Гидроидные полипы (Hydrozoa; к ним относится наша пресноводная гидра).
Одиночные и колониальные животные, отдельные особи которых могут иметь форму
как полипа, так и медузы, обладающие псевдохитиновым или известковым скелетом.
Известны с кембрия, а возможно, и из докембрия, существуют и ныне.

2.
Сцифоидные (Scyphozoa). Это медузы с толстым студенистым слоем, отпечатки
которых в горных породах встречаются также начиная с кембрия, а возможно, и с
позднего докембрия.

3.
Коралловые полипы, или просто кораллы (Anthozoa), большинство которых
характеризуется наличием скелета, сложенного фибрами арагонита или кальцита. Их
достоверные древнейшие представители известны с ордовика, но возможно, они
появились и раньше.

Палеонтология
располагает не самими организмами, а их остатками, которые могут сохраняться в
ископаемом состоянии — окаменевшими скелетами, отпечатками, слепками, ядрами. В
этом отношении кораллы представляют собой очень ценный объект для
палеонтологических исследований, поскольку большинство из них всегда
формировало прочный скелет.

Собственно
кораллы — исключительно морские животные. Они могут быть одиночными и
колониальными. Тело каждого полипа (зооида) имеет вид мешочка со щелевидным
отверстием — ртом, который окружен щупальцами. От рта во внутреннюю полость
идет короткая сплющенная глотка. Сама внутрен-няя полость разделена
вертикальными перегородками (мезентериями), не соединяющимися в центре полости
между собой. Стенка, как и у всех других кишечнополостных, трехслойная.

В
ископаемом состоянии отпечатки мягких частей тела кораллов встречаются крайне
редко. В этом отношении уникальна находка, сделанная канадским палеонтологом П.
Коппером (Copper, 1985). В силурийских отложениях, возраст которых около 430
млн. лет, он обнаружил окаменевшие, замещенные породой полипы кораллов —
фавозитиды с прекрасно сохранившимися щупальцами — от 11 до 13, однако у
большинства экземпляров их 12. Как могло случиться, что так хорошо сохранились
столь нежные мелкие полипы? П. Коппер предположил, что возможно, эти кораллы
приспособились к жизни в условиях сверхжесткой воды, т.е., по сути дела, еще в
процессе жизни просто как бы наполнились минеральным веществом, которое и
сохранилось, передав нам и форму, и общие черты строения полипов. Однако это
мало вероятно, поскольку, как показали многочисленные анализы, в такой более
чем пересыщенной минеральными солями (прежде всего известью) воде не может
существовать вообще ни один организм. Более очевидно, что такие кораллы жили в
обычных благоприятных для них условиях, но внезапный привнос в этот участок
морского бассейна огромного количества минеральных веществ (возможно, даже с
берега) уничтожил все живое; погибших полипов попросту никто не смог съесть, и
они заместились карбонатом кальция уже после смерти. Однако по-добные случаи
встречаются крайне редко.

В
эктодерме кораллов находятся книдобласты. В энтодерме у них развиты реснички,
содействующие процессу пищеварения, а также обитают симбиотические
водоросли-зооксантеллы. Клетки, формирующие скелет (каликобласты),
располагаются на нижней (базальной) поверхности эктодермы. Отметим, что у всех
главнейших в истории Земли кораллов-рифообразователей, т.е. у всех современных
нам склерактиний, как и у палеозойских ругоз и табулят, скелет наружный,
эктодермальный.

У
кораллов известно и половое и бесполое (вегетативное) размножение, можно даже
сказать, что для них характерно чередование полового и бесполого поколений. Из
оплодотворенного яйца развивается личинка (планула). Ее тело покрыто
ресничками, что помогает свободно плавать. Поплавав несколько дней, планула
выбирает удобное место и прикрепляется к субстрату — какой-нибудь раковине,
обломку коралла, камню, просто ко дну — и дает начало новой коралловой
постройке — одиночной, колониальной или псевдоколониальной.

Одиночные
кораллы размножаются только половым путем. Если же коралл колониальный или
псевдоколониальный, то вскоре после прикрепления планулы он начинает
почковаться или делиться. Почкование и деление — разные типы вегетативного
размножения: в первом случае материнский полип образует одну или несколько
дочерних почек, сохраняя при этом свою целостность, а во втором тело
материнского полипа делится пополам или на большее количество частей, из
которых образуются новые полипы. Этот процесс может протекать многократно и в
результате формируются иногда сложные агрегатные постройки, состоящие из очень
многих зооидов, скелет каждого из которых называется кораллитом. Между
отдельными зооидами в колонии может развиваться особая промежуточная ткань
(ценосарк), также выделяющая скелет (цененхиму). У некоторых форм дочерние
полипы возникают в этой ткани — так называемое ценосаркальное почкование.

Колония
кораллов, как и других организмов, — это единое сложное генетическое
образование, дифференцированное на разные участки, которые не только отличаются
друг от друга морфологически, но и выполняют различные физиологические функции.
Колонии широко известны у современных кораллов, но также встречаются и у
ископаемых, примером чего служат палеозойские гелиолитоидеи.

Для
кораллов очень характерны так называемые псевдоколонии — в этом отношении
особенно типичны палеозойские ругозы и некоторые табуляты. Псевдоколониальная
постройка возникает тогда, когда последовательное многократное почкование
приводит к образованию сложных агрегатов, состоящих из плотно или неплотно
соприкасающихся кораллов совершенно аналогичного строения, причем всегда
лишенных ценосарка, т. е. в которых все особи одинаковы и морфологически, и
функционально. Иногда стенки кораллитов бывают пронизаны порами, соединены
трубочками, т.е. между собой. Это явление называется коммуникатностью, и можно
утверждать, что коммуникатность свойственна всем кораллам.

Образованные
кораллами сложные скелетные постройки в общем случае называются полипняками. В
просторечии их часто просто называют колония-ми, хотя, как мы видели, это
далеко не всегда верно. Форма полипняка во многом зависит от целого ряда
причин, в том числе от субстрата, на котором поселилась планула, но все же
можно выделить несколько наиболее распространенных их типов по форме (округлые,
пластинчатые, стелющиеся, рамозные) или по характеру соотношения между
кораллитами (ветвистые, массивные и некоторые другие).

На
внешнюю форму полипняка очень сильно влияет степень подвижности воды. Еще в
начале прошлого века работами английского зоолога Ф. Вуд Джонса и русского
палеонтолога Н.Н. Яковлева, а также более поздними исследованиями американцев
Т. Воона и Дж. Уэллса было доказано, что один и тот же вид кораллов в более
спокойной среде строит шаровидный полипняк, в менее спокойной — рамозный, а в
бурной — плоский, стелющийся по дну. Однако как бы ни менялся внешний вид
коралловой постройки, детали структуры скелета всегда остаются постоянными,
т.е. все представители одного вида имеют одну и ту же микроструктуру скелета.

Многие
колонии (например, Acropora) могут восстанавливаться (такое явление носит
название регенерации) и используют эту способность для расселения. Так, если в
результате шторма какая-либо колония будет разломана, а ее обломки разбросаны в
пределах той же прибрежной зоны, то в дальнейшем эти кусочки могут дать начало
новым колониальным постройкам такого же типа, как и первоначальная. Эти кораллы
обычно имеют широко расставленные ветви, как бы специально приспособленные для
такого способа расселения.

Различные
кораллы могут друг от друга сильно отличаться по размерам. Современные
одиночные округлые грибообразные или лепешковидные склерактинии Fungia
достигают в диаметре 40 см и даже более, тогда как отдельный полип в колонии
зачастую имеет поперечник от долей миллиметра до нескольких миллиметров, а
полип в псевдоколонии — до 1-2 см. Аналогичную картину мы видим и у древних
кораллов — наиболее крупные одиночные формы при высоте до 1 м имели диаметр
20-25 см (это безусловно исключительные случаи).

Цвет
живого коралла полностью зависит от пигментации — обычно они бурые,
грязновато-зеленовато-бурые, реже малиновые, концы ветвей колонии часто
голубые. Иногда они могут быть и желтыми — это значит, что цвет корал-ла
целиком обусловлен симбионтами-зооксантеллами.

В
принципе кораллы — хищники, для чего отчасти им и служат стрекательные клетки,
и питаются микроорганизмами (мельчайшим планктоном, инфузориями, даже
бактериями), парализуя своих жертв и отправляя их через ротовое отверстие для
переваривания внутреннюю полость. Кроме того, они мо-гут использовать в
качестве пищи также растворенные или взвешенные в морской воде органические
вещества. Большую роль для герматипных кораллов играет также фотосинтез
зооксантелл.

Именно
благодаря зооксантеллам, способствующим выделению карбоната кальция, кораллы
лучше и быстрее растут на свету. Изучению этого явления посвятили работы многие
зоологи, в том числе наш биофизик Н.А. Иванов. В итоге удалось установить, что
разным видам герматипных кораллов для нормальной жизнедеятельности необходимо
разное количество света, что рост всего полипняка или отдельных участков
колонии коррелятивно связаны с количе-ством получаемой солнечной энергии, что
кораллы, живущие в различных световых условиях, реагируют на одинаковые
световые условия по-разному. Зная физиологическую характеристику кораллов и
световой режим, можно в любой точке рифа даже предсказывать возникновение тех
или иных типов полипняков (так называемые жизненные формы) колониальных
кораллов. Более того, в составе одного рода кораллов скорость роста скелета в
одних и тех же условиях для разных типов полипняков различна — ветвистые
колонии растут быстрее, чем плоские. Если света достаточно, то за два-три года
может вырасти колония диаметром 10-20 см, причем вертикальный рост кораллитов в
таком случае достигает 10 мм и более в год. Обнаружены полипняки возрастом 150
и даже 400 лет.

Исследование
Pocillopora damicornis — основного коралла-рифостроителя Гавайских островов
показало, что максимальный рост этих полипняков протекает при 26 С, а минимальный
— при 21-22 С; на мелководье колонии были бугровидные и росли быстрее, а в
глубине рифовой зоны — столбчатые и росли медленнее.

Кораллы
живут во всех морях, даже на глубинах свыше 1000 м и при температуре +4 °С.
Однако в океанических впадинах и в других глубоководных участках морей и
океанов нет света, температура предельно низкая, водоросли там не живут, и
кораллы не могут строить рифов. Сообщества глубоководных, не строящих рифов
(агерматипных) кораллов образуют заросли, банки, луга. Так, на глубинах
несколько сот метров и у берегов Исландии и на юге Тихого океана растут банки
кораллов Lophelia многометровой мощности.

Для
кораллов губительны опреснение (например, тропические ливни во время отлива),
осушение, ураганы — после таких катастроф риф может восстановиться лет за
тридцать, а то и более. Кораллами питаются некоторые рыбы, крабы и другие
организмы.

У
современных склерактиний, как и у древних кораллов, мягкое тело находится на
поверхности, каждый полип сидит в небольшом углублении (чашечке) ; его рост
вверх происходит путем последовательного формирования ба-зальных опорных
элементов скелета (днищ и других структур того же происхождения), и в
результате весь полипняк растет вверх. Таким образом, скелет всех этих кораллов
— наружный. У другой их группы — у восьмилучевых кораллов (октокораллов или
альционарий) — скелет сложен специфическими элементами — спикулами,
образующимися в мезоглее, поэтому он и называется внутренним или мезоглеальным.
Срастаясь между собой, спикулы составляют общий осевой скелетный каркас.

Все
кораллы с наружным скелетом строят его по одному плану. Каликобласты базального
эпителия полипа выделяют наименьшую, элементарную карбонатную частицу — как и
большинство кораллистов мы будем называть ее тафтом (существуют и другие названия).
Тафты группируются между собой, образуя фибры, а фибры в свою очередь образуют
пучки с единым центром кристаллизации — склеродермиты. Структурный элемент
следующего, более высокого порядка — трабекула; из трабекул состоят септы ругоз
и склерактиний. Таким образом, скелетная ткань (склеренхима) всех кораллов
построена по одному плану, и это подчеркивает их родство.

Внешняя
стенка коралла многослойная, обычно ее наружный слой (голотека) покрыт тонкой
поперечной морщинистостью, как бы знаками нарастания (ругами) ; отсюда и
название целой группы древних кораллов ругозы. Иногда голотека может быть общей
для всего полипняка, покрывая его снаружи снизу и с боков. Следующий слой —
эпитека, покрыт продольными ребрами, которые соответствуют либо септам, либо
промежуткам между ними.

Коралл
растет вверх. Применение современных методов исследования, в том числе
рентгенографии, позволило доказать, что существует сезонность роста кораллов,
подчеркивая тем, что в полипняках отчетливо наблюдается зональность — слои разной
плотности, различимые как темные, так и светлые по-лосы. Наибольший линейный
рост происходит с мая по октябрь, наименьший — с октября по май-июнь. В эти
периоды меняется и облик кораллитов. Оказалось, что можно установить даже
суточный прирост коралла, который чаще всего равен 0,01-0,02 мм.

3.
РАЗНООБРАЗИЕ КОРАЛЛОВ

До
сих пор еще не разработана единая общепризнанная система кораллов, отражающая
все их разнообразие и родственные взаимоотношения. Поэтому будем говорить не о
конкретных таксонах (отряд, подотряд), а об их естественных группах.

В
составе типа Coelenterata, класса Anthozoa выделяются три подкласса:

I.
Ceriantipatharia. Почти все цериантипатарии — современные бесскелетные или с
роговым скелетом организмы, колониальные и одиночные. Сюда относится
драгоценный «черный коралл».

II.
Octocorallia или Alcyonaria (восьмилучевые кораллы), для которых в подавляющем
большинстве случаев характерны восемь мезентерий, восемь перистых щупалец и
внутренний спикульный скелет. Несомненные представители известны с силура.

Включает
следующие отряды:

1.
Stolonifera. У этих кораллов молодые полипы отходят от расположенных между
кораллитами особых перемычек — столонов или горизонтальных платформ. Типичным
представителем столонифер является всем известная красная Tubipora, часто
называемая «органчиком». Тубипоры широко распространены на всех современных
мелководных рифах Индо-Пацифики, особенно в Красном и Южно-Китайском морях.
Столониферы известны с мелового периода.

2.
Alcyonida. «Мягкие кораллы». Длинные кораллиты обычно соединены известковой
спикульной цененхимой. Вторичные полипы могут зарождаться в ценосарке. Известны
с силура.

3.
Gorgonida. Скелет горгонид состоит из известковых спикул. Характерна развитая
во всех ветвях колонии известковая или рогоподобная осевая структура. Сюда
относится знаменитый Corallium rubrum — благородный красный коралл, из скелета
которого изготавливают ювелирные изделия и именно благодаря которому кораллы
вообще получили свое название, ставшее привычным для нас. Первые представители горгонид
появились в меловом периоде.

4.
Pennatulida — пеннатулиды, или просто «морские перья». Это свободно живущие
внедряющиеся в грунт и даже способные медленно передвигаться колонии, у которых
вторичные полипы имеют вид боковых отростков крупного основного ствола,
напоминая «ершик» для мытья лабораторных пробирок. Ствол этот носит название
оозооида, а его верхняя часть, где растут полипы, — рахиса. Скелет известковый
или роговой. Известны с палеозоя, хотя иногда считается, что пеннатулиды более
древние.

5.
Coenothecaliida, иначе гелиопориды, или «солнечные кораллы». В системе
восьмилучевых кораллов они стоят совершенно особняком, поскольку имеют не
внутренний спикульный, а наружный скелет, аналогичный по структуре некоторым
палеозойским кораллам (гелиолитоидеям). Типичный представитель — современный
рифообразующий «синий коралл» — Heliopora.

III.
Третий подкласс — Zoantharia (зоантарии). Это одиночные или колониальные
кораллы, большинство которых имеет наружный карбонатный скелет (известны
бесскелетные формы). Известны, вероятно, с кембрия. Среди зоантарий можно
выделить следующие группы.

1.
Tabulata. Табуляты. Табуляты образуют полипняки, скелет которых в своем
развитии еще не достиг трабекулярной стадии. Септальный аппарат выражен слабо —
это обычно шипики, а также чешуйки или струйки на стенке. Кораллиты
однообразные (мономорфные), цененхима не развита. Очень характерна
коммуникатность — в одном полипняке кораллиты могут соединяться порами,
трубочками-солениями, столонами. Появились, вероятно, в кембрии, существовали
до конца палеозоя.

Среди
табулят отчетливо выделяются несколько групп (отрядов или подотрядов) :
например, сотоподобные фавозитиды, цепочечные хализитиды, сирингопориды с очень
характерными соединительными трубками, сарцинулиды, полипняки которых очень
похожи на уже упоминавшихся современных тубипор и некоторые другие.

2.
Heliolithoidea. Гелиолитоидеи. Это древнейшие истинно колониальные кораллы с
прекрасно развитой цененхимой, исключительно похожие на современных гелиопор.
Поэтому в прошлом многие исследователи и считали, что палеозойские
гелиолитоидеи — предки наших гелиопорид, несмотря на то, что исторически первых
и вторых разделяют чуть ли не 200 млн. лет. Известны от середины ордовика до
конца среднего девона.

3.
Rugosa. Ругозы или четырехлучевые кораллы. Одиночные или псевдо-колониальные
кораллы с наружным карбонатным (по всей вероятности, первично кальцитовым)
скелетом и шестью первичными мезентериями, которым соответственно отвечают
шесть первичных септ (протосепт). Септы в подавляющем большинстве случаев
сложены трабекулами, появляются они в четы-рех секторах из шести, образуемых
протосептами. Развиты днища, часто диссепименты, иногда сложные осевые колонны.
Двусторонне симметричные. Средний ордовик — пермь.

Среди
ругоз выделяют несколько групп (большинство исследователей считают их
подотрядами) — стрептелазматины (одиночные, изредка псевдоколониальные кораллы
с пластинчатыми септами и отчетливыми днищами), колюмнариины (всегда
псевдоколониальные с пластинчатыми септами и отчетли-выми днищами) и
цистифиллины (ругозы с шиповидными септами и пузыристыми горизонтальными
элементами скелета). Отличие стрептелазматин от колюмнариин на первый взгляд
может показаться не очень ясным. Дело тут в том, что стрептелазматины иногда
образовывали псевдоколонии, у их одиночных представителей известны как бы
«колониальные разновидности», тогда как колюмнариины никогда не переходили к
одиночной форме существования.

4.
Scleractinia. Склерактинии, часто неверно называемые «шестилучевыми кораллами».
Всеми основными особенностями строения скелета склерактинии очень близки
ругозам, однако у большинства этих кораллов септы развиваются во всех шести
секторах, составляя иногда много последовательных (в зависимости от времени
появления и размера) порядков и циклов. Кроме того, у многих склерактиний
встречаются колонии. Скелет наружный, арагонитовый. Известны с мезозоя (с
середины триаса), процветают и сейчас.

Среди
склерактиний также можно выделить несколько групп (подотрядов), главнейшие из
которых астроценины (обычно колониальные кораллы, кораллиты мелкие, септы
состоят из небольшого числа трабекул), фунгиины (одиночные и колониальные,
кораллиты крупные, трабекулы многочисленные). Септы, как правило, перфорированы
(пористые). Характерны синаптикулы — скелетные элементы, образованные
срастанием выростов трабекул из боковых поверхностей смежных септ, фавиины
(одиночные и колониальные полипняки, состоящие из крупных кораллитов; трабекулы
многочисленные; синаптикулы развиты как исключение).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак,
кораллы — прекрасные индикаторы климатической и биогеографической зональности.
Изучение закономерностей их распространения в древние эпохи должно
содействовать разрешению многих проблем палеогеографии, а это неразрывно
связано с выявлением закономерностей образования и размещения целого ряда
важнейших осадочных полезных ископаемых. Кроме того, многие группы кораллов
имеют значение и как так называемые руководящие органические остатки — по ним
можно определять относительный возраст вмещающих горных пород. В связи с этим в
последние годы во многих странах мира, в то числе и в нашей стране, началось
систематическое сравнительное изучение древних и современных рифов, многие
палеонтологи посетили рифы в тропических морях. Для решения приведенных, а
также многих других задач функционирует Международная группа по изучению рифов.

Список литературы

1.
Внутривидовая изменчивость кораллов и спонгиоморфад/ Отв. ред. Б.С. Соколов,
А.Б. Ивановский. — М.: Наука, 1992. — 90 с.

2.
Ивановский А.Б. Кораллы: прошлое, настоящее и будущее/ Отв. ред. Б.С. Соколов.
— М.: Наука, 1989. — 58 с.

3.
Кусто Жак-Ив. Жизнь и смерть кораллов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975. — 176 с.

4.
Наумов Д.В. и др. Мир кораллов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 359 с.

5.
Сребродольский Б.И. Коралл. — М.: Наука, 1986. — 132 с.

6.
Шеппард Чарльз. Жизнь кораллового рифа. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 183 с.

Недостаток подвижности кораллы компенсируют долголетием. Это показали последние исследования, обнаружившие, что некоторые колонии этих существ возникли еще на заре человеческой цивилизации — более 4000 лет назад.

Коралловые полипы – настоящий феномен развития жизни на Земле. Их видимая часть образована преимущественно скелетом, общим для целой колонии биогерм, то есть известковых холмов на дне морей и озёр, образованных прикреплёнными организмами. Сами полипы прячутся в его складках, выставляя наружу только крохотные щупальца, которыми захватывают проплывающий планктон.

Несмотря на ошибочность термина, именно скелет колонии принято называть «кораллом», а по нему и скопление из сотен и тысяч симбиотов прозвали «коралловым рифом». Именно рост рифов лег в основу исследований ученых Техасского университета.

Для изучения были взяты два вида кораллов: золотистая Джерардия и черный (королевский) Леопатис. Сделав анализ их структуры, океанологи установили, что именно медленный рост является залогом долголетия коралловых образований. Чтобы измерить точный возраст Джерардии и Леопатиса, ученые применили радиоактивный анализ.

Для строительства своего убежища биогермы используют карбонат кальция. Его они умеют вырабатывать самостоятельно. После начала испытаний атомного оружия в 1950-ых годах, когда в мире появился «атомный углерод» — радиоактивный изотоп, проникший во все без исключения объекты в мире, строительный материал кораллов тоже приобрел толику радиации. Исследователи определили наличие подобного вещества в кораллах и установили, что изотопы присутствуют только в самом верхнем слое, имеющем толщину около 10 микрон.

Получается, что за прошедшие десятилетия коралловые полипы выросли только на такую высоту. Рассчитав среднегодовую скорость роста, ученые узнали и возраст каждого из образцов. Оказалось, что Джерардия живет уже более 2700 лет, а Леопатис еще больше – он разменял пятое тысячелетие. Это, конечно же, не срок жизни отдельно взятого полипа, а возраст кораллового остова.

Полученные результаты дали возможность узнать немного больше не только о процессе формирования коралловых рифов. Бренден Роарк, один из участников исследования считает, что, иследовав состав кораллов, можно получить более интересную информацию. Усовершенствовав системы анализа, ученые рассчитывают найти данные о крупных климатических изменениях на Земле, ведь они могли найти отражение в структуре образующего кораллы карбоната кальция.

Теперь, когда стал известен период, за который кораллы достигают размеров, подобных современным (высота Джерардии более пяти метров), техасские ученые обратились к мировому сообществу с просьбой объявить мораторий на добычу натуральных кораллов. «За время жизни одного поколения добыча кораллов многократно превосходит естественное восполнение, — говорит Роарк. — Мы ничего не знаем о том, как формируются колонии полипов, какими способностями к регенерации они обладают. Мы неоднократно находили очень молодые и маленькие коралловые колонии, так что долговременные мораторий может дать им шанс на выживание».

Кандидат геолого-минералогических наук Н. КЕЛЛЕР, старший научный сотрудник Института океанологии РАН.

Аппарат для подводных исследований «Мир-1».

Океанское судно «Витязь».

Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш».

Трал «Сигсби» готовят к спуску.

На камнях, принесенных тралом с подводной горы Ормонд (на выходе из Гибралтарского пролива), обитают очень интересные животные. Биологи за работой.

Подводный аппарат «Мир-2» сделал этот снимок на глубине 800 метров.

Так выглядит дно океана на глубине 1500 метров. Снимок сделан подводным аппаратом «Пайсис».

Морской еж. Обитает на глубине около 3000 метров.

В 1982 году я взошла на борт океанского судна. Это был «Витязь-2», только что построенный корабль нового поколения, на котором все было оборудовано для научно-исследовательских работ. Специалистам по обитателям дна из лаборатории бентоса Института океанологии АН СССР предстояло собрать донных животных, обитающих на Срединно-Атлантическом подводном хребте. Выходили мы в плавание из Новороссийска, порта приписки «Витязя».

Направление исследований рейса было биологическое, однако с нами шли и геологи. Всеобщее внимание привлекали включенные в состав экспедиции два геолога-немца. Один из них, Гюнтер Бублитц, был заместителем директора Института мореведения в Ростоке. Другой, Петер, работал в Геологическом институте во Фрайбурге. В рейсе участвовали также два физика из Физического института Академии наук.

Начальником нашего отряда был огромный, необыкновенно колоритный и артистичный Лев Москалев. Он преданно любил биологию, дотошно систематизируя самые разнообразные ее аспекты, был прирожденным систематиком и в науке и в жизни. Команда души в нем не чаяла, покатываясь от хохота от его шуток и отдавая должное его морскому опыту.

Все мы были кандидатами наук, все, кроме меня, уже не раз бывали в рейсах. Устроившись в каютах, мы пошли осматривать корабль. Внутри все было удобно для работы. Просторные светлые лабораторные помещения с огромными окнами, новые бинокулярные лупы, сита и «бочка Федикова» для отмывки проб, банки для образцов — все было на месте. На палубах стояли лебедки с промасленными, намотанными на огромные барабаны тросами. Лежало несколько дночерпателей, стоял салазочный трал. На баке (на носу корабля) находилась малая лебедка для работ с геологическими трубками. Очень заинтересовал нас подводный обитаемый аппарат «Пайсис» («Pisces»), стоявший в особом помещении.

Обнаружилось, что после морской болезни, от которой я стала страдать в первые же часы плавания, самое неприятное в морском путешествии — адинамия. Провести три месяца, почти не двигаясь, тяжело. Начинаешь на собственной шкуре ощущать, что должен испытывать арестант, сидя месяцами в тесной камере.

Работа в океане не обманула моих ожиданий. Нигде еще мне не было так захватывающе интересно. Особенно сложны и волнующи, как приключение, были траления. Мы заранее готовились к этому событию. Во время «холостого хода» к месту работы мы учились искусству вязать морские узлы, сшивали и чинили траловую сеть. Это было не так-то просто: несколько огромных сачков с ячеями разного диаметра, ловко вставляемых один в другой, занимали всю ширину палубы. Мужчины проверяли надежность тросов, крепко сплетали сомнительные, ослабленные участки.

Но вот судно приходит на запланированный полигон. Начинается долгожданный рабочий момент. Корма нашего корабля оканчивается слипом — широким скатом в море, как на больших рыболовецких судах. Рядом стоит большая траловая лебедка. Снимают ограждение над слипом. Начинают спускать специальный бентосный трал «Сигсби». Траление — это искусство, особенно на подводных горах, где острые скалы могут порвать сети. Тралящие постоянно бегают на эхолот, следят за изменениями рельефа дна. Большим опытом и умением должен обладать и капитан судна, непрестанно корректирующий ход корабля, подруливающий так, чтобы трал мог сесть на мягкий грунт. Вытравлено три километра троса. Нужны большое самообладание и внимание тралящего, способного уловить момент касания тралом дна на трехкилометровой глубине. Иначе трал может прийти пустым, и будут напрасно потрачены часы драгоценного времени. Если троса вытравишь слишком много, он может запутаться или зацепиться за скалы. Пришла пора поднимать трал наверх. Всем, кроме тралящего, приказано уйти с палубы и спрятаться. Если тяжелый трал оборвется, что случалось не раз, стальной, внезапно освободившийся от колоссального груза трос может поранить человека. Наконец трал поднят. Его содержимое вытряхнуто на палубу. К нему позволено подходить только нам, биологам, иначе матросы да и сотрудники могут растащить попавшую в трал красивую фауну на сувениры. На палубе целые кучи грунта, ракушняка, камней и гальки: копошатся еще живые обитатели глубин, так бесцеремонно поднятые на поверхность. Ползают крупные морские ежи разных видов — черные, с длинными иглами и более мелкие, цветные, с красивыми пластинками панциря. В кавернах на камнях притаились офиуры с тонкими извивающимися змеевидными лучами. Шевелят «ножками» морские звезды. Плотно захлопнули свои створки разнообразные двустворчатые моллюски. Медленно шевелятся на солнце брюхоногие и голожаберные моллюски. Стараются спрятаться в щели черви разных видов. И — о радость! Масса мелких белых известковых рожков с полипом внутри. Это — предмет моих изысканий, одиночные глубоководные кораллы. Видимо, трал захватил целый «лужок» этих сидящих на склоне подводной горы животных, которые в состоянии «охоты», с выпущенными из чашечек щупальцами, похожи на причудливые цветы.

Ихтиологи запускают свой, «промысловый» трал. Для лова глубоководных рыб в экспедицию приглашен специалист — тралмейстер.

Геологи опускают геологические трубки и дночерпатели. Поверхность добытого ими осадка также отдается нам, биологам, на осмотр: вдруг и там попались какие-то звери? Так что работы у нас много, сидим, разбираем фауну, не разгибаясь. И это прекрасно, так как убийственнее всего на корабле — тягучие дни безделья.

Так, спуская то тралы, то черпаки, мы отработали огромную подводную гору Грейт Метеор на Срединно-Атлантическом хребте, от ее подножия, находящегося на глубине трех километров, до подводной вершины. Нам удалось выяснить сравнительные особенности фауны, живущей на разных подводных горах и на разных глубинах в центральной части океана. С помощью подводного обитаемого аппарата «Пайсис», опускающегося на глубины до двух километров, наши коллеги могли воочию наблюдать за образом жизни и поведением многих донных животных, снимая все это на фотопленку, затем мы ее просматривали, находя интересующие каждого объекты. Все были увлечены и работали не покладая рук.

Актинии, как и кораллы, относятся к кишечнополостным животным. Отличает их в основном отсутствие скелета. Когда актинии сидят неподвижно на скалах в позе «охоты», расправив вокруг рта свои многочисленные щупальца, они очень похожи на подводные цветы, каковыми их и считали некоторые ученые начала XVIII века. Во время отлива щупальца сжимаются, и актинии превращаются в маленькие слизистые комочки, в почти неразличимые наросты на скалах. Но все это только видимость. Актинии обладают способностью на большом для них расстоянии чувствовать приближение врага, например некоторых видов поедающих их голожаберных моллюсков. Тогда они принимают злобные оборонительные позы, угрожающе поднимая вертикально вверх извивающиеся истончившиеся щупальца. Они больно стрекаются и хищно заглатывают любую подвернувшуюся им добычу. Могут оторваться от субстрата, и тогда волна отнесет их на безопасное расстояние. А могут медленно передвигаться по твердому грунту. Они сражаются при помощи щупалец и агрессивно отстаивают свое место от актиний других видов. Эти животные способны регенерировать, восстанавливая все свое тело, возникая, как птица Феникс из пепла, если оставить неповрежденной всего 1/6 ее часть. Все это оказалось для меня, бывшего палеонтолога, неожиданным и необыкновенно увлекательным. Изучение поведения и образа жизни актиний помогло мне живо представить особенности поведения и жизни глубоководных одиночных кораллов, которые мы не можем непосредственно наблюдать в лабораторных условиях.

Капитаном нового «Витязя» был Николай Апехтин, один из самых образованных и симпатичных капитанов, плававших на наших научно-исследовательских судах. Николай владел двумя европейскими языками, был начитан и любознателен; держался с большим достоинством, заботясь о людях, а главное — его отличал высочайший профессионализм, и работать с ним было одно удовольствие.

Второй мой рейс состоялся только через три года. Я отправилась под начальством гидролога Виталия Ивановича Войтова на том же «Витязе-2» и с тем же капитаном Колей Апехтиным, но уже возглавляла свою маленькую группу.

Мне вменили в обязанность на каждой станции брать пробы фитопланктона и затем фильтровать его. Помимо того я добилась обещания, что в конце рейса специально для меня у берегов Африки будут сделаны несколько остановок для взятия образцов со дна.

Плавание с Виталием Ивановичем Войтовым запомнилось как одно из самых приятных и спокойных. Войтов, большой, благожелательный и неторопливый человек, не нервничал в экспедиции и никого не торопил. Однако работа под его начальством шла споро, своим чередом.

Примерно через месяц после отплытия из Новороссийска пересекли Атлантический океан. Временны» е пояса менялись так быстро, что мы едва успевали переставлять свои часы. Океан был непривычно тих, и мы мирно и спокойно прибыли в район работ. Он находился почти в пределах печально знаменитого Бермудского треугольника, близ того его угла, где расположено Саргассово море. Бермудский треугольник — действительно место совершенно особое. Здесь зарождаются бури и ураганы. Поэтому любого, а в особенности чувствительного к атмосферным колебаниям человека, не оставляет тревожное гнетущее чувство, подобное тому, которое испытываешь перед грозой. Но, к счастью, и в этом малоприятном районе море было абсолютно спокойное, хотя вид раскаленного темного Солнца, светившего сквозь сизую прозрачную дымку, казался зловещим.

На одном из научных коллоквиумов гидрофизики сообщили о существовании в Саргассовом море рингов — небольших кольцевых водоворотов, возникающих в результате подъема наверх фонтанчиков холодных придонных вод, несущих в верхние слои водных масс нитраты, фосфаты и всякие другие полезные для жизни фитопланктона и водорослей органические вещества. Решили проверить, не влияет ли существование в рингах беспозвоночных животных на их количество и размер. Моя коллега — Наташа Лучина, изучавшая водоросли, вылавливала сачком для гербария разные виды саргассов. А я, внимательно рассматривая поверхности их стеблей, обнаружила на них массу червей полихет, сидящих в прозрачных слизистых чехликах-домиках, крохотных брюхоногих, двустворок и юрких голожаберных моллюсков с их разноцветными папиллами. Беспозвоночные «зверики», как маленькие Кон-Тики, плавали на своих лодочках-сар гассах, и течения разносили их по всему океану. Оказалось, что немецкие ученые еще в конце XIX века ставили опыты, бросая в Саргассово море запечатанные бутылки, и наглядно показали, как раскручивались там течения, разнося бутылки неожиданно далеко — до берегов Европы и Южной Америки. Такие опыты будят воображение. Я принялась взвешивать животных, собранных в пределах рингов и вне их, сравнивать количество, размер и состав, чертить графики. Получились любопытные результаты. Действительно, в пределах рингов жизнь цвела пышнее. Зверей было больше, они были крупнее и разнообразнее. Вывод оказался моим маленьким открытием.

Рейс подходил к концу. Мы миновали Канарские острова и приблизились к берегам Африки. Наконец настала неделя, выделенная мне для дночерпательных работ в районе Канарского апвеллинга.

Что же такое апвеллинг? Как эффект вращения Земли возникают силы Кориолиса. Под их воздействием на поверхности океана в тропической зоне образуются разнонаправленные круговороты поверхностных водных масс. При этом у восточных берегов всех океанов наблюдается подъем глубинных вод в верхние слои гидросферы. Это и есть апвеллинги. Ими с океанических глубин выносятся, как и в рингах, только в гораздо больших масштабах, питательные вещества, на основе которых бурно развивается фитопланктон, служащий в свою очередь пищей зоопланктону, а последний обильно питает обитателей дна. При этом пищи может быть так много, что всю ее невозможно съесть, и в результате получаются местные заморы, зоны загнивания донной фауны, мигрирующие в зависимости от усиления или ослабления апвеллинга. Кораллы не питаются фитопланктоном. Они не переносят его обилия, так как он мешает им дышать. Эти животные поглощают кислород всей поверхностью тела, и их реснички не успевают очищать верхнюю околоротовую площадочку с щупальцами от большого количества посторонней взвеси в воде. В тех районах океана, где действуют мощные апвеллинги — Перуанский, Бенгельский, — кораллы вообще не обнаружены.

Мне помогли наладить черпак. Нашелся и человек из команды, умеющий ловко обращаться с этим орудием лова. Работать решили ночью. Светила огромная тропическая луна. Я в возбуждении работала как автомат, едва успевая отбирать пробы и сортировать непрестанно приходивший грунт, — работали мы на малых глубинах.

В следующий рейс я отправилась в 1987 году на том же «Витязе-2». Задачи рейса на этот раз были технические. Предстояло впервые опробовать знаменитые обитаемые подводные аппараты «Мир», сделанные в Финляндии по проектам, разработанным в нашем институте, и способные работать на глубинах до шести километров. В экспедиции нужен был и биолог, чтобы определять фауну, захваченную черпаками и драгами во время геологических работ, а также манипуляторами и сетками, которыми были оснащены «Миры». Начальником рейса назначен заведующий техническим сектором нашего института Вячеслав Ястребов.

На борту судна я узнала, что отряд магнитометрии возглавляет поэт Александр Городницкий, песни которого мы с упоением пели когда-то у костра в пустыне Бет-Пак-Дала. Шли с нами и геологи, изучавшие осадки в океане, — В. Шимкус и талантливый Ивор Оскарович Мурдмаа.

Выходили мы на «Витязе» на этот раз из Калининграда. Тишь и гладь стояли в проливах, по которым наш «Витязь» шел к океану. Мы прошли у самого берега мимо Киля и более мелких немецких городков и поселков, восхищаясь чистотой и ухоженностью домов, набережных, мимо садиков со стоящими в них трогательными гномиками, уточками и зайчиками. Но вот каналы пройдены. Впереди Северное море, на котором бушевал такой шторм, что лоцман отказался вести нас дальше. Однако в Лиссабоне, в гостинице, в номерах, оплаченных институтом, ждут две англичанки и немецкий ученый, приглашенные в наш рейс. И капитан Апехтин, которому и без лоцмана здесь знаком каждый подводный камень, решает сам вести корабль по расходившемуся морю. По небу стремительно несутся черные тучи с рваными светлыми краями. Темно, жутко и мрачно кругом. Ветер с визгливым свистом и воем проносится над нашим кораблем.

Но всему на свете приходит конец. В «узкостях»-проливах между Англией и французским берегом, вопреки опасениям капитана, становится намного тише. Еще более спокойной, почти штилевой оказалась погода в грозном Бискайском заливе. Как по озеру, дошли мы по нему до Лиссабона и после четырехдневной стоянки начали работы на подводных горах Тирренского моря, вблизи Корсики.

Геологи отработали черпаками три подводных поднятия: хребет Барони, горы Марсили и Маньяги, от подножия до вершин. Все три горы вулканического происхождения, имели крутые скалистые склоны и острые вершины. Надо было исхитриться и попасть черпаком точно в небольшие выемки, в которых накапливался осадок. Здесь настоящим волшебником, мастером высокого класса показал себя профессор М. В. Емельянов из Калининградского отделения нашего института. Он так ловко направлял черпаки, что почти все они приходили полными. Такая работа с черпаками, с моей точки зрения, намного превосходит возможности тралов для отлова донной фауны. Конечно, она требует большого умения и терпения. Во-первых, черпаки дают точную глубинную привязку. Во-вторых, надо признать, что трал безжалостно нарушает окружающую среду, вырывая на большом расстоянии все живое со дна, а черпак берет пробу прицельно из определенного участка. Однако черпаки не могут поймать крупных животных, и картина донного населения получается не совсем полной.

В результате выбора фауны из черпаков я получила картину распределения донных животных и, конечно, одиночных кораллов на подводных горах. Много интересного для понимания закономерностей распределения фауны в океане дало сравнение полученного материала с фауной, выловленной нами ранее на Срединно-Атлантическом хребте, в центре океана, где условия ее обитания сильно отличаются от жизни в прибрежной зоне. Таким образом, рейс оказался в научном отношении весьма интересным, а материалов набралось столько, словно работал целый биологический отряд.

Моя четвертая, и последняя, экспедиция проходила в следующем, 1988 году на судне «Академик Мстислав Келдыш», самом большом и комфортабельном из всего научно-исследовательского флота.

Начальником рейса был Ястребов. С нами опять шел Городницкий.

На этот раз мы отрабатывали уже знакомые подводные горы Тирренского моря, а также горы Ормонд и Геттисберг в Атлантическом океане, на выходе из Гибралтарского пролива. Но все внимание уделялось работам с помощью подводных аппаратов «Мир», спуск которых собирал на палубе все население корабля и становился поистине волнующим зрелищем. В глубины океана опускались три человека: командир подводного обитаемого аппарата, пилот и наблюдатель из «науки» с киноаппаратом. Помещение внутри очень тесное, люди размещались почти вплотную друг к другу. Задраивали вход. Затем с помощью большой траловой лебедки осторожно опускали на воду сферический аппарат, который тут же начинал раскачиваться даже при небольшой волне. Немедленно от борта судна к нему подходила надувная моторная лодка. С нее, изловчившись, длинным прыжком, как гимнаст, на верхнюю площадочку качающегося шара перескакивал человек в гидрокостюме для того, чтобы отцепить «Мир» от троса лебедки. Это были опасные манипуляции. Но в нашем рейсе все обошлось благополучно.

Под водой «Мир» мог проводить до 25 часов. Весь состав судна, и команда и «наука», с нетерпением ждал его возвращения, поминутно вглядываясь вдаль, в водную гладь. Наконец раздавался писк — позывные субмарины, и она всплывала на поверхность моря, иногда очень далеко от корабля, различимая ночью по светящемуся красному огоньку, своему опознавательному знаку. Корабль трогался в путь, чтобы как можно скорее поднять на палубу людей, которых сильно качало и вертело при болтании шара на поверхности. И вот дверь аппарата раздраивают, и на палубу вылезают, пошатываясь, усталые «подводники». А мы получаем долгожданные материалы — образцы пород, взятые манипулятором, животных, сидящих на них, осадок из сачка и зверей из осадка.

Благодаря «Мирам» нашим геологам впервые удалось взять в Тирренском море со склонов подводных гор послойно, снизу вверх по разрезу, образцы коренных пород с сидящими на них колониями современных и ископаемых кораллов. Манипуляторы «Миров» выколотили образцы и опустили их в специальную сетку таким образом, как это обычно делает геолог-стратиграф, работая на поверхности земли, и как на морских глубинах еще никому не удавалось. Последующее определение абсолютного возраста и видов этих кораллов позволило уже в Москве сделать интересные выводы о скорости поднятия Гибралтарского порога в течение геологического времени, об экологической обстановке, царившей в Средиземном море в далеком прошлом.

Много нового узнали мы и об образе жизни донных беспозвоночных, об их расположении по отношению к глубинным потокам, размещении на различных грунтах и на разных формах рельефа. Изучение морского дна с помощью «Миров» вскоре положило начало совершенно новой науке — подводному ландшафтоведению. Несколько лет спустя с помощью «Миров» начались поиски и изучение подводных гидротермальных источников и их специфического населения. Таким образом, работа с «Мирами» открыла совершенно новые перспективы и горизонты в науке. И я рада, что была свидетелем самых первых, самых захватывающих шагов в этом направлении.

Спасут ли трансгенные водоросли гибнущие коралловые рифы. Состояние климата на планете уже сейчас таково, что большинство кораллов к 2050 году погибнет. Ученые пытаются придумать план их спасения

Коралловые рифы гибнут у нас на руках: подогретое индустриализацией изменение климата протекает для них слишком быстро, чтобы они успели адаптироваться к новым для себя условиям. Даже если к 2050 году человечеству удастся удержать уровень содержания углекислого газа в атмосфере на том же уровне, что и сегодня, гибели большинства кораллов избежать не удастся. Поэтому ученые от размышлений о том, как предотвратить гибель кораллов, уже перешли к обсуждению плана активных действий по их сохранению. О том, как эти планы выглядят сейчас, специально для chrdk. рассказывает биолог Михаил Никитин.

На прошедшем в декабре 2017 года Европейском симпозиуме по коралловым рифам ученые со всего мира обсудили состояние кораллов и их судьбу в условиях изменения климата. Дело плохо: за последние два десятилетия каждые 6—8 лет, в периоды максимальной жары, коралловые рифы по всему миру обесцвечивались и частично гибли. Естественное восстановление рифов занимает 15—30 лет. Так что, если подобная динамика сохранится, к 2050 году большинство кораллов погибнет.

Спасать их, ограничивая выбросы углекислого газа, уже недостаточно и поздно. Достигнутый сейчас уровень содержания углекислого газа в атмосфере Земли достаточен, чтобы большинство кораллов не дожили до 2050 года. Поэтому просто оставить рифы в покое и ничего не трогать означает их потерять. Чтобы спасти кораллы, людям придется вмешаться в их жизнь: создать коралловое хозяйство — подобно лесному хозяйству, бороться с вредителями и активно заниматься восстановлением погибших рифов. Добрая половина докладов была посвящена попыткам это сделать.

Одни ученые рассказывали о поиске особо устойчивых видов кораллов и перспективах акклиматизации их в новых местах. Другие — о «коралловых питомниках», в которых они разводят «саженцы» и высаживают их на рифы. Третьи — об экспериментах по приданию устойчивости кораллам путем ускоренной эволюции, межвидового скрещивания или генной инженерии.

Обесцвеченный коралл, Окинава. Фото: The Ocean Agency / XL Catlin Seaview Survey

Каждый коралл — это сложное сообщество. Он состоит из собственно коралловых полипов (сидячие животные) и их многочисленных симбионтов. Среди последних главные — одноклеточные водоросли рода Symbiodinium, они обеспечивают 80—90% питания полипов и нужны для осаждения известкового скелета. Кроме них, на каждом коралле живут сотни видов мелких рыбок, креветок, крабов, моллюсков и разнообразных червей, тысячи видов бактерий и вирусов. Их отношения (симбиозы, конкуренция, хищничество) запутаны сложнее, чем политика на Ближнем Востоке.

Два основных участника этого симбиоза — коралловые полипы и водоросли — могут в какой-то мере обходиться друг без друга. Коралл, потерявший водоросли, питается только тем, что ему удается поймать, а охота — дело непредсказуемое. Такие кораллы живут впроголодь и проигрывают в конкуренции, но все-таки не гибнут сразу и имеют шанс найти себе новые водоросли. Symbiodinium могут свободно жить в море. Там они быстрее растут и делятся, могут переходить к половому размножению, но часто становятся чьим-то обедом. В клетках коралла Symbiodinium надежно защищены от хищников, имеют вдвое больше света (не только прямой сверху, но и отраженный от белого кораллового скелета снизу) и азотные удобрения из отходов жизнедеятельности полипа. Но коралловая «крыша» стоит недешево: водоросли отдают полипу до 90% продукции своего фотосинтеза! Поэтому водоросли время от времени сбегают на волю, а затем возвращаются к симбиозу с новым поколением кораллов.

Повышение концентрации СО₂ влияет на кораллы двумя путями. Во-первых, больше углекислого газа — кислее вода, и отложение известкового скелета требует больше энергии. Во-вторых, углекислый газ в атмосфере дает парниковый эффект и повышает температуру планеты. В самую жаркую погоду, когда вода прогревается до 29-30 градусов Цельсия, кораллы страдают от перегрева. В первую очередь жара нарушает систему фотосинтеза у водорослей-симбионтов, те начинают выделять ядовитую для коралловых полипов перекись водорода. Клетки полипов, защищаясь, выбрасывают водоросли «за борт», в результате чего коралл обесцвечивается и начинает голодать. Чем кислее вода, тем ниже устойчивость коралла ко всем стрессовым воздействиям и тем легче союзу кораллов с водорослями распасться.

Коралловый полип выбрасывает симбионтов под действием стрессовых факторов

Если температура на планете пока не вышла за пределы колебаний последних десяти тысяч лет, то углекислый газ уже достиг рекордного за 25 млн лет уровня. В принципе кораллы могут приспособиться к высокой концентрации СО₂. Например, в мезозойскую эру кораллы процветали, несмотря на то что содержание углекислого газа в атмосфере тогда было в несколько раз выше современного. Но сейчас содержание углекислого газа растет слишком быстро — на треть за столетие! — чтобы кораллы успевали приспособиться к нему естественным путем. Кораллы растут долго и приступают к размножению не раньше десятилетнего возраста, поэтому смена поколений и эволюция у них идут медленно. Устойчивость кораллового сообщества к кислотности и перегреву зависит прежде всего от водорослей. Водоросли в составе коралла тоже медленно размножаются и, соответственно, медленно эволюционируют (одно клеточное деление в 1—3 месяца), потому что коралл изымает почти всю продукцию их фотосинтеза.

Но они могут жить и просто в морской воде, размножаясь при этом быстрее. Поэтому австралийские ученые взяли симбиодиниум из кораллов и стали растить его в пробирках, постепенно повышая температуру. В пробирках поколения водорослей сменялись каждые сутки, поэтому за год эксперимента удалось поднять предельную для них температуру на три градуса. Кораллы с этими водорослями тоже оказались более устойчивы к жаре.

А биологи из Университета короля Абдаллы (Саудовская Аравия) заметили, что в Персидском заливе и в северной части Красного моря (примерно от Эйлата до Хургады) кораллы гораздо лучше переносят жару, чем их сородичи в Индийском океане. Причем эта устойчивость — «с запасом». Кораллы из Эйлата в аквариуме выдерживают температуру воды до 32 градусов, чего на их родине никогда еще не было.

Изображение: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Пересадка кораллов между разными районами Красного моря показала, что устойчивость работает только при повышенной солености воды. Соленость Персидского залива и северного Красного моря выше, чем открытых океанов. Эксперименты с пересадкой симбиодиниумов показали, что дело в них, а не в полипах или микробах. А теперь расшифрован и механизм этой устойчивости. Оказалось, что приспособленные к высокой солености линии симбиодиниума накапливают для защиты от соли особый сахар — флоридозид. Он заодно обладает антиоксидантными свойствами, благодаря чему подавляет выделение перекиси перегретыми водорослями и предотвращает обесцвечивание кораллов. Но при обычной солености водоросли предпочитают не тратить энергию на накопление флоридозида. Сейчас ученые работают над тем, чтобы генной инженерией заставить водоросли производить флоридозид в ответ на жару, а не только на соль.

Похоже, в отношениях человечества с природой наступила совершенно новая ситуация. Чтобы спасти экосистемы коралловых рифов, придется создавать и выпускать в море прошедшие искусственный отбор, гибридные, а то и трансгенные водоросли и кораллы. Для многих экологических активистов это будет тяжелый выбор.

Кстати, на этой конференции было заметно, что мировые лидеры в исследовании кораллов меняются. Если раньше это были ученые Австралии, у которых рядом Большой Барьерный риф, и американцы, работавшие в Карибском море и на Гавайях, то теперь их теснит Red Sea Research Center Университета короля Абдаллы. Этот очень молодой (открыт в 2008) и один из богатейших университетов мира активно переманивает к себе хороших ученых отовсюду.

Россию на симпозиуме представляла группа под руководством Вячеслава Иваненко с кафедры зоологии беспозвоночных МГУ, изучающая рачков-паразитов кораллов. Ее работы вскрывают огромное разнообразие населения коралловых рифов: почти на каждом изучаемом виде кораллов живут десятки своих уникальных видов мелких ракообразных, а всего их, вероятно, десятки тысяч. Накапливаются данные, что эти рачки могут переносить возбудителей болезней кораллов, подобно тому как комары на суше переносят малярию. Для страдающих от жары и обесцвечивания кораллов распространение заразных болезней часто становится «последней каплей», приводящей к гибели. Поэтому для охраны рифов нужно знать видовой состав живущих на кораллах рачков, и наш доклад вызвал большой интерес. Хотя финансирование нашей группы (в основном от Российского фонда фундаментальных исследований) намного меньше, чем у зарубежных коллег, его хватило на экспедиции на рифы Вьетнама и Мальдив и участие в этом симпозиуме.

 Михаил Никитин

Теги

БиотехнологииБиологияИзменение климатаРоссийская наукаЭкология

Снаряды, кораллы, бабочки, Национальный музей Бразилии (цифровая реставрация) — HiSoUR История культуры

На выставке «Снаряды, кораллы, бабочки», площадью 350 квадратных метров, около 2 тысяч беспозвоночных. Проект активизации работы выставки был направлен на сохранение и распространение коллекций и процессов, связанных с недавними исследованиями в области энтомологии (наука, изучающая насекомых) и беспозвоночных, с выделением наиболее актуальных примеров бразильской и зарубежной фауны, которые являются частью коллекции Национальный музей Федерального университета Рио-де-Жанейро.

Выставка «Ракушки, кораллы, бабочки» является постоянной экспозицией отделов беспозвоночных и энтомологии. Первым существенным изменением было перенести выставку в эти две большие галереи, удвоив пространство. Второе — это капитальный ремонт музеографии. Все экспозиции и все было сделано специально для этой выставки, и у нас есть учителя, чтобы отделить коллекцию и продезинфицировать. Это практически все оригинальное, чрезвычайно деликатный материал для ухода, разделения и восстановления.

Большинство экспонатов на выставке — это действительно животные, которые живут в природе и сохраняются благодаря специальной научной обработке. Среди экспонатов, которые не являются реальными, точная копия гигантского кальмара, крупнейшего беспозвоночного в мире, стоит на 8,62 метра и очаровывает посетителей выставки. Еще одна достопримечательность, которая очаровывает посетителей, особенно детей, — это «сад бабочек», огромное витринное окно с 1400 точными копиями бабочек, которые образуют желтое облако. В этом случае необходимость использовать подделки возникла из-за хрупкости тел, которые не давали им повеситься в музее.

Среди новинок — точная копия гигантского кальмара в натуральную величину, увеличенное воспроизведение двух микроскопических насекомых и художественная инсталляция с изображением панапаны — синхронного полета стада бабочек. Еще одна изюминка — это 27 ящиков для насекомых, где жуки и бабочки являются отличной визуальной привлекательностью. Общая стоимость восстановления этих выставок составила 500 тысяч долларов, полученная через Caixa Econômica Federal, CNPq и Ассоциацию Amigos do Museu Nacional (SAMN).

В настоящее время Национальный музей является частью академической структуры Федерального университета Рио-де-Жанейро и хранит самую большую коллекцию естествознания и антропологии в Южной Америке. Произведения, составляющие выставки, открытые для публики, являются частью 20 миллионов экспонатов в сохранившихся научных коллекциях и изучены отделами антропологии, ботаники, энтомологии, геологии и палеонтологии, беспозвоночных и позвоночных животных.

Выставка «Раковины, кораллы, бабочки» является частью Программы стратегического возрождения Национального музея, которая учитывает важность учреждения на бразильской культурной сцене, что демонстрируется значительным посещением 300 тысяч человек в год, и для того, чтобы служить ориентиром в области естественных наук и антропологических интересов, представляющие интерес для бразильских и зарубежных исследователей.

Восстановление пространства и восстановление коллекции
Проект активизации работы выставки был направлен на сохранение и распространение коллекций и процессов, связанных с последними исследованиями в области энтомологии и беспозвоночных, с выделением наиболее актуальных примеров бразильской и зарубежной фауны, составляющих коллекцию. Национального музея Федерального университета Рио-де-Жанейро. Акцент был сделан на аспектах соответствующих природных местообитаний, истории исследований, проводимых на предмете и его связи с окружающей средой в современных обществах.

Выставка «Оболочки, кораллы, бабочки» состоит из семи последовательных модулей, которые представлены в соответствии с биологией, анатомией, географическим распределением, средой обитания, научной и экономической значимостью и изменчивостью (морфологическим и хроматическим разнообразием) видов. Рассматривалось представление более известных экземпляров, но также и самых редких, самых любопытных и / или самых красивых.

Академическое кураторство (подбор коллекций, концепций, пояснительных текстов, диаграмм, карт и легенд) выпало на долю профессоров из отделов энтомологии и беспозвоночных Национального музея. С этой целью было восстановлено новое пространство, состоящее из двух больших галерей площадью 350 м²: покраска стен, восстановление каркасов и полов, установка тепловых завес. Это непрерывное выставочное пространство и широкая перспектива двух галерей позволили использовать более смелые музеографические средства массовой информации, обеспечивая большую видимость выставки.

Коллекция была очищена, поддержана и собрана Сектором музееведения (SEMU), который также разработал музеографический проект совместно с контрактным дизайнерским бюро. Последний отвечал за графический проект, завершающий выставку.

Выставочный проект состоит из: проекта освещения для комнат и витрин, создание 27 новых экспонентов, 9 горизонтальных, 15 вертикальных витрин и еще 3 крупных экспонента (8 х 4,50 мтс), 27 энтомологических боксов, 4 тотема для биомов, 6 тотемов с видео и видео связанные с модулями (Porífera, Cnidários, Malacologia, Echinoderms, Crustaceans, Arachnology and Entomology), 1 искусственная бабочка (6,5 м в высоту), 1 большая витрина для гигантского краба (оригинальная восстановленная часть), 2 таблицы с схематическими диаграммами эволюционной история видов (кладограммы), реплики насекомых (в больших размерах), реплики гигантского кальмара, кроме панелей с информативными текстами.

Отделы беспозвоночных и энтомологии
Отдел энтомологии Национального музея возник в 1842 году как один из секторов бывшей зоологической секции и с 1916 года получил статус Лаборатории общей и сельскохозяйственной энтомологии. В 1971 году он был признан кафедрой Федерального университета Рио-де-Жанейро. (UFRJ). Его коллекция сегодня насчитывает около пяти миллионов экземпляров, являясь одним из основных справочных центров по изучению энтомологической фауны Южной Америки. Один из самых важных исследователей, прошедших через кафедру, профессор Хосе Кандидо де Мело Карвальо, когда директор музея открыл первую постоянную выставку насекомых в 1960 году.

Происхождение Отдела Беспозвоночных связано с работой первопроходцев-натуралистов в Бразилии, которые в середине 19-го века уже находились в офисах Национального музея, объединяя Зоологическую секцию. В 1971 году его начали признавать одним из департаментов UFRJ, занимающимся исследованиями, преподаванием и распространением знаний и способствующим формированию нескольких поколений студентов. Его научные коллекции нескольких групп беспозвоночных, особенно морских губок, клинариев, иглокожих, моллюсков, ракообразных и паукообразных, являются одними из самых важных в мире, собирая тысячи экземпляров, особенно бразильской морской, наземной и водной фауны. сладкий, и служить постоянным источником данных для исследований в области биоразнообразия в Бразилии.

Национальный музей в Рио-де-Жанейро
Национальный музей, связанный с Федеральным университетом Рио-де-Жанейро (UFRJ), является старейшим научным учреждением в Бразилии, которое до сентября 2018 года считалось одним из крупнейших музеев естественной истории и антропологии в Северной и Южной Америке. Он расположен в парке Кинта-да-Боа-Виста, в городе Рио-де-Жанейро, и устанавливается во дворце Сан-Кристовау.

Museu Nacional / UFRJ является частью Министерства образования. Это старейшее научное учреждение в Бразилии и самый большой музей естественной истории и антропологии в Латинской Америке. Основанная Д. Жуаном VI 6 июня 1818 года и первоначально находившаяся в Кампо-де-Сант-Анна, она служила стране для содействия культурному и экономическому развитию страны.

Первоначально названный Museu Real, он был включен в Universidade do Brasil в 1946 году. В настоящее время Музей является частью академической структуры Universidade Federal do Rio de Janeiro. Музей, расположенный в Paço de São Cristóvão с 1892 года — резиденция бразильской императорской семьи до 1889 года — придал ему выдающийся характер по сравнению с другими учреждениями этого района. Это то же самое место, где королевская семья жила так много лет (где родился Д. Педро II и состоялось первое Республиканское конституционное собрание), и сегодня является связующим звеном между памятью и научным производством.

В Национальном музее хранится обширная коллекция, насчитывающая более 20 миллионов предметов, в том числе некоторые из наиболее важных записей бразильской памяти в области естественных и антропологических наук, а также широкий и разнообразный набор предметов из разных регионов планеты, или производится древними народами и цивилизациями. Сформированная в течение более двух столетий благодаря коллекциям, раскопкам, обменам, приобретениям и пожертвованиям, коллекция была разделена на коллекции геологии, палеонтологии, ботаники, зоологии, биологической антропологии (включая остатки скелета Лузии в этом ядре), самого старого человека. ископаемые в америке), археология и этнология. Это было главной основой для исследований, проводимых академическими отделами музея, которые развивают деятельность во всех регионах страны и в других частях света, включая Антарктический континент. Это одна из крупнейших библиотек, специализирующаяся на естественных науках в Бразилии, с более чем 470 000 томов и 2400 редких работ.

Сообщества коралловых рифов. Бегство от одиночества

Сообщества коралловых рифов

Кораллы, мшанки, губки — это лишь немногие из числа тех беспозвоночных животных, которые формируют в высшей степени своеобразные сообщества организмов, укрытые от глаз непосвященного в синих безднах владений Нептуна. В своей книге «Леса моря» Дж. Куллидж так описывает один из уголков морского дна в прибрежной зоне Атлантического океана: «…небольшие локальные поселения беспозвоночных животных соединяются, образуя простирающийся на многие километры мегаполис из трубок, тоннелей и узких трещин в толще грунта, которые также постепенно обживаются различными организмами». Обратите внимание на слово «мегаполис». И в самом деле, за миллионы лет своего существования придонные беспозвоночные создали из материала своих отмирающих тел нечто вроде гигантских подводных городов, идеально приспособленных для существования последующих поколений самих строителей, а также множества прочих животных, находящих надежные укрытия и обильное пропитание в запутанных лабиринтах этого «рукотворного» ландшафта. Что же касается главных действующих лиц, веками осуществляющих столь грандиозную строительную деятельность, то среди них первое место должно быть по праву отведено так называемым мадрепоровым кораллам, которые, бесспорно, вносят наиболее внушительный вклад в создание совершенно особой экологической среды, именуемой сообществами коралловых рифов.

Поражающие воображение примеры строительной деятельности крошечных «несмышленых» созданий можно отыскать и в нашем привычном мире планетарной суши. Например, в Центральной Африке надземные части жилищ насекомых-термитов возносятся на 7–8 метров в высоту. Масса такого термитника составляет свыше 10 тонн, существует он порой более 100 лет, а освободить от него осваиваемое людьми пространство можно лишь при помощи динамита. Но даже эти весьма внушительные сооружения не идут ни в какое сравнение с теми, что создаются в тропических морях мадрепоровыми кораллами. «Даже самый маленький атолл, — пишет Д. Айзекс в коллективной монографии „Океан“, — намного превосходит любое из величайших строительных чудес, созданных человеком, а крупный атолл по своей фактической массе примерно равен всем постройкам человека, существующим на сегодняшний день».

Вероятно, эти параллели между плодами деятельности термитов и человека, с одной стороны, и коралловых полипов, с другой, далеки от научной строгости. И в самом деле, термиты и люди созидают нечто отличное от себя самих, тогда как кораллы — свое собственное тело. Ибо известковая толща кораллового рифа — это не что иное, как сросшиеся воедино мириады скелетов, большинство из которых принадлежит уже погибшим «особям»-полипам, и лишь немногие поддерживают маленькие, не более наперстка, тельца ныне живущих членов колонии. Может быть, коралловые рифы правильнее было бы сравнивать с такими продуктами органической жизни, как, скажем, огромные каменные подушки-строматолиты, выступающие над поверхностью моря у северо-западного побережья Австралии. Эти строматолиты — не что иное, как плотно спрессованные массы живых и уже отмерших цианобактерий, вот уже свыше 2 миллиардов лет принимающих активное участие в формировании геологического лика Земли.

1.4. Организация на уровне сообщества

1.4. Организация на уровне сообщества
Из материала предыдущего раздела вытекает, что составные части экосистем взаимосвязаны между собой и действуют как бы по единому плану. Другими словами, в экосистемах имеет место организация, наподобие того, как она существует в

Сообщества хищных. (Собачьи)

Сообщества хищных. (Собачьи)
В книге, посвященной биологическому значению агрессии, К. Лоренц (Lorenz, 1965) указывал на волка, этот символ агрессивности, который после приручения его чрезвычайно привязывается к своему злейшему врагу — человеку. Роль агрессии в установлении

ПРИРОДНЫЕ СООБЩЕСТВА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. РАСТИТЕЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА

ПРИРОДНЫЕ СООБЩЕСТВА
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. РАСТИТЕЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА
1. Экология – это наука, изучающая:A. Растительный мирБ. Животный мирB. Неживую природуГ. Условия обитания живых организмов и их взаимовлияние друг на друга2. Биотические факторы – это:A. СветБ. Воздушная

9. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА

9. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА
Рассматривая возникновение современного человека как результат биологической и социальной эволюции, мы обязаны затронуть ключевой вопрос происхождения механизма скоротечного развития мозга. За невиданно небольшой период времени

Реликтовые микробные сообщества

Реликтовые микробные сообщества
В реконструкции древнейших этапов развития микробной жизни большую роль играют исследования современных реликтовых микробных сообществ. Некоторые из них, как недавно выяснилось, могут существовать в полном отрыве от всей остальной

ГЛАВА 14 Четвертичный период (антропоген): Великое оледенение. Ледниковая теория. Перигляциальные сообщества и мамонтовая фауна

ГЛАВА 14
Четвертичный период (антропоген): Великое оледенение. Ледниковая теория. Перигляциальные сообщества и мамонтовая фауна
Четвертичный период, или антропоген, — самый последний отрезок кайнозоя, начавшийся около 2 млн лет назад. Наиболее существенная черта этого

Среди рифов и мифов

Среди рифов и мифов
— Рифы! — хрипло заорал впередсмотрящий и вжался в дно своей бочки. Бриг кренился. Фок-мачта рухнула, оборвав оба кливера. Лишь клочья грот-брамселя и грот-бом-брамселя еще трепетали на грот-мачте. Капитан уже не вглядывался в залитую водой подзорную

ПРИРОДА СООБЩЕСТВА НАСЕКОМЫХ: ПРОГРАММЫ И ПОЛЯ

ПРИРОДА СООБЩЕСТВА НАСЕКОМЫХ: ПРОГРАММЫ И ПОЛЯ
В биологии сообщества насекомых традиционно рассматриваются как единый организм или даже как некий суперорганизм. Эдвард О. Уилсон, исследовавший поведение общественных насекомых, а впоследствии ставший одним из

СЛОЖНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СООБЩЕСТВА

СЛОЖНОСТЬ И СТАБИЛЬНОСТЬ СООБЩЕСТВА
До начала 1970-х годов было распространено мнение, что чем выше сложность сообщества, тем выше его стабильность (см. «Равновесие»). Сложность в данном случае, грубо говоря, означает количество видов и степень связи между ними. Прямая

Тест по биологии Развитие жизни на Земле.

Систематические группы организмов для 5 класса — Тестирование

Тест по биологии 5 класс жизнь организмов на планете земля с ответами

Тест по биологии Развитие жизни на Земле. Систематические группы организмов для 5 класса с ответами. Тест включает 2 варианта, в каждом по 9 заданий.

Вариант 1

А1. Жизнь на планете Земля зародилась

1) на суше
2) в океане
3) в пустыне
4) в лесу

А2. Пятьсот миллионов лет назад на Земле обитали

1) птицы
2) динозавры
3) мамонты и саблезубые тигры
4) медузы, кораллы и моллюски-трилобиты

А3. Древние земноводные — стегоцефалы — произошли от древних

1) рыб
2) многоножек
3) динозавров
4) пауков

А4. Залежи каменного угля в каменноугольном периоде образованы древними

1) цветковыми растениями
2) морскими водорослями
3) мхами
4) папоротниками, хвощами и плаунами

А5. Динозавры являются группой древних

1) рыб
2) птиц
3) пресмыкающихся
4) насекомых

А6. От древних пресмыкающихся произошли

1) моллюски и рыбы
2) древние земноводные
3) пауки и многоножки
4) млекопитающие

А7. Наука, изучающая многообразие и классификацию организмов, называется

1) систематика
2) цитология
3) физиология
4) анатомия

А8. Наименьшей единицей систематики животных яв­ляется

1) класс
2) семейство
3) род
4) вид

В1. Выберите Три правильных ответа. Царства живой природы

1. Растения
2. Животные
3. Насекомые
4. Птицы
5. Бактерии
6. Папоротники

Вариант 2

А1. Жизнь на Земле возникла

1) 1 000 лет назад
2) 1 млн лет назад
3) 3,5 млрд лет назад
4) 5,5 млрд лет назад

А2. Первые леса на суше были образованы

1) водорослями
2) мхами
3) папоротниками, хвощами и плаунами
4) цветковыми растениями

А3. Период, в который динозавры особенно процветали

1) юрский
2) девонский
3) пермский
4) четвертичный

А4. Динозавры вымерли примерно

1) 100 тыс. лет назад
2) 1 млн лет назад
3) 65 млн лет назад
4) 2 млрд лет назад

А5. «Ужасный ящер» переводится на греческий как

1) мамонт
2) динозавр
3) фороракос
4) стегоцефал

А6. От древних пресмыкающихся произошли

1) древние рыбы
2) земноводные
3) насекомые
4) птицы

А7. Группа особей, сходных по строению и жизнедеятельности, дающих плодовитое потомство и обитающих на одной территории, называется

1) царство
2) семейство
3) вид
4) род

А8. Наибольшая систематическая группа растений на­зывается

1) царство
2) вид
3) род
4) семейство

В1. Выберите Три правильных ответа. Царства живой природы

1. Грибы
2. Рыбы
3. Мхи
4. Животные
5. Растения
6. Папоротники

Ответы на тест по биологии Развитие жизни на Земле. Систематические группы организмов для 5 класса
Вариант 1
А1-2
А2-4
А3-1
А4-4
А5-3
А6-4
А7-1
А8-4
В1. 125
Вариант 2
А1-3
А2-3
А3-1
А4-3
А5-2
А6-4
А7-3
А8-1
В1. 145

Тест по биологии Развитие жизни на Земле. Систематические группы организмов для 5 класса с ответами. Тест включает 2 варианта, в каждом по 9 заданий.

А1. Жизнь на планете Земля зародилась

1) на суше
2) в океане
3) в пустыне
4) в лесу

А2. Пятьсот миллионов лет назад на Земле обитали

1) птицы
2) динозавры
3) мамонты и саблезубые тигры
4) медузы, кораллы и моллюски-трилобиты

А3. Древние земноводные — стегоцефалы — произошли от древних

1) рыб
2) многоножек
3) динозавров
4) пауков

А4. Залежи каменного угля в каменноугольном периоде образованы древними

1) цветковыми растениями
2) морскими водорослями
3) мхами
4) папоротниками, хвощами и плаунами

А5. Динозавры являются группой древних

1) рыб
2) птиц
3) пресмыкающихся
4) насекомых

А6. От древних пресмыкающихся произошли

1) моллюски и рыбы
2) древние земноводные
3) пауки и многоножки
4) млекопитающие

А7. Наука, изучающая многообразие и классификацию организмов, называется

1) систематика
2) цитология
3) физиология
4) анатомия

А8. Наименьшей единицей систематики животных яв­ляется

1) класс
2) семейство
3) род
4) вид

В1. Выберите Три правильных ответа. Царства живой природы

1. Растения
2. Животные
3. Насекомые
4. Птицы
5. Бактерии
6. Папоротники

Насекомые 4.

Biologyedu. ru

14.02.2019 18:10:39

2019-02-14 18:10:39

Источники:

Https://biologyedu. ru/2021/09/26/test-po-biologii-razvitie-zhizni-na-zemle-sistematicheskie-gruppy-organizmov-dlya-5-klassa/

Тест по биологии Жизнь организмов на планете Земля 5 класс » /> » /> .keyword { color: red; }

Тест по биологии 5 класс жизнь организмов на планете земля с ответами

Тест по биологии Жизнь организмов на планете Земля 5 класс. Тест включает два варианта, в каждом по 7 заданий.

Вариант 1

1. Вырубка лесов, осушение болот и распашка полей являются фактором

1) биотическим
2) абиотическим
3) антропогенным
4) физическим

2. Круглый год тепло и выпадают обильные дожди в природной зоне

1) смешанных и широколиственных лесов
2) влажных тропических лесов
3) саванн
4) пустынь

3. Только в Евразии обитает

1) выхухоль
2) лама
3) пингвин
4) ленивец

4. В Антарктиде живут

1) страусы
2) белые медведи
3) пингвины
4) бамбуковые медведи

5. Установите соответствие между материком и животными, которые на нем обитают.

ЖИВОТНЫЕ

А) зебра
Б) росомаха
В) панда
Г) горилла
Д) бегемот
Е) бурый медведь

МАТЕРИКИ

1) Евразия
2) Африка

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

6. Установите соответствие между материками и растениями, которые на них обитают.

РАСТЕНИЯ

А) баобаб
Б) секвойя
В) эвкалипт

МАТЕРИКИ

1) Австралия
2) Африка
3) Северная Америка

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

7. Выберите Три организма, обитающих на морском дне.

1) мидии
2) камбала
3) акула
4) скат
5) рыба удильщик
6) рак-отшельник

Вариант 2

1. Строительство плотин, дорог и городов является фактором

1) физическим
2) абиотическим
3) биотическим
4) антропогенным

2. Самым богатым природным сообществом Земля является

1) тайга
2) смешанный лес
3) саванна
4) влажный тропический лес

3. В прибрежных районах Антарктиды можно встретить

1) рис и бамбук
2) мхи и лишайники
3) секвойю и кедр
4) эвкалипт и баобаб

4. В Антарктиде живут

1) пираньи
2) белые медведи
3) морские леопарды
4) северные олени

5. Установите соответствие между материком и животными, которые на нем обитают.

ЖИВОТНЫЕ

А) жираф
Б) кенгуру
В) утконос
Г) горилла
Д) лев
Е) сумчатый медведь — коала

МАТЕРИКИ

1) Австралия
2) Африка

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

6. Установите соответствие между материками и растениями, которые на них обитают.

РАСТЕНИЯ

А) ананас
Б) вельвичия
В) эвкалипт

МАТЕРИКИ

1) Австралия
2) Африка
3) Южная Америка

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

7. Выберите Три морских организма, ведущих прикрепленный образ жизни.

1) мидии
2) дельфин
3) устрицы
4) пескожил
5) водоросли
6) рак-отшельник

Ответы на тест по биологии Жизнь организмов на планете Земля 5 класс
Вариант 1
1-3
2-2
3-1
4-3
5. А2 Б1 В1 Г2 Д2 Е1
6. А2 Б3 В1
7-245
Вариант 2
1-4
2-4
3-2
4-3
5. А2 Б1 В1 Г2 Д2 Е1
6. А3 Б2 В1
7-135

Тест по биологии Жизнь организмов на планете Земля 5 класс. Тест включает два варианта, в каждом по 7 заданий.

1. Вырубка лесов, осушение болот и распашка полей являются фактором

1) биотическим
2) абиотическим
3) антропогенным
4) физическим

2. Круглый год тепло и выпадают обильные дожди в природной зоне

1) смешанных и широколиственных лесов
2) влажных тропических лесов
3) саванн
4) пустынь

3. Только в Евразии обитает

1) выхухоль
2) лама
3) пингвин
4) ленивец

4. В Антарктиде живут

1) страусы
2) белые медведи
3) пингвины
4) бамбуковые медведи

5. Установите соответствие между материком и животными, которые на нем обитают.

ЖИВОТНЫЕ

А) зебра
Б) росомаха
В) панда
Г) горилла
Д) бегемот
Е) бурый медведь

МАТЕРИКИ

1) Евразия
2) Африка

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

6. Установите соответствие между материками и растениями, которые на них обитают.

РАСТЕНИЯ

А) баобаб
Б) секвойя
В) эвкалипт

МАТЕРИКИ

1) Австралия
2) Африка
3) Северная Америка

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

7. Выберите Три организма, обитающих на морском дне.

1) мидии
2) камбала
3) акула
4) скат
5) рыба удильщик
6) рак-отшельник

Установите соответствие между материком и животными, которые на нем обитают.

Biologyedu. ru

30.08.2020 16:05:04

2020-08-30 16:05:04

Источники:

Https://biologyedu. ru/2020/04/05/test-po-biologii-zhizn-organizmov-na-planete-zemlya-5-klass/

Контрольная работа по теме «Жизнь организмов на планете Земля», арева | Тест по биологии (5 класс) на тему: | Образовательная социальная сеть » /> » /> .keyword { color: red; }

Тест по биологии 5 класс жизнь организмов на планете земля с ответами

2) растения и минеральные соли; 4) животные и растения.

А6. К светолюбивым растениям относят:

1) ландыш; 3) чернику;

2) подсолнечник; 4) кислицу.

А7. Плоды одуванчика распространяются:

1) белками; 3) ветром;

2) водой; 4) муравьями.

А8. В природном сообществе растения обычно выполняют функцию:

1) производителя; 3) «разлагателя»;

2) потребителя; 4) хищника.

А9. Природная зона, занимающая самую большую территорию в России:

1) тундра; 3) пустыня;

2) степь; 4) тайга.

А10. Верблюжья колючка произрастает в:

1) смешанных лесах; 3) тундре;

2) пустынях; 4) широколиственных лесах.

А11. На каком рисунке изображён эвкалипт?

А12. Между позициями первого и второго столбцов приведённой ниже таблицы имеется

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1) океан; 2) местный вид; 3) море; 4) планктон.

В1. Кто обитает в степи? Выберите три верных ответа.

В2. Установите соответствие между характеристикой и средой обитания, которой она соответствует. Для этого к каждому из первого столбца подберите элемент второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДЫ ОБИТАНИЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ

А) Содержатся различные минеральные соли, но

Мало кислорода и солнечного света.

Б) Отсутствие света, нет резких колебаний 1) Водная

Температуры, водой вполне обеспечена.

В) В этой среде обитают кувшинки, раки, рыбы, 2) Почвенная

Г) Температура мало меняется в течение суток

И сезонов, причём она плюсовая (+4…+25 0 С).

Д) В этой среде можно обнаружить корни растений,

Личинки жуков, простейшие, грибы и бактерии.

В3. Установите соответствие между характеристикой и зоной морей и океанов, которой она соответствует. Для этого к каждому из первого столбца подберите элемент второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

ХАРАКТЕРИСТИКА ЗОНЫ МОРЕЙ И ОКЕАНОВ ЗОНЫ МОРЕЙ И ОКЕАНОВ

А) Здесь обитают прикреплённые организмы – мидии,

Б) Обитатели этой зоны имеют обтекаемое тело и

Мощные мышцы, позволяющие развивать быструю 1) Мелководья

В) В этой зоне находятся богатые «планктонные пастбища». 2) Открытая вода

Г) На песчаном дне этой зоны видны маленькие холмики

С круглыми отверстиями на вершине, ведущими в норке

Где живёт морской червь пескожил.

Д) Здесь живут рыбы, прячущиеся на дне и возле дна – камбала,

С1. Почему антропогенный фактор часто считают фактором угрозы для природы?

С2. Объясните, почему круговорот веществ считают главным условием существования природного сообщества.

Контрольная работа по теме «Жизнь организмов на планете Земля»

А1. В наибольшей степени подвержены воздействию температурных колебаний и силы

1) водной среды; 3) организменной среды;

2) наземно-воздушной среды; 4) почвенной среды.

А2. Среда обитания медведки:

1) наземно-воздушная; 3) почвенная;

2) организменная; 4) водная.

А3. Среда обитания мидии:

1) наземно-воздушная; 3) почвенная;

2) водная; 4) организменная.

А4. К факторам неживой природы относятся:

1) вода и ветер; 3) бактерии и лишайники;

2) растения и животные; 4) животные и грибы.

А5. К факторам живой природы относятся:

1) количество опылителей; 3) давление и ветер;

2) свет и тепло; 4) вода и минеральные соли.

А6. К тенелюбивым растениям относят:

1) кукурузу; 3) кислицу;

2) лиственницу; 4) акацию.

А7. Плоды дуба распространяются:

1) водой; 3) белками;

2) ветром; 4) бабочками.

А8. В природном сообществе животные обычно выполняют функцию:

1) «разлагателя»; 3) производителя»;

2) паразита; 4) потребителя.

А9. Самое бедное разнообразие живых организмов свойственно:

1) Австралии; 3) Евразии;

2) Африке; 4) Антарктиде.

А10. Рысь обитает в:

1) лесостепях; 3) пустынях;

2) тайге; 4) областях с высотной поясностью.

А11. На каком рисунке изображён выхухоль?

А12. Между позициями первого и второго столбцов приведённой ниже таблицы имеется

Какое понятие следует вписать на место пропуска в этой таблице?

1) рысь; 2) кувшинка; 3) ковыль; 4) бурый медведь.

В1. Кто обитает в пустыне? Выберите три верных ответа.

1) Ушастая круглоголовка

2) Верблюжья колючка

В2. Установите соответствие между характеристикой и средой обитания, которой она соответствует. Для этого к каждому из первого столбца подберите элемент второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДЫ ОБИТАНИЯ СРЕДА ОБИТАНИЯ

А) К числу обитателей этой среды относится

И человек. 1) Наземно-воздушная

Б) Характеризуется обилием воздуха, солнечного

Света. 2) Организменная

В) Эта среда очень сильно различается по

Г) Среди обитателей этой среды различают

Полезных симбионтов и паразитов, а организм

В котором они живут, называют хозяином.

Д. Эта среда характерна для заразихи,

Гриба-трутовика, кишечной палочки.

В3. Установите соответствие между характеристикой и природной зоной, которой она соответствует. Для этого к каждому из первого столбца подберите элемент второго столбца. Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНАЯ ЗОНА

А) Расположена возле Северного

Полярного круга. 1) Тундра

Б) Значительная часть этой зоны сильно

Изменена человеком. 2) Степь

В) Растительный покров в основном представлен

Мхами и лишайниками, из животных обитают

Песцы, лемминги, полярные совы.

Г) Эта зона граничит с самой обширной природной зоной

Д) Здесь обитают сайгаки, журавль-красавка,

Растут полынь, тюльпаны.

С1. Поясните, как вы понимаете выражение «разумная деятельность человека».

С2. Как химические вещества перемещаются из неживой природы в живую и обратно?

Впишите в таблицу цифры выбранных ответов.

Nsportal. ru

29.11.2017 19:59:37

2017-11-29 19:59:37

Источники:

Https://nsportal. ru/shkola/biologiya/library/2018/02/03/kontrolnaya-rabota-po-teme-zhizn-organizmov-na-planete-zemlya-i

Палеоэкспресс. Остановка «Юрский период»

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Леонова М.И. 1

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №1» г. Реутов МО

Боровкова Л.Ю. 1

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №1», г. Реутов, Московская область

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

1. Введение. За 4,5 млрд лет наша планета прошла долгий и разнообразный путь развития. Если представить этот путь как один земной год, человечеству в этом периоде времени будут отведены последние секунды последней минуты последнего часа последнего месяца года[4].

Мы очень молоды и малы по сравнению с нашей планетой, но разум, жажда познания и накопленные веками знания дают нам возможность пытаться заглянуть в далекое прошлое планеты и даже прикоснуться к нему руками.

Геологические и палеонтологические исследования это не только удовлетворение простой любознательности, свойственной человеку разумному, но и необходимость познания устройства нашей планеты, в том числе ее прошлого для успешного функционирования в настоящем и для прогнозирования будущего.

Палеонтология – это наука, изучающая ископаемые организмы (фоссилии) прошлых геологических эпох. Произошло название от греческих слов: palaios – древний; on, ontos – существо; logos – учение[6]. Цель палеонтологии – изучение органического мира Земли во времени и в пространстве. Задачи палеонтологии: изучение биологического разнообразия; установление относительного возраста горных пород по органическим остаткам, заключенных в них; реконструкция органического мира прошлых геологических эпох.

Геологическая история нашей планеты делится на пять крупных этапов развития, получивших названия эр — архейской, протерозойской, палеозойской, мезозойской и кайнозойской, в которой мы живем и сейчас. Последние три состоят из периодов. В архейской эре примерно 3,6 млрд лет назад началась органическая эволюция Земли[1].

Мною была собрана небольшая палеонтологическая коллекция: в Касимовском районе Рязанской области, г. Елатьма, левый берег реки Оки; в Битцевском парке города Москвы, русло реки Городня; в микрорайоне Сабурово города Москвы, правый берег реки Москвы.

Большая часть коллекции (примерно80%) это образцы, собранные в Рязанской области, на левом берегу реки Оки, в г. Елатьма, поэтому именно они будут основой реконструкции.

2. Гипотеза.

Визуальный анализ коллекции позволил мне предположить, что образцы являются фоссилиями морских беспозвоночных, которые, исходя из видового состава, при жизни были обитателями шельфовой зоны морской экосистемы юрского периода мезозойской эры.

Если под словом «окаменелость» подразумеваются именно окаменевшие остатки древних организмов, то фоссилиями могут быть также отпечатки тел древних организмов, всевозможные продукты их жизнедеятельности, например, норы, различные постройки, следы хождения и ползания и даже пищеварительные отходы.

3. Цель работы – систематизация образцов собранной коллекции на предмет определения систематической принадлежности, установления эры и периода, выполнение рисунка-реконструкции определенной в ходе работы экосистемы.

Средства. Для определения палеонтологических образцов используется: специальная литература (см. список литературы), микроскопическое исследование, в том числе фотографии, сделанные цифровым микроскопом;

сравнительный анализ с образцами экспозиции Государственного геологического музея РАН им. В.И.Вернадского.

Для более достоверной реконструкции и фотографий использованы кораллы, мшанки, иглокожие (морские лилии, морские ежи), губки из коллекции музея.

4. Процентный состав фоссилий морских беспозвоночных в коллекции.

В образцах, собранных мною, обнаружены и использованы для проекта: брахиоподы, гастроподы, двустворчатые моллюски, аммониты, белемниты, черви, биоглифы.

5. Описание типов и установление систематической принадлежности образцов. Получившаяся экосистема содержит следующих беспозвоночных.

Губки. Одним из основных признаков губок является наличие своеобразной, присущей только данным животным системы каналов, пронизывающих их тело. Основу скелета губок составляют спикулы (иголочки). Скелет губок может быть минеральный, органический или смешанный. Только минеральный скелет позволяет губкам сохраняться в ископаемом состоянии.

Губка Pachyascus lopatinensis, Губка Chaetetes radians,

окрестности г.Москва МО, с. Мячково, коллекция ГГМ РАН

Кишечнополостные. Кораллы. Это самые примитивно устроенные среди настоящих многоклеточных, исключительно водные животные. Кораллы используются при реконструкции палеогеографических условий осадконакопления. Огромна роль кораллов и в породообразовании. Рифовые постройки кораллов становились коралловыми известняками, некоторые из них являются ловушками нефти и газа[7].

Четырехлучевые кораллы, МО, д. Лужки, коллекция ГГМ РАН

Кольчатые черви. Это одиночные обитатели морских, пресноводных водоемов и живущие в наземных условиях. Тело сегментировано. Хорошо развита пищеварительная, половая, мышечная, нервная, кровеносная, выделительная и дыхательная система. Следы ползания червей и поедания грунта называют биоглифами.

Биоглифы по двустворчатому моллюску. Червь по аммониту (найден всего один экземпляр, в диаграмме не учитывается).

Образцы найдены мною в г.Елатьме, левый берег р.Оки.

Биоглифы. Образец найден мною в мкрн. Сабурово, Москва, правый берег р.Москвы.

Мшанки. Исключительно колониальные животные, прикрепленные, иногда подвижные обитатели нормальноморских, солоноватых и опресненных водоемов.

Колонии мшанок кустистые, массивные, сетчатые (веерообразные, спиральные и др.), обрастающие. Известковый состав скелета характерен для морских мшанок, а органический – для пресноводных мшанок. Мшанки имеют значение для палеогеографических реконструкций прошлых геологических эпох[7].

Мшанка рода Polypora, г. Воскресенск, коллекция ГГМ РАН

Мшанка. Образец найдены мною в г.Елатьме, левый берег р.Оки (обнаружен всего один экземпляр, в диаграмме не учитывается).

Брахиоподы. Это – одиночные, двусторонне-симметричные животные, преимущественно морские (иногда встречаются в солоноватоводных или опресненных бассейнах), имеющие двустворчатую раковину, ведущие придонный образ жизни в теплых морях на мелководье. Брахиоподы являются биофильтраторами, т. е. питаются, пропуская через свое тело ток воды со взвешенными частицами. Они разделены на два крупных класса: Articulata Замковые и Inarticulata Беззамковые . Брахиоподы нередко поселялись на морском дне большими группами, образовывая целые скопления, которые называются банки.

Наряду с другими ископаемыми, формировали органогенные постройки, что в дальнейшем привело к накоплению мощных толщ брахиоподовых известняков[5].

Брахиопода.Образец найден мною в Москве, Битцевском парке, русле реки Городни

Брахиоподы. Образцы найдены мною в г.Елатьма, левый берег реки Оки.

Иглокожие. Среди найденных мною образцов нет иглокожих, использованы образцы ГГМ РАН (морские лилии и морские ежи). Это морские, стеногалинные (могут жить в воде только с постоянной соленостью), одиночные животные. Отличительной особенностью типа является наличие пятилучевой симметрии и воднососудистой системы. Известковый скелет у иглокожих внутренний – множество пластинок, сочлененных между собой, сверху покрыты кожицей. У морских лилий число рук всегда кратно пяти.

Морская лилия Pegocrinus bijugus, сечение стебля морских лилий [5]

МО, с.Мячиково ,коллекция ГГМ РАН

Двустворчатые моллюски. Это одиночные, двустороннесимметричные, лишенные головного отдела животные. Мягкое тело их покрыто мантией и известковой раковиной, состоящей из двух створок. Двустворчатые моллюски бывают равностворчатыми и неравностворчатыми, а также различаются по типам замка.

[5]1.

2 3

Двустворчатые моллюски. Образцы найдены 1,2 — на правом берегу р.Москвы (Сабурово), 3 – левый берег р. Оки, г.Елатьма

Брюхоногие. Гастроподы. Самый многочисленный класс в типе моллюсков, насчитывающий более 100 тысяч видов, ископаемых описано примерно 15 000 видов. Размеры раковин может быть от 0,1 до 300 мм. Главная особенность гастропод в том, что мягкое тело сравнительно отчетливо разделено на три отдела: более или менее хорошо обособленную голову с парными щупальцами и глазами; туловище; мускульную ногу, уплощенную снизу и приспособленную для ползания. Среди гастропод встречаются как водные, дышащие жабрами, так и наземные виды, которые дышат легкими. Большое значение брюхоногие моллюски имеют для восстановления физико-географических условий, т. е. в палеогеографии[3].

Гастроподы. Образцы найдены мною в г.Елатьма, левый берег реки Оки.

Головоногие моллюски — это морские стеногалинные (переносящие лишь небольшие колебания солености воды) двусторонне-симметричные животные с хорошо обособленной головой и самой высокоразвитой нервной системой среди беспозвоночных. Их даже называют приматами моря. Головоногие имеют двусторонне-симметричное тело с хорошо обособленной головой. Нога, сросшаяся с головой, преобразована в щупальца и воронку. По способу питания – хищники.

Аммониты. Раковина аммонита двусторонне-симметричная, из нескольких оборотов, расположенных в одной плоскости, либо соприкасающихся друг с другом или в различной степени каждый последующий оборот перекрывает предыдущий, состоит из начальной камеры, далее следует фрагмокон, разделенный многочисленными перегородками на воздушные камеры, соединенные сифоном. Последняя сравнительно короткая часть раковины – жилая камера. По мере роста тело моллюска перемещалось вперед по трубке, надстраивая мантией переднюю приустьевую часть и оставляя позади себя перегородки. Так возникали все новые воздушные камеры.

перегородки

Аммониты. Образцы найдены мною в мкрн.Сабурово, Москва,пр. берег р. Москвы.

Аммониты. Образцы найдены мною в г.Елатьма, левый берег реки Оки.

Белемниты. Это вымершие животные с внутренним скелетом, состоящим из трех частей: ростра, фрагмокона и проостракума. В ископаемом состоянии обычно сохраняется ростр. Обнаружен редкий образец со сохранившимся фрагмоконом.

[5]

Ростры белемнитов. Образцы найдены мною в г. Елатьма, левый берег реки Оки.

6. Заключение.

Исследование образцов подтвердило, что реконструкция будет посвящена Мезозойской эре, Юрскому периоду. В это время жили насекомые, рыбы, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. А многие виды, господствовавшие до этого на планете, безвозвратно вымерли (например, трилобиты). Мезозой характеризовался довольно мягким климатом, что способствовало бурному развитию органической жизни на суше и в воде. Европейская территория России в Юрском периоде была покрыта морями[2]. Именно поэтому основные палеонтологические окаменелые находки живых организмов и следов их жизнедеятельности этого времени на данной территории – представители морской фауны.

Лично мне пока удалось найти фоссилии только морских беспозвоночных. Нет среди моих находок ни рыб, ни ихтиозавров. Поэтому будет выполнена реконструкция именно беспозвоночных. Для большей достоверности используются образцы из экспозиций музея.

Больше всего в коллекции биофильтраторов — брахиопод, бивальвий. Причем прикрепленный бентос – брахиоподы составляют половину всей коллекции. Бентосные организмы – обитатели морского дна. Наличие в коллекции большого количества брахиопод указывает на то, что следует выполнять реконструкцию именно шельфовой зоны юрского моря. Так как это обитатели мелководья.

Хищники (отряды аммониты, белемниты) также, как и в современных экосистемах, встречаются значительно реже и примерно в равных долях. Причем оба этих отряда вымерли уже в конце мезозойской эры, в основном в юрском периоде. Они составляют вместе всего 1/4 всех найденных фоссилий. Наиболее успешно из представленных в экосистеме беспозвоночных прошли эволюционный отбор гастроподы, приспособившись к жизни и в море, и на суше, а также к разнообразным типам питания.

7. Авторская реконструкция экосистемы морских беспозвоночных юрского периода Леоновой М., созданная на основе материалов, собранных во время геологических экскурсий. Состав экосистемы определен в ходе проведенного исследования.

Представлена также в виде оригинального авторского рисунка (акварель, карандаш) формата А1.

8. Систематизированная коллекция фоссилий морских беспозвоночных Юрского периода, собранная во время геологических экскурсий.

Литература и используемые материалы.

1. Гаврилов В.П., «Путешествия в прошлое земли», из-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005 – 184 стр.

2. Данукалова Г.А., Сорока И.Л., Стародубцева И.А. «Палеонтология в таблицах и иллюстрациях», из-во ООО «Акварель», 2013 – 312 стр.

3. Наугольных С.В. «Палеонтология Москвы и Подмосковья: Юному краеведу», из-во «Наука», 2017-160 стр.

4. Научно-популярный документальный сериал 2014 г. в. «Космос: пространство и время», США, 13 серий, 557 мин.

5. Рычкова И.В., Рябчикова Э.Д., «Палеонтология в таблицах: учебное пособие для учащихся Школы юного геолога», из-во Томского политехнического университета, 2015 – 134 стр.

6. «Энциклопедия для детей, Т.2 Биология», издательский центр «Аванта+», 2000 – 704 стр.

7. «Энциклопедия для детей, Т.4 Геология», издательский центр «Аванта+», 2000 – 688 стр.

Просмотров работы: 24

Коралловые рифы мира умирают — вот как ученые планируют их спасти

Коралловые рифы вокруг Фиджи покрывают 3800 квадратных миль и сталкиваются с угрозами из-за изменения климата, чрезмерного вылова рыбы и загрязнения.

Фотография Грега Лекера, Коллекция изображений Nat Geo

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Коралловые рифы мира приносят больше пользы планете, чем просто красота подводного мира.

Они защищают береговую линию от воздействия ураганов. По оценкам, 500 миллионов человек зарабатывают на жизнь за счет рыболовства и туристических возможностей, которые предоставляют рифы. Крошечные животные, порождающие рифы, даже дают надежду на новые лекарства для лечения рака и других болезней.

Несмотря на свою важность, потепление воды, загрязнение, окисление океана, чрезмерный вылов рыбы и физическое уничтожение убивают коралловые рифы по всему миру. Схемы спасения этих рифов столь же изобретательны, сколь и разнообразны; Совсем недавно ученые опубликовали данные, показывающие, что охраняемые морские районы могут помочь спасти рифы, если они будут размещены в правильных местах. Генетика также становится все более обширной областью исследований кораллов, что дает ученым надежду, что однажды они смогут восстановить рифы с помощью более устойчивых к теплу кораллов.

Но теперь, в преддверии Всемирного дня океанов 8 июня, ученые предупреждают, что эти и другие стратегии могут только выиграть время для рифов, пока мировые лидеры не примут агрессивные меры по борьбе с изменением климата.

Без сочетания долгосрочного сокращения выбросов и краткосрочных инноваций не так уж и далекое будущее, в котором коралловые рифы, какими мы их знаем, просто перестанут существовать, говорит Энн Коэн, эксперт по кораллам в Вудсе. Океанографический институт Дыры в Массачусетсе.

Парки под водой

Ученые часто сравнивают коралловые рифы с подводными тропическими лесами, но, в отличие от лиственной растительной основы леса, кораллы — животные. Мягкие полипы внутри твердых частей кораллов по своей природе полупрозрачны и получают свой знаменитый яркий цвет от водорослей, живущих внутри них.

Когда кораллы испытывают стресс из-за высоких температур или загрязнения, они прекращают свои симбиотические отношения с этими водорослями, обычно изгоняя их и становясь белыми, хотя одно недавнее исследование показывает, что некоторые кораллы при стрессе окрашиваются в яркий неоновый цвет. Кораллы все еще живы, когда обесцвечиваются, но они находятся в группе риска — по сути, с ослабленным иммунитетом — и многие в конечном итоге умирают от голода, становясь темно-коричневыми.

Люди впервые заметили обесцвечивание кораллов в 1980-х годах. Проблема обострилась в 2016 году, когда погодные условия Эль-Ниньо, вызывающие более теплые воды в Тихом океане, смешались с уже не по сезону теплым океаном и уничтожили треть кораллов на Большом Барьерном рифе. С тех пор примерно половина кораллов на знаменитом австралийском рифе погибла в результате последующего обесцвечивания, что поставило под угрозу подводный ландшафт протяженностью 1500 миль.

Ученые всего мира ищут всевозможные способы защиты и, возможно, даже оживления кораллов. Один из вариантов — создать больше охраняемых морских территорий — по сути, национальных парков в океане. Ученые говорят, что создание морских убежищ, где рыбалка, добыча полезных ископаемых и отдых запрещены, делает рифы более здоровыми и, следовательно, более устойчивыми.

Приблизительно 4000 видов рыб и около 25 процентов морских обитателей в какой-то момент своего существования зависят от коралловых рифов. Рыбы контролируют водоросли, растущие на кораллах, позволяя кораллам дышать и получать доступ к солнечному свету. Хотя МОР не защитит кораллы от аномальной жары, эти естественные безопасные зоны могут обеспечить более устойчивое рыболовство в долгосрочной перспективе, и рыбаки вокруг хорошо управляемых МОР часто получают выгоду от «распространения» здоровых рыбных запасов, населяющих окружающие воды.

В ходе выступления, организованного Океанографическим институтом Вудс-Хоул в среду, известный морской биолог Сильвия Эрл продвигала идею использования морских парков для защиты кораллов, что она делает через свою организацию Mission Blue.

«Рифы, которые были защищены или еще не использовались в результате воздействия рыболовства, выживают, когда близлежащие места не выживают», — говорит она.

Недавно опубликованная оценка 1800 рифов в 41 стране показала, что только 5 процентов рифов могут обеспечить все свои прибыльные побочные продукты, такие как здоровые запасы рыбы и биоразнообразие. По словам экспертов, чтобы увеличить этот процент, новые морские заповедники должны быть стратегически размещены в районах, удаленных от людей. Это не спасет все рифы, но поможет гарантировать, что больше рифов будет функционировать на 100 процентов своего потенциала, а не только на часть, говорит Алан Фридлендер, главный научный сотрудник инициативы National Geographic по нетронутым морям и эколог из Гавайского университета. который помог автору оценки рифа.

«Без этой защиты, — говорит он, — любые технологические усовершенствования постигнет та же участь, что и естественные рифы, поскольку нагрузки не уменьшились».

Инновации для (немедленного) спасения

Помимо таких природных заповедников, некоторые защитники природы ищут более практические методы. Один исследовательский центр во Флорида-Кис изучает форму естественного отбора, позволяющую удерживать кораллы на плаву.

Система рифов в Кис сильно пострадала от изменения климата и болезней, что особенно тяжело, потому что кораллы помогают поддерживать рыбный промысел, оцениваемый в 100 миллионов долларов в год. Кроме того, кораллы у берегов Флориды загрязняются сельскохозяйственными стоками и сточными водами.

Дополнительный стресс от потепления воды похож на «известный гвоздь в гроб», — говорит Эринн Мюллер, научный руководитель Международного центра Элизабет Мур по исследованию и восстановлению коралловых рифов Морской лаборатории Моута в Сарасоте, Флорида.

Чтобы сохранить жизнь дикой экосистеме, Мюллер и ее команда собирают образцы кораллов, которые естественным образом пережили воздействие окружающей среды, разводят их вручную и снова прикрепляют к рифу. В любое время в питомнике центра на подводных пластиковых решетках растет 46 000 кораллов. К настоящему времени в центре на поврежденных рифах отрастили более 70 000 кораллов пяти различных видов.

«Конечная цель — лишить себя работы, — говорит Мюллер.

На Багамах Росс Каннинг, биолог-исследователь из чикагского аквариума Шедд, изучает кораллы с надежными генами, которые могут сделать их естественными кандидатами для проектов восстановления. Недавно он опубликовал исследование двух багамских рифов, один из которых, похоже, пережил сильную жару 2015 года, а другой — нет.

«Это готовит почву для выяснения того, какие гены отвечают за теплостойкость», — говорит Каннинг, добавляя, что он надеется, что идентификация этих генов поможет ученым когда-нибудь вывести более устойчивые к жаре кораллы.

Исследование Коэна, проведенное в Массачусетсе, обнаружило два ключевых элемента, которые, по-видимому, защищают кораллы. Первый: внутренние волны под поверхностью океана, которые приносят более холодные течения к кораллам, пораженным жарой, по существу кондиционируя их при повышении температуры. Второе: адаптация, черта, которую, по-видимому, проявляют кораллы, найденные в теплых лагунах Палау.

«Мы поняли, что эти кораллы все время сидят в естественно горячей воде», — говорит она. В среднем эти лагуны погружают кораллы в воду, которая на два градуса по Цельсию теплее, чем вода за пределами лагун. «Мы считаем, что тот факт, что они могут справляться с этими более высокими температурами, заложен в их генетике и позволяет им справляться с волнами жары».

Она также нашла доказательства того, что кораллы за последние два десятилетия эволюционировали быстрее, чтобы выдерживать быстрое повышение температуры. Главный вопрос, который сейчас исследуют ученые, говорит Коэн, заключается в том, существует ли предел того, насколько кораллы могут адаптироваться к более высокой температуре.

Коэн называет эти регионы с адаптированными к теплу кораллами «супер-рифами» и, как и Френдлендер, выступает за использование морских заповедников для их защиты.

Гонка против потепления

Мюллер отмечает, что их усилия на рифах Флориды могут помочь уберечь их от того, что она называет «функциональным вымиранием». Но она говорит, что потенциал рифов в конечном итоге не восстановится до тех пор, пока окружающая среда не станет более благоприятной для их выживания.

Все ученые, опрошенные для этой статьи, отметили, что смягчение последствий изменения климата является единственным долгосрочным и устойчивым решением для сохранения и восстановления коралловых рифов. Несмотря на глобальные карантины и резкое сокращение выбросов, уровень углекислого газа в атмосфере в мае все же достиг рекордного уровня.

Глобальное потепление «повышает фоновую температуру», усугубляя регулярные волны тепла и делая их еще более смертоносными для кораллов, говорит Кристофер Карнаускас, атмосферный ученый из Колорадского университета в Боулдере, недавно опубликовавший исследование физических причин явления 2016 года. .

Океаны очень эффективно поглощают и сохраняют тепло; по мере того как Земля нагревается, океаны поглощают более 90 процентов тепла планеты, удерживаемого в атмосфере парниковыми газами, производимыми человеком. Но их теплоаккумулирующая способность не безгранична, и избыточное тепло со временем сказывается на обитателях океана.

История эволюции кораллов насчитывает 400 миллионов лет, и с каждым глобальным изменением температуры на Земле кораллы адаптировались, но никогда так быстро, как сегодня.

«Мы знаем это, потому что в геологическом прошлом было шесть крупных исчезновений коралловых рифов, когда они были практически уничтожены. Все это было связано с чрезмерной жарой и закислением океана», — говорит Коэн. «Коралловые рифы всегда возвращаются, но для этого требуются десятки тысяч лет».

Теперь, когда температуры, вызванные изменением климата, растут быстрее, чем когда-либо приходилось кораллам естественным образом адаптироваться, говорит Коэн, «у нас нет такого времени».

Читать дальше

10 национальных парков с самой красивой осенней листвой

• Путешествия

10 национальных парков с самой красивой осенней листвой некоторые из самых диких и знаковых пейзажей Америки.

Удивительное и случайное открытие пещеры ледникового периода

• History Magazine

Удивительное и случайное открытие пещеры ледникового периода

Случайно обнаруженная в 1968 году пещера Тито Бустильо на протяжении 26 000 лет была заселена людьми эпохи палеолита, которые покрыли ее извилистые проходы и скалистые стены сотнями ярких произведений искусства.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эра собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении истории будет исследовать красную планету

Подробнее

Ученые изучают, как помочь коралловым рифам спасти себя

Коди Клементс никогда не видел появления угря. Морской эколог собирал кораллы для эксперимента на мелководье у острова Муреа во Французской Полинезии, когда из расщелины рифа выскочила шести-семифутовая мурена. Прежде чем Клементс успел среагировать, существо вцепилось зубами в его руку и начало дергать ее, как тряпичную куклу.

Угорь выпустил руку Клементса из своих могучих челюстей, но тот быстро понял, что его испытание только начинается.

«У меня болтался большой палец, — сказал он. «Это было довольно плохо. Честно говоря, в тот момент я подумал, что могу истечь кровью».

Быстро соображая, Клементс использовал свой рашгард как жгут, когда бросился к берегу. Но предотвратить потерю крови было непростой задачей. У мурены, которая редко нападает на человека, есть выступающие назад зубы и токсичная слизь, вызывающая печально известные болезненные кровавые раны. К счастью, Клементс вернулся на берег и был доставлен в больницу на Муреа, где ему наложили 67 швов. На следующий день ему сделали операцию на Таити. Десять недель спустя у ученого остался шрам на всю ладонь, но он, наконец, снова смог двигать большим пальцем.

мурена. | Дэвид Клод/Unsplash

Прежде чем он внезапно оказался перед проблемой собственного выживания на рифе, Клементс, научный сотрудник Технологического института Джорджии, ломал голову над вопросом жизни и смерти самих рифов — как разнообразие видов кораллов влияет на выживание и продуктивность рифа?

«Другие люди проверили, как разнообразие кораллов влияет на количество и разнообразие местных рыбных сообществ и тому подобное», — сказал Клементс. «Но как биоразнообразие кораллов влияет на кораллы?» Это был довольно новый вопрос».

По мере того, как изменение климата нагревает Мировой океан до небывалых пределов, коралловые рифы ждут безрадостное будущее. Отчет за 2021 год показал, что 14% мировых рифов погибли из-за повышения температуры океана в период с 2008 по 2019 год.

По мере того, как ситуация становится все более ужасной, такие исследователи, как Клементс, делают все возможное, чтобы понять, что заставляет кораллы двигаться. Узнав, как кораллы выживают в различных условиях и почему одни кажутся более выносливыми, чем другие, ученые могут помочь кораллам в их борьбе с вымиранием.

Эти исследования столь же разнообразны, как и сами кораллы. Некоторые ученые исследуют, как кораллы функционируют как сообщества, в то время как другие охотятся за специально адаптированными «суперрифами». Третьи выборочно разводят кораллы в лаборатории или применяют биомедицинские методы, чтобы понять генетическую основу устойчивости к жаре.

Но хотя игра на сильных сторонах кораллов может помочь этим жизненно важным экосистемам противостоять изменению климата, ученые призывают сочетать эти усилия с ограничением выбросов.

Кораллы Chess Board

Чтобы исследовать влияние разнообразия кораллов на коралловые сообщества, Клементс использовал недавно разработанный им метод посадки кораллов, который включал посадку кораллов в бутылки из-под кока-колы.

«Я могу просто завинтить их, а затем отвинтить и взвесить», — сказал он. «Это простой способ манипулировать ими».

Опираясь на эту технику, Клементс собрал то, что он называет «шахматными досками» — бутылки из-под кока-колы с отрезанными горлышками, вставленными в цементные блоки (квадраты шахматной доски), с кораллами, посаженными в каждую бутылку. В достаточной степени воспроизвести различные уровни разнообразия сообщества для октября 2021 г. 9В статье 0203 Science Advances , опубликованной совместно с Марком Хэем, профессором школы биологических наук Технологического института Джорджии и заместителем редактора Science Advances , Клементс собрал 48 шахматных досок, на каждой из которых по 18 кораллов. Шахматные доски были собраны случайным образом из пула девяти видов кораллов с участками, содержащими один, три, шесть или девять разных видов.

Эксперименты Клементса с кораллами на «шахматной доске». | Коди Клементс

Исследователи обнаружили, что кораллы лучше себя чувствуют в более разнообразных сообществах — по крайней мере, в некоторой степени. Их производительность достигла пика с тремя-шестью видами, а затем снова снизилась, когда количество видов на шахматную доску увеличилось до девяти.

«Мы все еще пытаемся найти механизмы, но моя любимая гипотеза заключается в том, что наличие нескольких видов потенциально помогает ослабить болезнь», — сказал Клементс. «Я видел на некоторых своих участках с одним видом, что коралл начинает болеть, а затем [болезнь] начинает распространяться в сообществе. Это также происходит в сельском хозяйстве. болезнь проходит, [разнообразие сельскохозяйственных культур] создаст барьеры для передачи».

Клементс отметил, что, хотя эти результаты обнадеживают, все еще трудно понять, как открытия о преимуществах различных коралловых сообществ могут принести пользу кораллам за пределами его шахматной доски.

«Мы проверяем основное научное понятие, но экстраполировать его на то, как мы собираемся использовать его для восстановления рифов, гораздо сложнее. Я выбрал эти девять видов, потому что они одни из самых распространенных, которые я встречал. Но вы никогда не увидите столько видов на такой маленькой площади, как экспериментальные коралловые участки размером 40 на 40 сантиметров, которые мы создали для нашего эксперимента».

«Мы работаем со смещенной базовой линией, выходим и смотрим на риф, который сейчас действительно деградировал», — добавил он. «Но, возможно, раньше такого не было».

В поисках суперрифов

Когда Ханна Баркли была аспиранткой, она и ее коллеги обнаружили, что некоторые рифы обладают сверхспособностями.

В то время Баркли, ныне проживающий на Гавайях морской биолог-исследователь Национального управления океанических и атмосферных исследований, работал с исследователем кораллов Энн Коэн, которая руководит лабораторией в Океанографическом институте Вудс-Хоул в Фалмуте, штат Массачусетс. Исследователей из лаборатории Коэна интересовало, как рифы реагируют на закисление океана, особенно то, как некоторые рифы проявляют устойчивость к этой серьезной угрозе коралловым экосистемам. Поскольку океан поглощает углекислый газ, выбрасываемый в атмосферу в результате деятельности, связанной с выбросами ископаемого топлива, его pH падает, что приводит к уменьшению количества минералов кальция, необходимых коралловым рифам для построения и восстановления своих скелетов, что замедляет их рост.

«Проблема в том, что определить устойчивость к закислению океана очень сложно», — сказал Баркли. «Большая часть того, что мы знаем об окислении океана, получена в результате контролируемых лабораторных исследований. Но лабораторные условия и лабораторные реакции не всегда соответствуют тому, что мы могли бы предсказать в реальных полевых условиях».

Чтобы преодолеть ограничения лабораторных исследований, Баркли сказал, что исследователи кораллов обратили свое внимание на места в океане, где естественные процессы приводят к условиям низкого pH в дикой природе.

«Ни одно из этих мест не является идеальным аналогом закисления океана», — сказал Баркли. «Но когда мы смотрим на них вместе, они могут рассказать нам кое-что о том, как рифы могут реагировать на изменения pH в будущем и каковы наиболее чувствительные реакции на закисление океана».

Среди этих объектов — Рок-Айлендс Палау, архипелаг из более чем 500 островов в западной части Тихого океана. Окружающая среда коралловых рифов в этом районе имеет средний pH всего 7,8, в то время как большинство других рифов в настоящее время имеют pH от 8 до 8,1 — результат того, что вода долгое время задерживается в бухтах, когда она обвивает лабиринты скал, постепенно становясь более кислой. .

«Острова Рок особенные, потому что в настоящее время они находятся в предсказанных условиях конца века, как с точки зрения температуры, так и с точки зрения pH», — сказал Баркли, имея в виду прогнозы тепла и кислотности океана на конец 21 ^-го -го века. «У них очень низкий pH и очень высокая температура».

Для исследования, опубликованного в Science Advances в 2015 году, Баркли и его коллеги отправились на Палау, чтобы наблюдать за рифами на архипелаге. Они обнаружили, что рифы Рок-Айленда с низким pH имеют самый высокий коралловый покров и коралловое разнообразие среди всех рифов, которые они изучали на Палау, даже те, которые живут при высоких уровнях pH, где исследователи ожидали, что кораллы будут лучше себя чувствовать.

В отличие от большинства лабораторных результатов, предшествующих исследованию, команда также обнаружила, что низкий уровень pH не препятствует росту кораллов — они растут так же быстро в условиях низкого pH, как и в условиях высокого pH. Единственным недостатком снижения рН, которое Баркли и его коллеги наблюдали для кораллов на Палау, было увеличение скорости биоэрозии, когда такие организмы, как моллюски или двустворчатые моллюски, разъедают коралловый скелет.

«Этот результат был действительно захватывающим, потому что это был первый случай, когда кто-либо из сообщества коралловых рифов наблюдал коралловые рифы, которые не только выжили в условиях pH конца века, но и действительно процветали. С тех пор мы видела другие примеры и другие места с кораллами, обладающими схожими адаптивными способностями», — сказала она.

Лаборатория Коэна обнаружила такие «суперрифы» на атолле Дунша в Южно-Китайском море, Рача Ной, Таиланд, и на острове Кантон на островах Феникс в Республике Кирибати.

Коралловый риф с низким pH на Палау. | Ханна Баркли

Баркли быстро отмечает, что результаты исследования не означают, что кораллы не в состоянии выжить во все более кислых водах.

«Закисление океана по-прежнему представляет угрозу для коралловых рифов», — сказала она. «Но мы видим такие уникальные места, как Палау, где есть особые сообщества коралловых рифов, которые на протяжении сотен тысяч лет подвергались воздействию низкого pH и выяснили, как справляться с условиями низкого pH. Однако большинство рифы не смогут позволить себе роскошь такого длительного периода времени из-за скорости прогрессирующего окисления океана в течение столетия».

В продолжение исследования на Палау Баркли и его коллеги провели лабораторный эксперимент, в ходе которого они взяли кораллы из мест с низким pH во время путешествия и кораллы из мест с высоким pH и поместили их в разные условия pH. К ним относятся условия pH окружающей среды на рифе с высоким pH, условия окружающей среды на рифе с низким pH (условия, которые, как они ожидают, появятся на большинстве рифов к концу века), а также pH, которые были ниже, чем ожидалось для большинства рифов. опыт. Они обнаружили, что кораллы с низким pH оставались здоровыми и продолжали расти с той же скоростью, независимо от того, какой pH им приходилось выдерживать.

«Это важно, потому что предполагает, что они не только выживают сейчас, но и могут противостоять дальнейшему снижению pH в будущем», — сказал Баркли.

Исследователи также провели эксперимент по смене среды обитания, в ходе которого они перемещали кораллы с рифа Палау с низким pH на риф с высоким pH и наоборот, а затем наблюдали за ними в течение 17 месяцев.

«Все трансплантаты погибли, чего мы не ожидали», — сказал Баркли.

«Но я не думаю, что это означает, что эти кораллы не могут в конечном счете создать популяции или стать источником пересадки кораллов в другие районы», — добавила она. «Я думаю, это означает, что ответ не так прост, и что рН является одной из многих переменных окружающей среды, которые различаются в разных местах. Кораллы настолько в высшей степени адаптированы к конкретной среде, в которой они живут, что это не просто вопрос рН с точки зрения их способности выжить в другом месте».

Событие обесцвечивания Ла-Нинья

В мае 2022 года Эмили Хауэллс оказалась в первом ряду, чтобы наблюдать за массовым обесцвечиванием, разворачивающимся на Большом Барьерном рифе — процессом, в ходе которого кораллы вытесняют свои водоросли в стрессовых условиях, становясь белыми. и заставляет многих голодать. Это было событие, которое было бы почти неслыханным в годы Ла-Нинья в прошлом, когда температура обычно была более прохладной и влажной. Но Хауэллс не понаслышке знает, как быстро меняется риф.

«По моим собственным наблюдениям, я могу сообщить, что наблюдаю обесцвечивание каждый год, когда работаю на Большом Барьерном рифе в течение последних нескольких лет», — сказала она. «И это не то, что я видел, скажем, когда я был аспирантом».

Эксперименты по быстрому тепловому стрессу проверяют устойчивость кораллов к перепадам температур. | AIMS/ Джо Херфорд

Хауэллс — коралловый биолог из Университета Южного Креста в Австралии, где она изучает генетические основы теплоустойчивости кораллов. Хауэллс также сотрудничает с Программой восстановления и адаптации рифов, измеряя различия в переносимости тепла отдельными кораллами на Большом Барьерном рифе.

«У нас есть несколько основных видов кораллов, и мы собираем образцы до тысячи кораллов этих видов», — сказал Хауэллс. «Мы измеряем и ранжируем их устойчивость к жаре в эксперименте с быстрым тепловым стрессом, а затем смотрим, насколько различия в переносимости жары среди людей могут быть объяснены их генами».

Хотя Хоуэллс признала, что еще слишком рано определять роль различных генов в способности кораллов переносить более высокие температуры, ранние результаты исследования ее команды показывают, что существует множество различий в переносимости жары среди людей. Причины этого изменения должны быть сложными.

«Есть много генов и вариантов, которые способствуют устойчивости кораллов к жаре», — сказала она. Когда Хауэллс начала получать отчеты от других коллег о признаках обесцвечивания Большого Барьерного рифа, она и ее команда вернулись на один из своих исследовательских участков в пострадавшем районе, чтобы посмотреть, как кораллы, которые они пометили (каждый со своим собственным GPS-идентификатором), держались. Хотя Хауэллс обнаружила, что большинство кораллов, вероятно, подверглись некоторому обесцвечиванию, она заметила множество вариаций.

«Мы видели некоторых, которые были сильно обесцвечены, светящегося белого цвета, и другие, которые жили бок о бок, и, казалось, все было в порядке», — сказала она. «Мы с нетерпением ждем возможности включить эти наблюдения в наше понимание генетической основы теплоустойчивости кораллов и посмотреть, имеют ли они те же генетические варианты, что и кораллы, которые мы идентифицировали как теплоустойчивые в предыдущих экспериментах».

Отцы Персидского залива, матери Индийского океана

Когда Хауэллс была постдоком, она проводила исследования в Нью-Йоркском университете Абу-Даби, кампусе, расположенном в столице Объединенных Арабских Эмиратов, которая находится на острове у материка в Персидский залив. По сравнению с большинством водоемов, поддерживающих тропические коралловые рифы, в заливе душно — 36°C (96,8°F) или 37°C (98,6°F) летом.

Чтобы выяснить, возможно ли передать генетические варианты, которые придали кораллам Персидского залива их теплостойкость, потомкам менее устойчивых к жаре популяций, Хауэллс собрал фрагменты коралловых колоний с рифа и принес их в университетскую лабораторию. Затем она отправилась на риф со стороны Индийского океана в Объединенных Арабских Эмиратах, где температура ниже, и собрала фрагменты кораллов того же вида. Собрав все образцы вместе, Хауэллс ночь за ночью терпеливо ждала появления кораллов.

Нерест кораллов Platygyra в Персидском заливе. | Анна Скотт

Наконец, Хауэллс и ее коллегам удалось вывести 50 семейств коралловых личинок — одни с обоими родителями из одного региона, другие с отцами из Абу-Даби и матерями из Индийского океана.

Выводы, опубликованные в журнале Science Advances в августе 2021 года, показали, что селективное размножение кораллов из популяции Индийского океана с адаптированными к теплу отцами из Персидского залива повысило термоустойчивость потомства до того же уровня, что и кораллы с оба родителя из Персидского залива.

«Я думал, что мы увидим некоторое улучшение устойчивости к жаре, но я не думал, что оно будет таким высоким, как мы видели», — сказал Хауэллс. «Это была действительно убедительная демонстрация того, что устойчивость к жаре определяется генетически и может передаваться другим популяциям [путем селекции]».

CRISPR для кораллов

До того, как Филип Кливс обратил свое внимание на кораллы, он занимался биомедициной.

«Это всегда было своего рода планом», сказал он. «Когда я был старшекурсником, мое «ага» наступило, когда я узнал, что у кораллов есть водоросли, которые живут внутри их клеток, подвергаются фотосинтезу и питают кораллы. Меня, молодого ученого, это совершенно потрясло. »

Сегодня Кливс руководит лабораторией в отделе эмбриологии Научного института Карнеги в Балтиморе, штат Мэриленд, где, как и Хауэллс, работает над пониманием основ устойчивости кораллов к тепловому стрессу.

«Сейчас в моей лаборатории мы пытаемся применить биомедицинские методы к кораллам, чтобы лучше понять их генетику и молекулярную биологию, чтобы лучше предотвращать и смягчать воздействие климата на эти экосистемы», — сказал Клевс. «Подобно тому, как важно понимать молекулярную основу болезней человека, мы думаем, что если мы поймем молекулярную основу биологии кораллов, мы сможем лучше предсказывать и создавать терапевтические средства для сохранения кораллов, как мы это делаем для болезней человека».

Кливс отметил, что хотя коралловые рифы уничтожаются с пугающей скоростью — 30% Большого Барьерного рифа было разрушено во время жары 2016 года — ученые на самом деле мало знают о том, как кораллы работают на генетическом уровне.

«Причина, по которой мы знаем так мало, заключается в том, что кораллы действительно трудно изучать в лаборатории, и у нас не было генетических инструментов, как в других системах, чтобы действительно понять задействованные гены», — сказал он.

В последние годы компания Cleves помогла преодолеть этот барьер, разработав и применив CRISPR/Cas9.технологии редактирования генома для образцов кораллов с Большого Барьерного рифа. «В краткосрочной перспективе мы действительно заинтересованы в использовании CRISPR, чтобы иметь возможность спросить, действительно впервые: «Что делают гены в кораллах?», — сказал Клевс. «Мы смогли охарактеризовать некоторые гены как главные регуляторы реакции кораллов на тепловой стресс. Таким образом, у нас есть некоторые подсказки относительно типов генов, которые защищают кораллы от теплового стресса, и мы заинтересованы в разработке этих инструментов, чтобы лучше понять как кораллы работают на генетическом уровне».

«Я думаю, что в основном мы в сотрудничестве с великими людьми со всего мира используем генную инженерию для изучения кораллов прямо сейчас», — добавил он. «Я надеюсь, что этому будет уделяться больше внимания, и что метод [редактирования генов кораллов] будет расширяться, чтобы мы действительно понимали, что происходит».

Клевс надеется, что ученые в конечном итоге смогут найти генетические детерминанты кораллов, которые смогут противостоять будущим климатическим сценариям, что поможет сосредоточить ограниченные усилия по сохранению тех, которые, скорее всего, выдержат грядущие изменения.

«Я мечтаю, чтобы с более глубоким пониманием того, какие гены делают кораллы устойчивыми к изменению климата, мы могли бы выйти в поле и использовать эту генетическую информацию», — сказал Клевс. «Разве не было бы здорово иметь 23andMe для кораллов? Или вы выходите и говорите: хорошо, это животное, это животное, это животное — у этих есть генотипы, которые делают их кораллами будущего».

Но мечта Клевса не связана с манипулированием геномами кораллов в дикой природе. Он ограничивает свои усилия в области генной инженерии лабораторией, где он и его команда пытаются произвести мутации, придающие кораллам дополнительную устойчивость. Конечная цель состоит в том, чтобы найти устойчивые кораллы, которые уже существуют в природе, и размножить этих эволюционных победителей.

Montipora capitata, один из видов кораллов в исследовании Cleves диагностических маркеров теплового стресса. | Ryan McMinds

«Идея создания и выпуска генетически модифицированных кораллов на самом деле не является чем-то, о чем мы думаем, потому что наше понимание генетической информации и генетической основы биологии кораллов действительно находится в зачаточном состоянии», — сказал Клевс. «Мы не знаем генов, которые могли бы повысить толерантность, даже если бы мы захотели это сделать. Кроме того, было бы много нормативных и этических соображений по поводу выпуска генетически модифицированных кораллов».

Не все исследования кораллов Клевса связаны с редактированием генов. В статье Science Advances , опубликованной в январе 2021 года, Клевс, первый автор Аманда Уильямс и его коллеги извлекли и проанализировали метаболиты, участвующие в росте и развитии, из кусочков гавайских кораллов, которые они отбелили в лаборатории, чтобы исследовать их физиологические реакции на обесцвечивание. Исследователи определили несколько метаболитов, которые могут служить диагностическими маркерами теплового стресса у диких кораллов.

Сильные цели по выбросам имеют значение

Когда дело доходит до спасения коралловых рифов, Клевс восхищается множеством идей ученых. «Тут говорят о… обо всем, — сказал он. «Помощь потоку генов, пробиотики и перемещение кораллов из одной части мира в другую».

«Что касается всех этих усилий по сохранению, мы хотим убедиться, что мы проводим соответствующие научные исследования, чтобы понять, что то, что мы пытаемся сделать, действительно принесет пользу экосистемам в долгосрочной перспективе», — сказал он. «Нет ничего из того, что я видел, что бы меня особенно нервировало. Я думаю, что есть много действительно умных людей, делающих умные вещи. Мне любопытно посмотреть, каковы преимущества, если таковые имеются, от этих усилий по сохранению».

Но, в конечном счете, Клевс убежден, что стратегия с наибольшими шансами на успех состоит в том, чтобы позволить кораллам делать то, что у них получается лучше всего.

«Я думаю, что наиболее многообещающим расширением масштабов деятельности по сохранению природы было бы расширение масштабов, которое привело к существованию Большого Барьерного рифа, в первую очередь тот факт, что животные любят размножаться и любят расти там, где это уместно для них. расти», — сказал он. «Я думаю, что действительно важно достичь целей по выбросам в атмосферу. Обрушение коралловых рифов — одна из первых травмирующих вещей, происходящих с изменением климата, и если мы не изменим свое поведение, то так оно и будет». продолжаться. Другие вещи, которые предсказаны, продолжат происходить».

Хауэллс согласился с тем, что многообещающие стратегии сохранения коралловых рифов имеют свои ограничения. Отметив, что ее собственное исследование не направлено на внедрение вмешательств, она пришла к выводу, что селекционное разведение потенциально может иметь значение, но только для определенных видов в определенных местах.

«Вы не можете противостоять последствиям глобального потепления с помощью таких решений», — сказал Хауэллс. «Усилия по восстановлению могут быть развернуты только на части рифов из-за финансовых и логистических ограничений. Однако вы можете протянуть руку помощи определенным видам и нацелиться на ценные популяции».

«Мы испробуем все возможные методы, чтобы спасти рифы, но один из лучших способов — просто прекратить выбрасывать столько углерода в атмосферу», — добавил Клементс. «В противном случае вы пытаетесь наложить пластырь на рану, которая нуждается в экстренной операции».

[Изображение предоставлено Руби Холмс]

Что такое коралловые рифы? | Живая наука

Столовый коралл (Acropora cytherea) распространен в тропической части Тихого океана, но на Гавайях его распространение ограничено Френч-Фрегейт-Шолс и соседними атоллами к северо-западу от основных островов.
(Изображение предоставлено Грегом Макфоллом/НОАА)

Коралловые рифы — это большие подводные сооружения, состоящие из скелетов колониальных морских беспозвоночных, называемых кораллами. Виды кораллов, которые строят рифы, известны как герматипические, или «твердые», кораллы, потому что они извлекают карбонат кальция из морской воды, чтобы создать твердый, прочный экзоскелет, который защищает их мягкие мешковидные тела. Другие виды кораллов, которые не участвуют в строительстве рифов, известны как «мягкие» кораллы. По данным некоммерческой экологической организации Coral Reef Alliance (CORAL), эти типы кораллов представляют собой гибкие организмы, часто напоминающие растения и деревья, и включают такие виды, как морские веера и морские хлысты.

Каждый отдельный коралл называется полипом. Коралловые полипы живут на экзоскелетах из карбоната кальция своих предков, добавляя свой собственный экзоскелет к существующей структуре кораллов. По прошествии столетий коралловый риф постепенно растет, один крошечный экзоскелет за раз, пока они не станут массивными элементами морской среды.

Кораллы встречаются во всем Мировом океане, от Алеутских островов у побережья Аляски до теплых тропических вод Карибского моря. Самые большие коралловые рифы находятся в прозрачных мелководьях тропиков и субтропиков. Крупнейшая из этих систем коралловых рифов – Большой Барьерный риф в Австралии – имеет длину более 1500 миль (2400 километров).

По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), ученые исследовали только около 20 процентов дна океана. Таким образом, исследователи океана продолжают открывать ранее неизвестные коралловые рифы, которые, вероятно, существовали сотни лет.

Жизнь кораллов

Согласно CORAL, существуют сотни различных видов кораллов. Кораллы имеют ослепительное разнообразие форм и цветов, от круглых, складчатых мозговых кораллов (названных в честь их сходства с человеческим мозгом) до высоких, элегантных морских кнутов и морских вееров, которые выглядят как замысловатые, ярко окрашенные деревья или растения.

Кораллы принадлежат к типу cnidaria (произносится как ни-DAR-ee-uh), группе, в которую входят медузы, анемоны, португальский военный корабль и несколько других студенистых и жалящих морских беспозвоночных.

Кораллы питаются одним из двух способов. Некоторые виды ловят мелких морских обитателей, таких как рыба и планктон, с помощью жалящих щупалец на внешних краях своего тела. Однако большинство кораллов зависят от водорослей, называемых зооксантеллами, для получения энергии посредством фотосинтеза.

По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), кораллы находятся в симбиотических или взаимовыгодных отношениях с зооксантеллами. Эти водоросли живут внутри тела кораллового полипа, где они фотосинтезируют, чтобы производить энергию для себя и полипов. Полипы, в свою очередь, обеспечивают дом и углекислый газ для водорослей. Кроме того, зооксантеллы придают кораллам живую окраску — большинство тел коралловых полипов прозрачны и бесцветны без зооксантелл.

Некоторые виды кораллов, например мозговой коралл, являются гермафродитами, что означает, что они производят яйца и сперму одновременно. Половое размножение происходит во время массового нереста кораллов, который у некоторых видов происходит только один раз в год.

Другие виды, такие как лосиный коралл, являются гонохорными, что означает, что они создают колонии, состоящие либо из одних самцов, либо из всех самок. В каждой коралловой колонии все полипы будут производить только яйца или только сперму. Для успешного размножения колония должна полагаться на соседнюю колонию, которая производит другую репродуктивную клетку.

Мир коралловых рифов

По данным CORAL, большинству обнаруженных сегодня крупных коралловых рифов от 5 000 до 10 000 лет. Чаще всего их можно найти в теплой, чистой, мелководной воде, где много солнечного света, чтобы питать водоросли, на которые кораллы полагаются в качестве пищи.

Коралловые рифы покрывают менее 1 процента дна океана — площадь всех рифов вместе взятых составляет около 110 000 квадратных миль (285 000 квадратных километров), что примерно равно размеру штата Невада. Тем не менее, они являются одними из самых продуктивных и разнообразных экосистем на Земле.

Около 25 процентов всех известных морских видов используют коралловые рифы в качестве пищи, жилья и размножения. По данным CORAL, коралловые рифы, которые иногда называют «морскими тропическими лесами» из-за их биоразнообразия, являются основной средой обитания для более чем 4000 видов рыб, 700 видов кораллов и тысяч других растений и животных.

Коралловые рифы обычно делятся на четыре категории в соответствии с CORAL: окаймляющие рифы, барьерные рифы, участки рифов и атоллы. Окаймляющие рифы являются наиболее часто встречающимися рифами и растут вблизи береговой линии. Барьерные рифы отличаются от окаймляющих рифов тем, что они отделены от береговой линии более глубокими и широкими лагунами. Патч-рифы обычно растут между окаймляющими и барьерными рифами на островной платформе или континентальном шельфе. Кольца кораллов, из которых состоят атоллы, образуют защищенные лагуны посреди океанов, обычно вокруг островов, которые погрузились обратно в океан.

Коралловые рифы не только красивы, это невероятно разнообразные экосистемы. (Изображение предоставлено Дэном Нортоном Coral.org )

Коралловые рифы в осаде

Коралловые рифы являются важной морской средой обитания, от которой зависят многие океанические виды. Кроме того, по данным Морской станции Хопкинса Стэнфордского университета, коралловые рифы ежегодно приносят прямую экономическую выгоду людям во всем мире на сумму около 30 миллиардов долларов в виде продуктов питания, рыболовства и туризма.

Но коралловым рифам угрожает несколько угроз.

Возрастающее закисление океана, вызванное поглощением океанами огромного количества углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива, снижает способность кораллов производить экзоскелеты из карбоната кальция, на которые они полагаются в качестве убежища.

Загрязнение воды также наносит ущерб коралловым рифам. Сельскохозяйственные пестициды и удобрения, нефть и бензин, сброс сточных вод и отложения с эродированных ландшафтов затрудняют процветание кораллов и, следовательно, нарушают сложные отношения, существующие между растениями, кораллами и другими животными, которые являются частью экосистемы рифа.

По мере повышения температуры Мирового океана из-за глобального потепления коралловые полипы изгоняют зооксантелл, от которых они зависят в качестве пищи. Как только зооксантеллы исчезают, коралл теряет свою яркую окраску, и остается только белый экзоскелет; это называется обесцвечиванием кораллов. По данным CORAL, колонии кораллов, подвергающиеся обесцвечиванию, обычно отмирают.

Рыболовные методы, такие как ловля цианидом (распыление цианида в воде оглушает рыбу, чтобы ее было легче поймать), «взрывной лов» с применением взрывчатых веществ и перелов траулерами, могут уничтожить тысячелетний коралловый риф за считанные минуты .

«Перелов, закисление океана и загрязнение отбрасывают коралловые рифы в небытие», — написал в своей статье в New York Times эколог из Австралийского национального университета в Канберре Роджер Брэдбери. «Каждая из этих сил в отдельности вполне способна вызвать глобальный коллапс коралловых рифов; вместе они обеспечивают это».

Будущее Большого Барьерного рифа

Самый большой коралловый риф в мире, Большой Барьерный риф, является домом для не менее 400 отдельных видов кораллов и тысяч различных видов рыб, моллюсков, морских змей, морских черепах, киты, дельфины, птицы и многое другое. Как и другие коралловые рифы мира, этот невероятный экологический очаг находится под угрозой.

Из-за сильной жары в 2016 году большой процент кораллов Большого Барьерного рифа подвергся сильному обесцвечиванию и гибели. Исследование, проведенное в 2018 году в журнале Nature Communications, показало, что только в северной трети рифа более 60 процентов мелководных кораллов (те, что ниже 49 футов или 15 метров) в той или иной степени обесцвечивались, а 30 процентов кораллов умер. Исследование также показало, что даже в более глубоких, менее исследованных частях рифа (примерно до 131 фута или 40 м) почти 40 процентов кораллов имели по крайней мере частичное обесцвечивание.

Здоровые рифы ведут к здоровым океанам, а здоровые океаны жизненно важны для всей жизни на Земле. Разрушения, которым подвергается не только Большой Барьерный риф, но и каждый риф во всем мире, могут привести к исчезновению тысяч видов морских обитателей. В свою очередь, береговые линии, в настоящее время защищенные рифами, будут с большей готовностью затопляться во время штормов, некоторые острова и низменные страны исчезнут под водой, а 30-миллиардная промышленность, которую обеспечивают коралловые рифы, может рухнуть.

Правительство Австралии разработало долгосрочный план по поддержанию Большого Барьерного рифа. В плане излагаются усилия по значительному сокращению и, в конечном итоге, устранению сброса материалов и химикатов, сокращению рыболовства и браконьерства, а также мониторингу качества воды стока, направляемого на рифы.

Есть также много попыток восстановить риф. Ученые работают над выведением более сильных видов кораллов, которые менее восприимчивы к более теплым водам и растут ускоренными темпами, сообщает New York Times. Они выращивают различные виды кораллов в лаборатории и помещают их в экспериментальную среду, предназначенную для отражения прогнозируемой температуры и кислотности океана через десятилетия.

Другая группа экологов коралловых рифов экспериментирует с выращиванием кораллов на стальных каркасах, размещенных над поврежденными частями рифа. Электрические токи, проходящие через стальные каркасы, ускоряют рост кораллов в три-четыре раза, сообщает New Scientist. Возможно, этот метод поможет восстановить риф и повысить вероятность того, что кораллы выживут при обесцвечивании.

Рэйчел Росс — научный писатель и редактор, специализирующийся на астрономии, науках о Земле, физических науках и математике. Она имеет степень бакалавра философии Калифорнийского университета в Дэвисе и степень магистра астрономии Университета Джеймса Кука. У нее также есть сертификат Стэнфордского университета в области научного письма. До того, как стать научным писателем, Рэйчел работала в обсерватории Лас-Кумбрес в Калифорнии, где специализировалась на образовании и просветительской деятельности, а также на научных исследованиях и работе с телескопами. Во время учебы на степень бакалавра Рэйчел также преподавала введение в астрономическую лабораторию и работала с астрономом-исследователем.

Экосистемы коралловых рифов в условиях изменения климата и окисления океана

Введение

Как тепловодные, так и холодноводные кораллы выделяют скелеты из карбоната кальция, которые со временем накапливаются, образуя трехмерную матрицу рифов, обеспечивающую среду обитания для тысяч рыб и других видов. . Производство известнякоподобного карбоната кальция достаточно велико во многих коралловых рифах с теплой водой, чтобы образовались карбонатные структуры. Высокие скорости кальцификации достаточны для преодоления значительных скоростей биоэрозии и физической эрозии, вызываемой волнами. Эти структуры поддерживают структуру барьерных рифов и островов, которые имеют решающее значение для тропических береговых линий. Хотя они занимают менее 0,1 % дна океана, экосистемы тропических коралловых рифов обеспечивают среду обитания как минимум для 25 % известных морских видов, при этом многие рифовые виды еще предстоит открыть (Fisher et al., 2015). По оценкам, биологическое разнообразие тепловодных коралловых рифов включает ~ 1–9миллионов видов, обитающих внутри и вокруг коралловых рифов (Reaka-Kudla, 1997, Census of Marine Life, http://www.coml.org/census-coral-reef-ecosystems-creefs). В более глубоких частях этих тепловодных рифовых систем тенденция к образованию рифовых структур с преобладанием карбонатов ослабевает по мере снижения уровня освещенности (Bongaerts et al., 2010a). При низком уровне освещенности эрозия и растворение превышают производство карбоната кальция, что приводит к образованию коралловых сообществ, которые могут быть многочисленными, но с небольшим или отсутствующим трехмерным каркасом рифа из карбоната кальция. Протянувшись от 40 до 150 м, эти «мезофотические» (слабоосвещенные) коралловые рифы также обеспечивают обширную среду обитания, при этом уровень обнаружения видов остается очень высоким из-за того, что эти рифы труднодоступны (Bongaerts et al., 2010a, 2011). . Мезофотические рифовые системы, вероятно, покрывают площадь, сравнимую с мелководными тепловодными коралловыми рифами (Bongaerts et al., 2010a; Slattery et al., 2011).

Как на мелких, так и на более глубоких мезофотических коралловых рифах преобладают склерактиниевые кораллы, образующие симбиоз с динофлагеллятными протистами из рода Symbiodinium . На основе этого симбиоза их внутриклеточные симбионты (т. е. живущие в желудочно-кишечных или пищеварительных тканях своих коралловых хозяев) способны к фотосинтезу и обеспечивают коралл-хозяин богатым источником сахаров, глицерина, липидов и других органических соединений. Маскатин, 1990). Эта взаимосвязь позволяет кораллам расти и обызвествляться с высокой скоростью в условиях чистой, теплой и мелководной воды вдоль тропического побережья (Muscatine and Porter, 19). 77). Численность кораллов Scleractinian, вмещающих Symbiodinium , снижается с глубиной более 20–40 м в зависимости от прозрачности водной толщи. Самые глубокие склерактиниевые кораллы, симбиотические с Symbiodinium , встречаются на глубине 100 м и более от поверхности тропических вод (Englebert et al., 2014). Продуктивность этого симбиоза дополняется способностью кораллов улавливать и питаться переносимыми водой частицами и планктоном (т. е. политрофией). Комбинированная способность к фотосинтезу, а также к питанию лежит в основе успеха высокопродуктивных экосистем коралловых рифов, которые тянутся вдоль многих тропических береговых линий. Данные изотопных сигнатур в окаменелостях показывают, что кораллы Scleractinian были симбиотическими с Symbiodinium на протяжении более 230 миллионов лет (Stanley and Fautin, 2001; Muscatine et al., 2005), скорее всего, приводя к продуктивным и разнообразным экосистемам, которые не слишком отличались от современных.

Холодноводные коралловые рифы простираются до глубины 3000 м, хотя некоторые холодноводные кораллы можно найти на мелководье до 50 м (например, на норвежском шельфе). На глубине ниже 200 м света так мало, что фотосинтез уже невозможен. В результате холодноводные кораллы не образуют симбиоза с Symbiodinium и вместо этого зависят от подачи частиц. Открытие местонахождений и протяженности холодноводных рифов в основном было обусловлено достижениями в области подводных технологий съемки и картирования (Turley et al., 2007; Ramirez-Llodra et al., 2010). Например, в водах Норвегии в последние десятилетия были обнаружены обширные (~2 000 км 90 235 2 90 236 ) холодноводные коралловые рифы, некоторым из которых тысячи лет (> 8 000 лет) (Fosså et al., 2005). ). В настоящее время в каждом океане обнаружены холодноводные коралловые рифы, образующие важные скопления в глубинах океана, которые обеспечивают жизненно важную среду обитания для тысяч других видов, включая многие коммерчески важные виды.

Человеческие сообщества получают множество преимуществ от коралловых рифов, включая продукты питания, доход, отдых, защиту побережья, культурные объекты и многие другие экологические товары и услуги (Cinner et al. , 2009; Costanza et al., 2014). Несмотря на свое биологическое разнообразие, продуктивность и важность для человека, как тепловодные, так и холодноводные коралловые рифы испытывают сильное воздействие деятельности человека как в силу локальных, так и глобальных факторов (Hall-Spencer et al., 2002; Burke et al., 2011). . В результате количество коралловых рифов во всем мире быстро сокращается. В то время как местные факторы могут оказывать значительное влияние на коралловые рифы (например, загрязнение, чрезмерный вылов рыбы и физическое разрушение рифов), изменения температуры и химического состава океана из-за антропогенной деятельности резко сокращают распространение, численность и выживание целых экосистем коралловых рифов. (Gattuso et al., 2014b; Hoegh-Guldberg et al., 2014). Учитывая эти риски и важность коралловых рифов для человека и морского биоразнообразия, в настоящем документе основное внимание уделяется проблемам, с которыми сталкиваются тепло- и холодноводные экосистемы коралловых рифов и их сообщества, в частности те, которые возникают в результате быстрого потепления и закисления океанов.

Распространение, численность и значение экосистем коралловых рифов

Тепловодные коралловые рифы представляют собой видные экосистемы в прибрежных районах Тихого, Индийского и Атлантического океанов (рис. 1А, В), где они обычно встречаются в широкой полосе (от 30°ю.ш. до 30°с.ш.) теплых, освещенных солнцем, щелочных, чистых и относительно бедных питательными веществами океанских вод (Клейпас и др., 1999b). Здесь размножаются склерактинские или рифообразующие кораллы, откладывающие большое количество карбоната кальция. Когда кораллы умирают, их мертвые скелеты со временем накапливаются и «склеиваются» в результате деятельности других организмов, таких как образование корки красными кораллиновыми водорослями (Glynn and Manzello, 2015). Другие организмы, такие как кальцифицирующие зеленые водоросли, беспозвоночные и фитопланктон, также вносят свой вклад в общий баланс карбонатов тепловодных коралловых рифов (Hutchings and Hoegh-Guldberg, 2009).), что приводит к трехмерным структурам карбоната кальция, которые накапливаются в течение сотен и тысяч лет. В свою очередь, трехмерные структуры (рис. 1C) внутри тепловодных рифовых систем создают среду обитания для сотен тысяч видов, многие из которых поддерживают население прибрежных районов пищей, доходом и другими экологическими товарами и услугами, такими как защита побережья. Коралловые рифы также являются важным источником для биоразведки и разработки новых фармацевтических препаратов. Стоимость активов коралловых рифов оценивается примерно в 1 триллион долларов (Hoegh-Guldberg, 2015), при этом экономическая стоимость товаров и услуг, связанных с коралловыми рифами, превышает 375 миллиардов долларов в год, а выгоды получают более 500 миллионов человек как минимум в 9 странах.0 стран мира (Burke et al., 2011; Gattuso et al., 2014b).

Рисунок 1. (A) Распределение тепловодных и холодноводных коралловых рифов (кредит: Хьюго Алениус, 2008 г., ЮНЕП/ГРИД-Арендал, http://www.grida.no/resources/7197). (B) Расположение ячеек и провинций тепловодных коралловых рифов, из Hoegh-Guldberg et al. (2014). (C) Теплый карбонатный коралловый риф Большого Барьерного рифа, Австралия (фото: Ove Hoegh-Guldberg). (D) Мезофотическое коралловое сообщество Северного Сулавеси, Индонезия. (Источник: Пим Бонгартс, Университет Квинсленда). (E) Глубоководное сообщество Lophelia pertusa из каньона Миссисипи на глубине ~450 м (изображение из NOAA, под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic).

По мере снижения уровня освещенности с глубиной преобладает декальцинация, и общий карбонатный баланс рифовых экосистем смещается в отрицательную сторону (Barnes and Chalker, 1990; Bongaerts et al., 2010a). В этих условиях сохраняются склерактиниевые кораллы и их симбионты, а рифы называют «мезофотными» (Bongaerts et al., 2010a, 2011; Robinson C. et al., 2010). В этих местах обитания колонии склерактиниевых кораллов часто имеют пластинчатую форму, ориентируясь на получение максимального количества света в условиях тусклого освещения (рис. 1D). Мезофотические рифовые системы также в основном ограничены областями, где прозрачность воды, концентрация ионов карбоната и температура относительно высоки. Как и их аналоги в более мелководных регионах, мезофотные рифовые системы играют важную роль в поддержании рыболовства и, следовательно, средств к существованию человека. Учитывая сложность работы на глубинах более 30 м (за пределами глубины подводного плавания с аквалангом), многие виды еще предстоит открыть (Bongaerts et al., 2010a). Таким образом, мезофотические рифы обладают неизвестным потенциалом в качестве источников новых фармацевтических препаратов и других потенциально полезных соединений (Leal et al., 2012). В результате их истинная ценность, вероятно, была недооценена.

Холодноводные кораллы обычно образуют рифы на гораздо больших глубинах от 200 до 2000 м, однако в некоторых регионах они встречаются и на меньших глубинах (Fosså et al., 2002; Freiwald et al., 2004). Глубоководные кораллы не зависят от уровня освещенности, поскольку они не симбиотичны с Symbiodinium . Из-за более холодных и более богатых CO ₂ вод (и, следовательно, менее щелочных) глубоководные кораллы растут медленнее, чем тепловодные кораллы, образуя скопления, которые по-разному называют участками, отмелями, зарослями, биогермами, курганами, садами и массивы. В отсутствие значительного волнового воздействия эти хрупкие и медленно растущие рифы образуют скопления, способные покрывать обширные участки морского дна (например, 2000 км 9 ).0235 2 в норвежских водах http://www.lophelia.org/) (Hall-Spencer et al., 2002) и включают почти моновидовые насаждения склерактиниевых кораллов, таких как Lophelia pertusa и Oculina varicosa (рис. 1Е). В дополнение к склерактиновым кораллам, они часто демонстрируют большое разнообразие кораллоподобных организмов, в том числе мягких кораллов, горгонарий и альционообразных.

Недавние изменения степени антропогенного воздействия на экосистемы коралловых рифов

Коралловые рифы сталкиваются с растущими проблемами от локальных до глобальных последствий деятельности человека. За последние 200 лет деятельность человека коренным образом изменила береговую линию, привела к чрезмерной эксплуатации таких ресурсов, как рыбные запасы, и загрязнению прибрежных вод до такой степени, что многие экосистемы коралловых рифов быстро деградируют (Jackson et al., 2001; Pandolfi et al., 2003). ; Hoegh-Guldberg, 2014b). Например, тепловодные коралловые рифы сократились по крайней мере на 50% за последние 30–50 лет в значительной части тропических регионов мира (Hughes, 19).94; Гарднер и др., 2003; Бруно и Селиг, 2007 г.; Деат и др., 2012). Аналогичные выводы были сделаны для холодноводных рифов, где деятельность человека подвергала эти системы все возрастающему давлению с середины 1980-х годов. Ключевые факторы разрушения холодноводных рифов включают коммерческое донное траление, разведку и добычу углеводородов, глубоководную добычу полезных ископаемых, прокладку кабелей и трубопроводов, загрязнение, удаление отходов, эксплуатацию и торговлю кораллами, а также деструктивный научный отбор проб (Hall-Spencer et al. ., 2002; Turley et al., 2007; Roberts and Cairns, 2014). Увеличение воздействия человеческой деятельности является результатом стремительного развития технологий визуализации и использования биологических и минеральных ресурсов глубоководных местообитаний (Freiwald et al., 2004; Ramirez-Llodra et al., 2010). Многие популяции глубоководных кораллов (склерактиний, горгонарий) имеют очень низкую скорость оборота и могут жить столетиями, а некоторые виды, такие как черные кораллы (антипатарианцы), живут тысячи лет. Долговечность и низкие темпы роста этих таксонов означают, что восстановление после антропогенных стрессоров будет очень медленным. Районы, населенные глубоководными рифами, также являются «ресурсной границей» для добычи углеводородов и добычи ценных и «высокотехнологичных» металлов (Roberts, Cairns, 2014). Следовательно, вероятно, что антропогенное воздействие на эти рифы будет расширяться. Эти воздействия также, вероятно, будут связаны с потеплением и закислением океана (рис. 2А), которые сами по себе создают растущие и серьезные риски для экосистем коралловых рифов. Прямое воздействие этих изменений на коралловые рифы усиливается с начала 19 века.80 с (Hoegh-Guldberg et al., 2007, 2014; Eakin C.M. et al., 2010; Gattuso et al., 2014b). Последние являются прямым результатом сжигания ископаемого топлива и с начала 1980-х годов оказывают все большее воздействие на тепловодные коралловые рифы. Понимание и устранение как локальных, так и глобальных угроз для коралловых рифов будет иметь решающее значение, если они хотят пережить одни из самых высоких темпов изменения окружающей среды в новейшей истории Земли (Hönisch et al., 2012; Pörtner et al., 2014). .

Рис. 2. (A) Связь между накоплением CO ₂ в атмосфере и замедлением кальцификации кораллов из-за подкисления океана. Приблизительно 30% атмосферного CO ₂ , выделяемого людьми, поглощается океаном (IPCC, 2013), где он соединяется с водой с образованием угольной кислоты, которая высвобождает протон, который соединяется с ионом карбоната. Это снижает концентрацию карбоната, делая его недоступным для морских кальцификаторов, таких как кораллы. (B) Температура, [CO ₂ ] _атм и концентрации карбонат-ионов, реконструированные за последние 420 000 лет. Концентрации карбонатов были рассчитаны (Lewis et al., 1998) по [CO ₂ ] _атм и отклонения температуры от условий в десятилетие 2000-х годов с набором данных ледяного керна Восток (Petit et al., 1999), предполагая постоянная соленость (34 части на триллион), средняя температура моря (25°С) и общая щелочность (2300 ммоль кг 90 235 -1 90 236 ). Кислотность океана меняется на ± 0,1 единицы рН за последние 420 000 лет (отдельные значения не показаны). Пороги серьезных изменений коралловых сообществ указаны для термического стресса (+2°C) и концентрации карбонат-ионов ([карбонат] = 200 мкмоль кг ^-1 , примерная насыщенность арагонита ~Ω _{арагонит} = 3,3; [CO ₂ ] _атм = 480 частей на миллион). Сценарии коралловых рифов CRS-A, CRS-B и CRS-C обозначены как A, B и C соответственно с аналогами из существующих рифов. Красные стрелки, постепенно указывающие в сторону правого верхнего квадрата, указывают путь, по которому следует [CO ₂ ] _атм с концентрацией более 500 частей на миллион. Из Hoegh-Guldberg et al. (2007) с разрешения журнала Science.

Тепловодные коралловые рифы в значительной степени зависят от физических и химических изменений, происходящих на поверхности океана, тогда как холодноводные рифовые системы относительно больше связаны с широкомасштабными условиями основной части океана (Freiwald et al., 2004). ; Eakin C.M. et al., 2010). В этом отношении вероятны различия в скорости и характеристиках происходящих изменений. Эти различия также приводят к различным траекториям, когда речь идет о краткосрочных и долгосрочных прогнозах планетарного потепления и закисления океана.

Теплые водные среды коралловых рифов испытали относительно небольшую изменчивость с точки зрения температуры и концентрации ионов карбоната, даже при относительно значительных колебаниях средней глобальной температуры и концентрации CO ₂ в атмосфере во время ледникового цикла (рис. 2B). Коралловые рифы с теплой водой сокращались по направлению к экватору во время ледниковых периодов и вновь расширялись вдоль тропических и субтропических побережий мира во время промежуточных теплых периодов (Hubbard, 2015). Хотя эти изменения были быстрыми по сравнению с геологическими временными рамками, они происходили в течение периодов 10 000 лет и более и были медленными по сравнению с климатическими изменениями, которые произошли с доиндустриальной эпохи. Хотя наше понимание того, как условия среды обитания глубоководных коралловых рифов изменились за геологическое время, ограничено, весьма вероятно, что условия менялись за эти длительные периоды еще меньше, чем условия, окружающие тепловодные коралловые рифы.

Практически достоверно, что верхний слой океана нагревался в период с 1971 по 2010 год и, вероятно, нагревался в период с 1870-х по 1971 год (IPCC, 2013). Эти изменения согласуются с изменениями, ожидаемыми от связанного с этим повышения концентрации парниковых газов в атмосфере (IPCC, 2013). Средние температуры поверхности моря (ТПМ) Индийского, Атлантического и Тихого океанов увеличились на 0,65, 0,41 и 0,31°C в период 1950–2009 гг. (табл. 30-1 в Hoegh-Guldberg et al., 2014). Влияние долгосрочных моделей изменчивости климата, таких как Тихоокеанское десятилетнее колебание (ТДО), способствует изменчивости в региональном масштабе и мешает попыткам обнаружить и приписать региональные изменения антропогенным выбросам парниковых газов (Hoegh-Guldberg et al., 2014). Тем не менее, изучение данных Hadley Center HadISST1.1 (Rayner et al., 2003) за 60 лет (1950–2009) выявляет значительные тенденции к потеплению ТПМ во многих субрегионах океана (таблица 30-1 в Hoegh-Guldberg et al., 2014). Значительные тенденции четко проявляются в шести основных регионах коралловых рифов с теплой водой, за исключением региона Мексиканского залива/Карибского моря (таблица 1). Темпы увеличения SST в тепловодных регионах коралловых рифов колеблются от 0,07 °C (западная часть Тихого океана) до 0,13 °C (Коралловый треугольник и юго-восточная Азия) за десятилетие, что приводит к общему увеличению в регионах от 0,44 до 0,79. °C в период с 1950 по 2009 гг.

Таблица 1. Изменения температуры поверхности моря (ТПМ) в шести крупных провинциях тепловодных коралловых рифов (рис. 1B ) за период 1950–2009 гг. с использованием ежемесячных данных ТПМ 1 × 1 градус, полученных из Центра Хэдли HadISST1.1 набор данных ( Rayner et al., 2003 ) .

В дополнение к теплосодержанию и температуре верхних слоев океана исследовательское сообщество практически уверено, что химический состав океана также меняется в результате увеличения количества CO ₂ входит в океан (IPCC, 2013). Наблюдаемое повышение солености в тропических широтах согласуется с усилением глобального гидрологического цикла (Durack and Wijffels, 2010; Durack et al., 2012), включая дожди, которые имеют серьезные последствия для прибрежных экосистем, таких как тепловодные коралловые рифы. На региональном уровне изменения в интенсивности штормов и дождей также могут влиять на качество прибрежных вод, которое имеет важное значение для коралловых рифов, в результате взаимодействия между засухами, береговой эрозией и эрозией водосбора и внезапными наводнениями (наводнениями). Воздействие изменения климата дополняет воздействие других видов деятельности человека, которые уже влияют на качество воды, прибрежную эрозию и биологические системы.

Средний глобальный уровень моря повышается в среднем на 3,2 мм в год 90 235 −1 90 236 (за 1993–2010 гг.) в результате потепления океана (и, следовательно, увеличения объема) и таяния материкового льда (IPCC, 2013). Повышение уровня моря варьируется в зависимости от региона в результате различий в местной океанографии и геологии, а также влияния долгосрочных колебаний регионального климата. В некоторых районах со значительными теплыми коралловыми рифами, таких как Юго-Восточная Азия и северная Австралия, скорость повышения уровня моря составляет около 10 мм в год9.0235 −1 . В то время как прямое связывание региональных изменений силы ветра, интенсивности и частоты штормов с глобальным потеплением затруднено из-за долговременной изменчивости, имеются убедительные доказательства того, что частота и интенсивность сильнейших тропических штормов в некоторых регионах (например, в Северной Атлантике; IPCC, 2013) увеличилась с 1970-х годов. Сочетание более высокого уровня моря и более интенсивных штормовых систем, вероятно, увеличит силу воздействия волн на прибрежные районы, что повлияет на прибрежную инфраструктуру, а также на состояние экосистем, таких как коралловые рифы, мангровые заросли и водоросли. слоев (Hamylton et al., 2013; Saunders et al., 2014).

За последние 100 лет также произошли изменения pH поверхностных вод океана, явление, которое называется закислением океана (Kleypas et al., 1999a; Caldeira and Wickett, 2003; Gattuso et al., 2014a). Когда CO ₂ попадает в океан, он вступает в реакцию с водой, увеличивая концентрацию ионов водорода (тем самым снижая pH океана) и уменьшая концентрацию ионов карбоната. Хотя общее изменение pH океана кажется небольшим (0,1 единицы pH за последние 150 лет), на самом деле это увеличение концентрации ионов водорода на 26%. Экспериментальные данные показывают, что сокращение ионов карбоната при подкислении океана имеет большое биологическое значение, поскольку оно может влиять на скорость, с которой морские организмы, такие как кораллы, строят свои известковые структуры (Kroeker et al. , 2013). Однако понимание механизмов, обуславливающих чувствительность кальцификации кораллов к химическому составу океана, таких как реакция рН внутренней кальцифицирующей жидкости, в которой формируется коралловый скелет, на концентрацию растворенного органического углерода, только распутывается (Comeau et al. ., 2017). Эти изменения в химическом составе океана зависят от температуры, при этом CO ₂ поглощение и, следовательно, подкисление максимальны, когда вода более холодная. Состояние насыщения арагонита (одна из форм карбоната кальция) (Ω _arag ) представляет собой соотношение между концентрациями ионов кальция и карбоната (Doney et al., 2009). Состояние насыщения арагонитом показывает такое же распределение, как и температура поверхности моря, при этом Ω _arag является самым высоким в самых теплых регионах океана и самым низким в полярных регионах (Jiang et al., 2015). Поверхностные воды океана, как правило, пересыщены по отношению к арагониту (Ω _араг > 1). Тем не менее, в более теплых водах, где Ω _arag , по прогнозам, не упадет до <1 (таким образом, недонасыщенность по отношению к арагониту, рис. 3), все еще вероятно значительное воздействие на кальцифицирующие организмы. Имеются веские доказательства того, что накопление карбонатов на тепловодных коралловых рифах приближается к нулю или становится отрицательным, когда Ω _arag падает ниже 3,3 (Hoegh-Guldberg et al., 2007; Chan and Connolly, 2013), уровень, который, вероятно, будет достигнут в поверхностных вод тропиков в ближайшие несколько десятилетий при нынешних темпах выбросов парниковых газов (Hoegh-Guldberg et al., 2007; Ricke et al., 2013).

Рисунок 3. Состояние насыщения арагонитом поверхности океана, смоделированное моделью системы Земли Университета Виктории при различных концентрациях CO в атмосфере ₂ . 280 частей на миллион представляют собой доиндустриальные уровни и 394 части на миллион в 2012 году . Прогнозируется, что в течение 2030-х годов уровень репрезентативной концентрации (RCP) 4.5, 6.0 и 8.5 будет достигнут 450 ppm, а в 2040-х годах согласно RCP 2.6 он приблизится, но не достигнет 450 ppm (IPCC 2013). По прогнозам, только в рамках RCP 8.5 в 2080-х годах будет достигнуто восемьсот частей на миллион. Поля рассчитываются на основе выходных данных модели концентрации растворенного неорганического углерода, концентрации щелочности, температуры и солености вместе с процедурой химии из проекта OCMIP-3. Изменено с рисунка SM30-2 в Hoegh-Guldberg et al. (2014 г.; перепечатано с разрешения ДО5 МГЭИК).

Глобальное распространение холодноводных кораллов, по крайней мере частично, ограничено глубиной горизонта насыщения арагонита, Ω _arag = 1,0 (Guinotte et al., 2006). Состояние насыщения арагонита уменьшается с глубиной, частично из-за гидростатического давления и более низкой температуры, с отчетливым «горизонтом насыщения» арагонита, ниже которого воды становятся недонасыщенными для арагонита (Ω _arag <1) (Jiang et al. , 2015). Горизонт насыщения является сложным результатом циркуляции океана, температуры, CO ₂ концентрации, солености, метаболической активности и концентрации органических соединений и встречается на глубинах от 200 до 3500 м, в зависимости от широты и океана (Orr et al., 2005; Doney et al., 2009; Rhein et al. и др., 2013; Цзян и др., 2015). Поверхностные воды и воды на глубине 50 м в основном перенасыщены во всем мировом океане (Jiang et al., 2015), однако в водах западной Арктики площадь недонасыщенных вод в верхних 250 м к северу от 70° с. от 5 до 31% в возрасте от 19 лет90-е годы и 2010 год (Qi et al., 2017). На глубине 500 м в северной и экваториальной частях Тихого океана обнаружены большие участки недонасыщенной воды Ω _arag . На высоте 1000 м Ω _араг < 1,8 над всеми океанскими бассейнами и на высоте 2000 м Ω _араг < 1,0 над всем Тихим и Индийским океаном и частями Атлантического океана. Подкисление океана происходит более высокими темпами в высоких широтах, чем в более низких широтах (рис. 3), что приводит к обмелению арагонитового горизонта насыщения. В настоящее время имеются доказательства того, что горизонт насыщения арагонитом обмелел с доиндустриального периода (Turley et al., 2007). Например, в северо-восточной части Тихого океана (от 33,5 до 50,0° с. ш.) горизонт насыщения арагонитом обмелел на 190,6 м за 11 лет (2001–2012 гг.), и с такими темпами вся водная толща в северной части этого региона, по прогнозам, станет недонасыщенной в течение 50–90 лет (Chu et al., 2016).

Биологическая реакция на быстрое нагревание и закисление океана

Неудивительно, что масштабы и темпы физических и химических изменений, происходящих в океане, вызывают широкий спектр фундаментальных реакций морских организмов, экосистем и регионов (Hoegh-Guldberg и др., 2014; Пёртнер и др., 2014). Столь же важным является наблюдение, что относительно небольшое количество изменений привело к весьма существенным биологическим последствиям, с четкими свидетельствами нелинейных тенденций, переломных моментов и других сложных реакций. Реакция кораллов на изменения состояния океана, в частности на массовое обесцвечивание кораллов, представляет собой особенно убедительные примеры последствий быстро меняющегося океана для организмов, экосистем и зависимых обществ.

Симбиоз между тепловодными кораллами и Symbiodinium (рис. 4A, B) очень чувствителен к изменениям физической и химической среды, окружающей кораллы. Кратковременные периоды высокой или низкой температуры и/или света, или воздействие токсинов, таких как цианид, могут привести к нарушению симбиоза, что приведет к потере коричневых симбионтов и последующему обесцвечиванию (отсюда «обесцвечиванию») кораллового хозяина. Хёг-Гульдберг, 1999). Обесцвечивание кораллов связано с разрушением симбиоза между склерактиновыми кораллами и Symbiodinium , который может восстановиться, если условия не будут слишком аномальными слишком долго. В то время как об обесцвечивании коралловых тканей сообщалось в масштабах колоний или групп колоний в течение как минимум 100 лет (Yonge and Nichols, 1931), сообщения об обесцвечивании в больших географических масштабах (рис. 4C, D, пример пораженных коралловых рифов в Самоа с конца 2015 года) был неизвестен в научной литературе до 1979 года. Однако с начала 1980-х годов массовое обесцвечивание кораллов затронуло целые рифы и регионы, что часто приводило к значительной гибели рифообразующих кораллов. Отсутствие до 1979 научных отчетов в дополнение к тесной связи между обесцвечиванием и повышением температуры моря, а также обширные лабораторные исследования и исследования мезокосма убедительно подтверждают вывод о том, что массовое обесцвечивание и гибель кораллов являются новыми и вызваны тем, что тепловодные коралловые рифы подвергаются воздействию повышения температуры моря. (Хог-Гулдберг и Смит, 1989; Глинн, 1993, 2012; Хог-Гулдберг, 1999; Глинн и др., 2001; Хог-Гулдберг и др., 2007, 2014; Бейкер и др., 2008; Икин С. М. и др. ., 2010; Strong et al., 2011; Gattuso et al., 2014b). Последний цикл массового обесцвечивания кораллов в 2016 г. (Hoegh-Guldberg and Ridgway, 2016), по общему мнению, является худшим за всю историю наблюдений и сопровождает самые теплые годы за всю историю наблюдений (King and Hawkins, 2016; https://www. nasa.gov/press- выпуск/nasa-noaa-data-show-2016-самый теплый год за всю историю наблюдений в мире).

Рисунок 4. (A) коралл Scleractinian ( Turbinaria sp) и (B) коралл Hydrozoan ( Millepora sp), демонстрирующий соответствующие симбионты Symbiodinium (каждая коричневая клетка диаметром около 10 мкм), удаленные из коралловые ткани; Кредит для (A,B) : Тодд Лаженесс из Пенсильванского государственного университета. (https://www.flickr.com/photos/tags/linkflickrset72157631573740050). (C) На фотографии слева, сделанной в декабре 2014 года, виден коралловый риф возле взлетно-посадочной полосы в Американском Самоа, без явного обесцвечивания кораллов. (D) На фотографии справа показан тот же коралловый риф, теперь сильно обесцвеченный, в феврале 2014 г.

Массовое обесцвечивание и гибель кораллов могут быть вызваны небольшим (1–2 °C) повышением ТПМ выше долгосрочных летних максимумов для региона (Strong et al. , 2011). Если температура остается выше в течение более длительного времени, степень обесцвечивания кораллов будет увеличиваться, что приведет к увеличению смертности (Hoegh-Guldberg, 1999; Hoegh-Guldberg et al., 2007; Eakin C.M. et al., 2010). Существует тесная связь между размером и продолжительностью экстремальных температур и массовым обесцвечиванием и гибелью кораллов (Hoegh-Guldberg, 19).99; Стронг и др., 2004, 2011; Eakin C.M. и др., 2010). Эти отношения используются со спутниковыми данными для получения аномалий ТПМ для мониторинга частоты и интенсивности массового обесцвечивания и гибели кораллов (Strong et al., 2004, 2011). По этой причине существует высокий уровень уверенности в том, что увеличение массового обесцвечивания и гибели кораллов с начала 1980-х годов связано с антропогенным изменением климата, в частности с потеплением океана (Hoegh-Guldberg et al., 2014). Исчезновение симбионтов из коралловых тканей может иметь немедленные последствия в виде потери энергии фотосинтеза и привести к голоданию, болезням, нарушению репродуктивной функции и потере конкурентоспособности по сравнению с другими организмами на коралловых рифах (Hoegh-Guldberg and Smith, 19). 89; Глинн, 1993, 2012; Хог-Гулдберг, 1999; Бейкер и др., 2008 г.; Hoegh-Guldberg и др., 2014; Глинн и Манцелло, 2015 г.).

Понимание того, как меняются положения изотерм океана (линии с одинаковыми температурами) и как быстро на поверхности океана («скорость изменения климата», Burrows et al., 2011, 2014), дает представление о том, будут ли популяции кораллов быть в состоянии достаточно быстро передвигаться, адаптироваться или акклиматизироваться к изменению температуры моря (Hoegh-Guldberg, 2012; Pörtner et al., 2014). Одни из самых высоких скоростей изменения климата (до 200 км за десятилетие) наблюдались в тропических районах океана (более 19 лет).60–2010), обусловленные небольшими пространственными градиентами температуры (Burrows et al., 2011, 2014). Наблюдаемые скорости смещения распределения для отдельных тепловодных видов кораллов, связанные с повышением температуры поверхности моря, колеблются от 0 до 150 км за десятилетие, при этом средняя скорость смещения составляет 30 км за десятилетие (Yamano et al. , 2011; Poloczanska et al. , 2013), предполагая, что кораллы и коралловые экосистемы могут не успевать за темпами потепления (Hoegh-Guldberg, 2012; Burrows et al., 2014; García Molinos et al., 2015).

Возможное снижение влияния экстремальных явлений из-за изменения климата с глубиной привело к предположению, что более глубокие (> 40 м) мезофотные коралловые рифы могут служить потенциальным убежищем от быстрых изменений температуры, интенсивности штормов и химического состава, которые типичны для мелководные (0–30 м) среды коралловых рифов (Bongaerts et al., 2010a). Гипотеза о «убежищах глубоких рифов» исследовалась рядом групп, обнаруживших существенные различия в скорости потепления и закисления с глубиной, а также примеры видов, которые могут распространяться от мезофотической зоны до мелководных рифовых областей. Однако недавняя работа показала, что мезофотические рифы могут быть не защищены от воздействия штормов (Bongaerts et al., 2013). Кроме того, популяции, которые кажутся одними и теми же видами кораллов, имеют значительную генетическую структуру в зависимости от глубины. Это важно, поскольку подразумевает высокую степень специализации, местной адаптации и даже видообразования кораллов, живущих на разных глубинах, что означает, что мезофотные кораллы могут быть не в состоянии выжить в мелководной среде и и наоборот , уменьшая потенциал мезофотической среды для обеспечения убежища для мелководных склерактинских кораллов. Это снижает значение более глубоководных популяций как источника новобранцев для восстановления поврежденных участков мелководных коралловых рифов (Bongaerts et al., 2010b, 2015). Помимо потепления океанов, кораллы также чувствительны к изменениям pH и карбонатного состава морской воды в результате закисления океана (Kleypas et al., 1999a; Gattuso et al., 2014a). Эти изменения по-разному влияют на организмы, в том числе снижают скорость кальцификации у большого количества кораллов и других организмов в лабораторных, мезокосмических и полевых исследованиях (Gattuso et al., 19).98; Рейно и др., 2003 г.; Клейпас и др., 2006; Голубь и др. , 2013; Крекер и др., 2013; Гаттузо и др., 2014а).

Долгоживущие кораллы, найденные в полевых условиях, предоставили возможность для ретроспективного анализа того, как менялся рост в течение длительных периодов времени (De’ath et al., 2009; Lough, 2010, 2011). Например, измерения кальцификации коралловых ядер 328 колоний массивного коралла Porites , произрастающего на Большом Барьерном рифе в Австралии, показали, что кальцификация этих кораллов снизилась на 14,2% с 1990. Это кажется беспрецедентным для Большого Барьерного рифа по крайней мере за последние 400 лет (De’ath et al., 2009) (но см. D’Olivo et al., 2013; рисунок 5). Учитывая сложность экологических изменений, происходящих в таких местах, как Большой Барьерный риф, трудно определить конкретные причины этого упадка. Однако комбинированные эффекты повышенного потепления и закисления в результате изменения климата, наряду с ухудшением качества воды, по-видимому, являются важными факторами наблюдаемых изменений (D’Olivo et al. , 2013). Снижение темпов роста и кальцификации также было обнаружено для Porites колонии в Красном море (Cantin et al., 2010) и в нескольких местах в Юго-Восточной Азии (Tanzil et al., 2009).

Рис. 5. (A–D) Графики парциальных эффектов, показывающие изменение кальцификации (граммы на квадратный сантиметр в год), линейного удлинения (сантиметры в год) и плотности (граммы на кубический сантиметр) в Porites от Большой Барьерный риф (GBR), Австралия, с течением времени. Из De’ath et al. (2009). Участки (A–C) основаны на 1900–2005 данные из 328 колоний Porites и график (D) по данным для десяти длинных кернов. Голубые полосы обозначают 95% доверительные интервалы для сравнения между годами, а серые полосы обозначают 95% доверительные интервалы для прогнозируемого значения для любого данного года. Обызвествление снижается на 14,2% с 1990 по 2005 год (A) , в основном из-за снижения расширения (B) . Плотность снижается с 1900 г. (C) . Данные за 1572–2001 гг. показывают, что кальцификация слабо увеличилась с ~1,62 до 1700 г. до ~1,76 в ~1850 г., после чего она оставалась относительно постоянной 9.0445 (D) перед слабым снижением примерно с 1960 года. (D – F) Упадок кораллового покрова ББР за 1985–2012 гг. (E) Карта ББР с цветовой заливкой, показывающей средний коралловый покров, усредненный за 1985–2014 гг. Точки показывают расположение 214 съемочных рифов в северном, центральном и южном регионах, а их цвет указывает направление изменения покрытия с течением времени. (F) Коробчатые диаграммы показывают процентили (25, 50 и 70%) распределения кораллового покрова в течение каждого года и указывают на существенное сокращение кораллового покрова за 27 лет. Адаптировано из De’ath et al. (2012 г.) и с разрешения в соответствии с политикой PNAS.

Исследования влияния резкого потепления и закисления на мезофотные коралловые рифы отсутствуют. Учитывая, что эти рифовые системы покрывают примерно такую ​​же площадь, что и мелководные коралловые рифы, понимание того, как изменения окружающей среды могут повлиять на эти важные районы с точки зрения среды обитания, рыболовства и биоразнообразия, важно и должно стать приоритетом будущих исследований (Bongaerts et al. , 2010а). Связь физиологической и экологической реакции мезофотических рифов с изменениями pH и концентрации карбонатных ионов также будет важна в контексте понимания того, как обмеление экосистемы мезофотических коралловых рифов повлияет на обмеление горизонта насыщения в таких регионах, как Гавайи.

Наше понимание того, как глубинная среда океана может реагировать на изменения температуры и химического состава океана, находится на ранней стадии. Подобно мезофотическим коралловым рифам, мало что известно о чувствительности холодноводных коралловых рифов к изменениям температуры. Поскольку холодноводные кораллы, как правило, не вступают в мутуалистический симбиоз с Symbiodinium , их реакция естественным образом отличается от реакции симбиотических склерактиниевых кораллов. Как и в случае с мезофотическими коралловыми рифами, предстоит еще многое узнать о том, как эти критически важные холодноводные коралловые рифы будут реагировать на постоянное потепление и закисление океана. Было установлено, что глубоководные коралловые рифы особенно уязвимы к последствиям закисления океана; отчасти из-за численного преобладания кальцифицирующих таксонов, а отчасти потому, что доиндустриальные уровни карбонатов на глубинах и температурах, которые они населяют, уже были низкими (Freiwald et al., 2004). Экспериментальные исследования показывают, что кратковременное воздействие важных глубоководных кораллов, таких как L. pertusa до снижения pH примерно на 0,15–0,3 единиц, что привело к снижению скорости кальцификации на 30–56 % (Maier et al., 2009). Однако последующая работа показала, что L. pertusa может акклиматизироваться (т. е. поддерживать значительную кальцификацию) к снижающимся уровням арагонита, изменяя структуру и прочность скелета (Form and Riebesell, 2012; Hennige et al. , 2015). Наблюдения за глубоководными кораллами в недонасыщенных водах юго-западной части Тихого океана также свидетельствуют о некоторой видоспецифической толерантности, однако темпы роста чрезвычайно низки, а в условиях недостаточного насыщения скелеты мертвых кораллов быстро растворяются (Bostock et al., 2015; Thresher et al. др., 2015). Смогут ли холодноводные кораллы приспособиться к быстрому потеплению и закислению океана, прогнозируемым в следующем столетии, неизвестно. Однако анализ окаменелостей холодноводных кораллов позволяет предположить, что сочетание снижения содержания арагонита и насыщения кислородом приведет к сокращению распространения холодноводных кораллов (Thiagarajan et al., 2013).

В то время как видам кораллов и их симбионтам уделяется большое внимание с точки зрения воздействия потепления и закисления океана на тепловодные экосистемы коралловых рифов, растет число исследований, которые выявили воздействие на более широкий спектр рифовых организмы. Среди наиболее пострадавших находятся кальцифицирующие водоросли, известковый фитопланктон, моллюски и иглокожие, при этом личиночные стадии некоторых организмов более чувствительны, чем взрослые особи (Kroeker et al. , 2013). Биоэрозионные организмы также реагируют как на более теплые, так и на более кислые условия (Dove et al., 2013; Fang et al., 2013; Reyes-Nivia et al., 2013). Губка, Cliona orientalis , повышенная биомасса и способность к биоэрозии при воздействии более теплых и более кислых условий, что указывает на роль этой губки в изменении карбонатного баланса рифов в сторону чистой эрозии (Dove et al., 2013; Fang et al., 2013). ). Аналогичные наблюдения были сделаны для биоразлагаемых эндолитических сообществ водорослей, где небольшие сдвиги температуры и кислотности океана (т.е. уровни CO ₂ ) усиливали растворение скелета и были связаны с увеличением эндолитической биомассы и дыхания при повышенных температурах и CO ₂ уровней (Reyes-Nivia et al., 2013).

Помимо воздействия на рост, кальцификацию и размножение, появляется все больше свидетельств воздействия на ряд физиологических систем организмов коралловых рифов. Подкисление океана, например, ухудшает способность некоторых рыб коралловых рифов ориентироваться и различать обоняние с потенциальными последствиями для способности рыб обнаруживать хищников и избегать их (Munday et al. , 2009; Dixson et al., 2010). В настоящее время имеется несколько сообщений о влиянии или отсутствии закисления океана на метаболические характеристики тропических видов рыб. В связи с этим будет важно выяснить, сталкиваются ли тропические рыбы с теми же проблемами, что и рыбы умеренного пояса, когда речь идет о транспорте дыхательных газов и кислотно-щелочном балансе (Esbaugh et al., 2012; Pörtner et al., 2014). . Физиологическое воздействие в сочетании с экологическим воздействием и деградацией среды обитания, вероятно, вызовет «сюрпризы» для сложных экосистем, таких как те, которые связаны как с холодноводными, так и с тепловодными коралловыми рифами.

Экологические последствия быстрых изменений

Воздействие изменения климата на организмы коралловых рифов имеет последствия для экосистем, некоторые из которых могут быть преобразующими с точки зрения их воздействия на первичную продуктивность, динамику пищевых сетей, виды, образующие среду обитания, экологию болезней и многие другие аспекты (Hoegh-Guldberg and Bruno, 2010). Однако недавнее сокращение численности тепловодных коралловых рифов (Hughes, 1994; Gardner et al., 2003; Bruno and Selig, 2007; De’ath et al., 2012) иллюстрирует сложные, но фундаментальные способы, которыми морские экосистемы меняются в ответ на быстрые темпы потепления и закисления океана. Экологические последствия быстрых глобальных изменений для мезофотических коралловых рифов менее известны или понятны, чем последствия для систем мелководных рифов с теплой водой. Точно так же менее изучены угрозы для холодноводных коралловых рифов, и, несомненно, они связаны с различным сочетанием локальных и глобальных факторов (Turley et al., 2007; Roberts and Cairns, 2014).

Основная экологическая реакция тепловодных коралловых рифов на изменение климата берет свое начало в реакции рифообразующих кораллов на потепление и закисление, а также в их роли строителей каркаса в типичных системах углеродных рифов (Gattuso et al., 1998; Kleypas et al., 1999a; Reynaud et al., 2003; Maier et al., 2009; Kroeker et al. , 2013). Как описано выше, кораллы чувствительны к небольшим изменениям температуры, света и ряда других переменных окружающей среды, реагируя на это диссоциацией от динофлагеллятных симбионтов, населяющих их ткани (т. е. обесцвечиванием). Небольшие изменения температуры вызывают замедление роста и размножения и повышенную смертность кораллов во многих частях мира (Hoegh-Guldberg and Smith, 19).89; Хог-Гулдберг, 1999; Hoegh-Guldberg и др., 2014). По мере того, как кораллы теряют своих симбионтов, они становятся уязвимыми для смерти и болезней, а также теряют способность конкурировать с другими бентосными организмами. Эти изменения привели к эпизодам гибели кораллов, связанным с тепловым стрессом, с катастрофической гибелью кораллов в определенных регионах за последние 30 лет (Hoegh-Guldberg, 1999; Baker et al., 2008; Eakin C.M. et al., 2010; Glynn , 2012). В то время как некоторые коралловые рифы восстановились в последующие десятилетия, многие другие не восстановились. Региональные различия в способности к восстановлению связаны с наличием или отсутствием других факторов, влияющих на устойчивость рифообразующих кораллов и других связанных с рифами организмов, таких как уровень растительноядности, покрытие макроводорослями и скорость пополнения кораллов (Baker et al. , 2008). . Снижение устойчивости кораллов, образующих рифы, в результате теплового стресса, вероятно, будет усугубляться усилением закисления океана, что может снизить способность кораллов расти, кальцифицироваться и восстанавливаться после нарушений. Хотя разделить последствия повышения температуры и увеличения степени закисления океана сложно, как тепловой стресс, так и закисление могут снизить способность кораллов восстанавливаться после стрессов (Hughes et al., 2007). Это может помочь объяснить, почему такие стрессоры, как циклоны, частота которых за последние 30 лет не увеличилась (Callaghan and Power, 2011; IPCC, 2013), по-видимому, оказывают более продолжительное воздействие на коралловые сообщества на Большой Барьерный риф (De’ath et al., 2012).

Массовое обесцвечивание кораллов снижает доступную кораллам энергию, что приводит к физиологическим нарушениям. Например, тепловодные кораллы выделяют слизь, богатую избыточными углеводами, которая служит пищей большому количеству моллюсков, ракообразных, червей, инфузорий, рыб и многих других организмов (Baker et al. , 2008; Wild et al. ., 2011). Он также, по-видимому, играет важную роль в предотвращении оседания обрастаний и болезнетворных организмов. Однако секреция слизи у обесцвеченных кораллов снижена, что может привести к увеличению заболеваемости (Harvell et al., 2007). Обесцвечивание также может напрямую влиять на рост и размножение кораллов, а также на их склонность к поражению рядом болезней (Harvell et al., 19).99, 2007 г.; Бруно и Селиг, 2007 г.; Бейкер и др., 2008). Сокращение рифообразующих кораллов повышает угрозу того, что значительная часть мегаразнообразия, связанного с коралловыми рифами, столкнется с исчезновением или, в случае некоторых видов, с глобальным исчезновением (Glynn, 2012). Метаанализ 17 независимых исследований, проведенный Wilson et al. (2006) выявили, что количество видов рыб, которым живые коралловые покровы служат пищей и убежищем (около 62% видов рифовых рыб), сократилось в течение 3 лет из-за нарушений, таких как обесцвечивание, штормы и нашествия морских звезд с терновым венцом, которые уменьшение кораллового покрова на 10% и более.

Потеря кальцификаторов, таких как кораллы и известковые водоросли, из-за потепления и других факторов стресса способствует снижению скорости кальцификации сообщества, которая усугубляется усилением растворения и биоэрозии по мере повышения кислотности водной толщи. Обесцвечивание кораллов, вызванное повышенными температурами, также приводит к смещению карбонатного баланса коралловых рифов с чистой аккреции на чистую эрозию (DeCarlo et al., 2017; Januchowski-Hartley et al., 2017). Шестнадцать лет спустя треть рифов, которые считались экологически восстанавливающимися (Graham et al., 2015), не продемонстрировали положительного баланса углерода (Januchowski-Hartley et al., 2017). Рифы, оставшиеся с отрицательным балансом карбонатов, были теми, где массовая гибель кораллов была высокой, а восстановление разветвленных кораллов было низким. Состав бентических сообществ рифов, чувствительных к тепловому стрессу, влияет на чувствительность экосистем коралловых рифов к закислению океана (DeCarlo et al. , 2017). В долгосрочных исследованиях, проведенных в мезокосмах, карбонатный баланс рифов склоняется к общему растворению при концентрациях CO ₂ из более чем 450 частей на миллион (Dove et al., 2013), что соответствует аналогичным выводам из предыдущей экспериментальной работы (Anthony et al., 2008; Wild et al., 2011; Andersson and Gledhill, 2013) и из географического распределение коралловых рифов по степени насыщения морской воды арагонитом (Kleypas et al., 1999b; Hoegh-Guldberg et al., 2007).

Доказательства эволюционных реакций и перемещения экосистем

Тесная взаимосвязь между короткими периодами повышения температуры моря при массовом обесцвечивании кораллов и гибелью тепловодных коралловых рифов была использована для прогнозирования того, как сообщества рифообразующих кораллов могут измениться по мере того, как океан повышение температуры в результате антропогенного изменения климата (Hoegh-Guldberg, 1999; Доне и др., 2003; Доннер и др., 2005 г.; Фрилер и др. , 2012). Однако неотъемлемым выводам этих исследований является требование, чтобы тепловой порог кораллов оставался относительно постоянным во времени. Данные за последние 25 лет, в течение которых в программах спутниковых измерений использовался простой алгоритм, основанный на аномалиях температуры поверхности моря (относительно средних летних максимумов 1985–1993 гг.), чтобы предсказать, когда и где произойдет массовое обесцвечивание и гибель кораллов. происходить. Это убедительно свидетельствует о том, что чувствительность рифообразующих кораллов к тепловому стрессу изменилась незначительно (Eakin C. et al., 2010; Strong et al., 2011; Hoegh-Guldberg, 2012). Тем не менее важно учитывать потенциальные эволюционные реакции кораллов, образующих рифы, в течение следующих 100 лет, а также возможность перемещения экосистем коралловых рифов по мере изменения условий. Из-за нехватки доступной информации о мезофотических и холодноводных кораллах это обсуждение будет ограничено данными о тепловодных коралловых рифах.

Помимо гибели, у кораллов есть возможность акклиматизироваться, развиваться или перемещаться по мере того, как условия в регионе становятся неоптимальными (Hoegh-Guldberg, 2014a). Рифообразующие кораллы, как и все организмы, могут корректировать свой фенотип или акклиматизироваться, чтобы в некоторой степени соответствовать местным условиям (Gates and Edmunds, 1999; Middlebrook et al., 2010, 2012). Однако практически нет доказательств того, что акклиматизация привела к повышению термоустойчивости рифообразующих кораллов (Eakin C. et al., 2010; Hoegh-Guldberg, 2012; Hoegh-Guldberg et al., 2014). . Кораллы, по-видимому, способны изменять относительное соотношение различных генетических клад или разновидностей Symbiodinium в пределах одной коралловой колонии, что коррелирует с устойчивостью к экстремальным температурам (Rowan et al., 1997; Berkelmans and van Oppen, 2006; Jones et al., 2008). Дальнейшее изучение этих предположительно более устойчивых сортов выявляет физиологический компромисс с точки зрения снижения роста и конкурентоспособности (Jones and Berkelmans, 2011).

В нескольких исследованиях (Glynn et al., 2001; Maynard et al., 2008a,b) было высказано предположение, что термостойкость кораллов, строящих рифы, со временем увеличилась, при этом кораллы меньше обесцвечиваются при одинаковой степени теплового стресса. Проблема с этими исследованиями заключается в нескольких аспектах (Hoegh-Guldberg, 2009).). Например, оценка уровней стресса была ограничена только температурой, несмотря на то, что изменение таких параметров, как интенсивность света (Hoegh-Guldberg, 1999; Mumby et al., 2001) и скорость потока воды над рифом (Nakamura and Van Woesik, 2001) может значительно изменить общий уровень стресса, возникающего из-за повышенной температуры в небольших масштабах (Hoegh-Guldberg, 2014a). Кроме того, исследования, подобные исследованию Maynard et al. (2008a) исследовали реакции на уровне сообществ и, следовательно, не смогли отличить потерю уязвимых видов от специфической акклиматизации и/или адаптации отдельных видов. Доказательства акклиматизации других рифовых организмов выявили некоторые интригующие возможности, такие как трансгенерационная акклиматизация, когда организмы наследуют улучшенную толерантность от родителей, которые ранее подвергались высокому уровню стресса. Например, некоторые рыбы коралловых рифов подвергаются воздействию более высокого уровня CO ₂ уровней до образования следующего поколения (Donelson et al., 2012; Miller et al., 2012). Неизвестно, работает ли этот механизм внутри кораллов, хотя само наблюдение того, что тот же порог спутниковой температуры все еще работает спустя более 25 лет, свидетельствует о том, что пороги не меняются очень быстро. Как заметили Доннер и соавт. (2005), требуемая скорость адаптации должна соответствовать скорости повышения температуры моря или ~0,1–0,2 °C за десятилетие.

Генетическая адаптация также была предложена в качестве механизма, с помощью которого популяции кораллов могли бы не отставать от быстрых изменений температуры океана. Как и все организмы, кораллы и их симбионты приспособились к местным температурным условиям, и этот факт подтверждается тем фактом, что пороговые значения, используемые спутниками для прогнозирования массового обесцвечивания и гибели кораллов, тесно связаны с местными температурными условиями (Strong et al. , 2011). Однако адаптация к местным условиям, вероятно, заняла сотни, если не тысячи лет, и замедляется тем фактом, что кораллы, образующие рифы, имеют время генерации от 5 до более 100 лет (Бэбкок, 19).91). В результате рифообразующие кораллы не обладают популяционными характеристиками, которые способствовали бы скорости эволюции, позволяющей им не отставать от окружающей среды, которая меняется быстрее, чем когда-либо за последние 65 миллионов лет, если не 300 миллионов лет (Hönisch et al. др., 2012). Несколько исследователей предположили, что кораллы могут «эволюционировать», заменяя своих симбионтов более термически адаптированными разновидностями (Buddemeier and Fautin, 1993). Доказательств этому, однако, так и не нашлось. Эти предположения также страдают от проблемы, заключающейся в том, что и коралл, и симбионт должны адаптироваться к изменению температуры (Hoegh-Guldberg et al., 2002; Stat et al., 2006, 2009).; Hoegh-Guldberg, 2012, 2014а). Имеется несколько наблюдений перемещения штаммов Symbiodinium внутри одного хозяина в ответ на потепление (Rowan et al. , 1997). Эти изменения, однако, являются примерами акклиматизации, а не генетической адаптации (Hoegh-Guldberg et al., 2002). В связи с этим появление совершенно новой симбиотической ассоциации между кораллом и новым штаммом Symbiodinium , следовательно, «нового симбиотического генотипа» никогда не наблюдалось.

Третьей и последней реакцией организмов на быстро меняющиеся условия может быть перемещение в новые районы, что было задокументировано для большого числа морских растений и животных (Poloczanska et al., 2013, 2014). Сообщалось о новых находках нескольких видов коралловых рифов в высоких широтах (Precht and Aronson, 2004; Yamano et al., 2011), что согласуется с предположением о том, что кораллы могут перемещаться в более высокие широты. Существует также достаточно свидетельств того, что небольшое повышение температуры океана в прошлом приводило к появлению коралловых рифов на несколько более высоких широтах, чем там, где они находятся сегодня (Precht and Aronson, 2004; Greenstein and Pandolfi, 2008). Хотя эти отчеты интересны, их недостаточно, чтобы поддержать представление о том, что целые экосистемы коралловых рифов будут успешно перемещаться в более высокие широты по мере продолжения антропогенного потепления океана, что вызывает некоторые важные соображения. Во-первых, как повлияет на структуру и функции коралловых рифов экосистема, если изменится только часть видов в экосистеме, и какие из них являются критическими компонентами экосистемных услуг. Во-вторых, снижение уровня освещенности наряду с уменьшением насыщения арагонитом также являются критическими факторами, определяющими, будут ли экосистемы карбонатных коралловых рифов успешно формироваться в более высоких широтах. Как признают Гринштейн и Пандольфи (2008 г.), другие факторы (например, доступные места обитания на мелководье на шельфе) имеют решающее значение для определения того, смогут ли экосистемы коралловых рифов переместиться в более высокие широты. В-третьих, аналогии с прошлыми сдвигами ограничены, учитывая, что нынешние изменения на коралловых рифах сегодня включают в себя множество других воздействий в дополнение к температуре (например, загрязнение, закисление океана). И, наконец, сдвиги в прошлом происходили в течение длительных периодов времени, в течение которых условия были относительно стабильными по сравнению с чрезвычайно быстрыми изменениями, типичными для сегодняшнего дня. Нынешние изменения температуры и кислотности океана будут продолжаться веками, если не тысячелетиями, при нынешнем пути выбросов парниковых газов, что серьезно ограничит способность популяций и адаптивных процессов не отставать от быстро меняющегося климата (Hoegh-Guldberg, 2012).

Глобальные изменения: предполагаемые меры реагирования на быстрое потепление и закисление океана

Тесная связь между массовым обесцвечиванием и гибелью кораллов и короткими периодами повышенной температуры моря дает возможность изучить, как тепловодные коралловые рифы могут пострадать при различные сценарии изменения климата (Hoegh-Guldberg, 1999). Используя проекции температуры поверхности моря (ТПМ), будущие температуры можно сравнить с установленными тепловыми порогами для кораллов, а также с частотой и интенсивностью будущего массового обесцвечивания кораллов и расчетной смертностью. Это привело к выводу, который в то время был несколько спорным, что коралловые рифы будут ежегодно подвергаться массовому обесцвечиванию и гибели кораллов уже в 2030–2040 годах. Полевые наблюдения показывают, что восстановление после нарушений, таких как массовое обесцвечивание и гибель кораллов, занимает не менее 10–20 лет, прогнозы ежегодного массового обесцвечивания и гибели кораллов убедительно свидетельствуют о том, что экосистемы, в которых преобладают кораллы, не смогут справиться с этим и начнут исчезать. примерно в это время. Последующие исследования показали, что эти выводы не были надуманными и соответствовали ожиданиям относительно фиксированного теплового порога кораллов, как это кажется (Hoegh-Guldberg, 19).99; Доне и др., 2003; Доннер и др., 2005 г.; Икин С. и др., 2010 г.; Икин С.М. и др., 2010; Фрилер и др., 2012).

Hoegh-Guldberg et al. (2014) повторили анализ Hoegh-Guldberg (1999) с использованием данных фазы 5 проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP5) из ансамбля из 10–16 независимых моделей. Исторические и невынужденные температурные тренды сравнивались с трендами репрезентативной траектории концентрации (RCP) 2.6 (глобальная температура «скорее всего, либо нет» превысит 1,5 °C к 2100 г. по сравнению с 1986–2005) и RCP 8.5 (глобальная температура «весьма вероятно» превысит 3,0 °C к 2100 г. по сравнению с 1986–2005 гг.) с точки зрения модельных прогнозов будущего для провинций коралловых рифов. Выходные данные модели были ограничены географическими областями (коралловыми регионами), о которых известно, что они содержат тепловодные коралловые рифы. Диапазон в каждом случае представляет различия между моделями и предположениями модели. Становятся очевидными три вещи. Во-первых, степень потепления ТПМ, которую мы наблюдали до сих пор, очень значительна в каждом коралловом регионе, учитывая, что средняя глобальная температура повысилась на 0,85 °C за период 1880–2012 гг. (таблица 1, рисунок 6). Во-вторых, различия между двумя сценариями РТК не становятся очевидными до середины-конца века (таблица 2, рисунок 6). В-третьих, стабилизируются только условия, связанные со сценарием RCP 2.6, что важно для того, чтобы эволюционные процессы могли функционировать и восстанавливать экосистемы коралловых рифов в этих регионах. В контексте предыдущего обсуждения это единственный сценарий, при котором у коралловых рифов есть шанс пополнить тропические прибрежные районы.

Таблица 2. Прогнозируемые изменения температуры поверхности моря (SST °C) в течение следующих 90 лет для провинций коралловых рифов (рис. 1B ) на основе моделирования модели МОЦАО в рамках проекта взаимного сравнения совмещенных моделей, фаза 5 (CMIP5, http:// cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/) .

Рис. 6. Прошлые и будущие температуры поверхности моря (ТПМ) в шести основных провинциях и местах коралловых рифов (рис. 1B ) в соответствии с историческим, непринужденным (естественным) и репрезентативным сценариями траекторий концентрации (РТК) 4.5 и 8.5 из сопряженной модели Ансамбли проекта взаимного сравнения фазы 5 (CMIP5) (см. Таблицу SM30-3 в Hoegh-Guldberg et al., 2014) . Наблюдение и моделирование изменений прошлогодней и прогнозируемой годовой ТПМ на различных участках, где коралловые рифы представляют собой видные экосистемы. Черная линия показывает оценки из набора данных Центра Хэдли по интерполированной температуре поверхности моря 1.1 (HADISST1.1) (Rayner et al., 2003), реконструированного исторического набора данных ТПМ. Затенение обозначает диапазон 5–95 процентилей моделирования климата, основанного на «исторических» изменениях в антропогенных и естественных факторах (62 моделирования), исторических изменениях только в «естественных» факторах (25), сценарии выбросов RCP4.5 (62), и RCP8.5 (62). Данные являются аномалиями от 1986 к среднему значению данных HADISST1-1 (для временного ряда HadISST1.q) за 2006 г. или соответствующих исторических моделей всестороннего воздействия. Рисунок SM30-3 с разрешения IPCC AR5 (Hoegh-Guldberg et al., 2014).

Hoegh-Guldberg et al. (2014) также изучали ежегодную частоту случаев обесцвечивания и смертности. Была рассчитана доля ячеек коралловой сетки с рифовой провинцией (рис. 1B, 7A), которые будут иметь определенный уровень стресса в любой 1 год, а затем нанесен максимум для каждого десятилетия. Были исследованы два уровня стресса. Во-первых, это количество тепла, необходимое для запуска массового обесцвечивания, которое составляет около одного градуса нагревательных месяцев (DHM) (Strong et al., 2011) и показано на рисунке 7B. Во-вторых, количество теплового стресса, необходимое для того, чтобы спровоцировать события массовой смертности, подобные тем, которые произошли на Мальдивах, Окинаве, Северо-Западной Австралии и Палау в 1919 году.98 и рассчитывается как пять градусных месяцев отопления Hoegh-Guldberg, 1999; Рисунок 7С). Выводы из этого анализа очень ясны. Во-первых, риск массового обесцвечивания кораллов (DHM ≥ 1) неуклонно возрастает в течение следующих нескольких десятилетий, затрагивая все регионы Карибского бассейна, Мексиканского залива и восточной части Тихого океана. Напротив, западная часть Тихого океана, Коралловый треугольник и Индийский океан, скорее всего, испытают меньший стресс, и к концу века все еще будут иметь большие площади, не затронутые ежегодным массовым обесцвечиванием кораллов. Во-вторых, условия, которые сегодня вызывают случаи массовой смертности (DHM > 5), к концу века будут распространяться на большинство регионов в соответствии с RCP 8.5. Этот риск снижается с РТК 8,5 до нуля при РТК 2,6, при этом нет регионов, в которых ежегодно возникают условия, которые могут вызвать массовую смертность. Учитывая время, которое требуется коралловым рифам для восстановления после событий массовой гибели (10–20 лет), существует значительный риск, связанный со сценариями с высокими выбросами парниковых газов, учитывая ущерб от этих событий, даже в управляемых рифовых системах. Даже 10% ячеек сетки, которым грозит массовая гибель, в конечном итоге к концу века составят очень небольшое количество незатронутых областей.

Рис. 7. Годовые максимальные пропорции пикселей рифа с количеством месяцев нагрева в градусах ( DHM, Donner et al., 2007 ) для каждого из шести коралловых регионов (A) . (B) DHM ≥1 (используется для прогнозирования частоты обесцвечивания кораллов; Strong et al. , 1997, 2011) и (C) DHM ≥5 (связано с обесцвечиванием с последующей значительной смертностью; Eakin C.M. et al. , 2010) за период 1870–2009 гг. с использованием набора данных Центра Хэдли по интерполированной температуре поверхности моря 1.1 (HadISST1.1). Черная линия на каждом графике — максимальное годовое значение площади за каждое десятилетие за период 1870–2009 гг.. Это значение сохраняется в течение 2010–2099 годов с использованием данных фазы 5 проекта взаимного сравнения совмещенных моделей (CMIP5) и делится на четыре репрезентативных пути концентрации (RCP2.6, 4.5, 6.0 и 8.5). Для каждого из четырех RCP были созданы DHM с использованием ансамблей моделей CMIP. На основе этих глобальных карт DHM для каждого кораллового региона был рассчитан годовой процент ячеек сетки с DHM ≥1 и DHM ≥5. Затем эти данные были сгруппированы по декадам, из которых были получены максимальные годовые пропорции. Графики за 2010–209 гг.9 являются средними значениями этих максимальных пропорций для каждого RCP. Месячные аномалии температуры поверхности моря были получены с использованием максимальной среднемесячной климатологии за 1985–2000 гг., полученной в расчетах для Рисунка 30-4 в Hoegh-Guldberg et al. (2014). Это было сделано отдельно для HadISST1.1, моделей CMIP5 и каждой из четырех RCP в каждой ячейке сетки для каждого региона. Затем DHM были получены путем сложения ежемесячных аномалий с использованием скользящей суммы за 4 месяца. На рисунке SM30-3 представлены прошлые и будущие температуры моря для шести основных провинций коралловых рифов в соответствии с историческими сценариями, сценариями невынужденного (без антропогенного воздействия) РТК4.5 и РТК8.5. Перепечатано с разрешения PCC AR5, рис. 30-10 (Hoegh-Guldberg et al., 2014).

Что касается холодноводных коралловых экосистем, то на доиндустриальном атмосферном уровне CO ₂ 9% известных холодноводных коралловых экосистем находились в недонасыщенной воде (Cao et al., 2014). Согласно сценарию выбросов IS92a (концентрация CO ₂ в атмосфере 713 частей на миллион и повышение температуры примерно на 2,4 °C к 2100 году), по оценкам, 70% холодноводных кораллов к концу века могут оказаться в недостаточно насыщенной воде с некоторыми экосистемами. к 2020-м годам наблюдается недонасыщение (Guinotte et al., 2006; Turley et al., 2007). Даже если меры по смягчению последствий (например, с помощью геоинженерии) могут сократить выбросы CO 9 в атмосферу0463 2 доиндустриального уровня к концу века, отставание в восстановлении глубоководной химии приведет к более длительным угрозам для холодноводных коралловых экосистем (Cao et al., 2014).

Жизнь с переменами: последствия для людей и средств к существованию

В целом представленные выше данные подтверждают более раннюю работу (Hoegh-Guldberg, 1999; Done et al., 2003; Donner et al., 2005; Frieler et al., 2012). и обосновывает серьезную обеспокоенность по поводу уязвимости систем карбонатных коралловых рифов перед быстро меняющимся миром. Учитывая важность прибрежных экосистем, таких как тепловодные коралловые рифы, для сотен миллионов людей (Burke et al., 2011; Hoegh-Guldberg, 2015), эти изменения, вероятно, будут иметь последствия для людей и средств к существованию, а также для региональных безопасности в некоторых случаях. Также ясно, что мы должны углубить наше понимание воздействия потепления и закисления океанов на мезофотные и холодноводные коралловые рифы. Эти коралловые рифы представляют собой важные хранилища биоразнообразия, а также среду обитания рыб, многие из которых имеют коммерческое значение. По мере нагревания глубин океана, обмеления горизонта насыщения арагонита и снижения уровня растворенного кислорода будет важно понять, как это повлияет на эти экосистемы. Также будет важно лучше понять, чем отличаются условия окружающей среды в случае мезофотических рифов и могут ли они служить убежищем для видов коралловых рифов из более экстремальных экологических условий мелководных регионов (Bongaerts et al. , 2010а, 2013, 2015).

Что касается холодноводных кораллов, меры управления, скорее всего, будут ограничиваться регулированием или запретом рыболовства и добычи полезных ископаемых в районе рифов (Thresher et al., 2011). Наивысшим приоритетом для этих уязвимых экосистем является обнаружение и защита участков, которые могут быть убежищами (Thresher et al. , 2015).

Недавний консенсус Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, 2014 г.) выявил ряд рисков и уязвимостей для коралловых рифов в условиях быстрого потепления и закисления океана, а также изучение последствий и вариантов адаптации (см. Таблицу 30.4 в Hoegh- Гульдберг и др., 2014). Изменения в структуре экосистем, такие как потеря коралловых рифов, лежат в основе ряда рисков и факторов уязвимости для рыбного производства и, следовательно, продовольственной и доходной безопасности в тропических регионах, таким образом, уровень безработицы и бедности. По мере того как экосистемы коралловых рифов деградируют или исчезают, существует риск сокращения производства прибрежных рыбных ресурсов, снижения продовольственной безопасности и роста безработицы. Существует также риск того, что туристическая привлекательность тропических прибрежных активов может снизиться по мере того, как экосистемы будут переходить в менее желательные состояния (т. Снижение доступности продуктов питания и доходов, вероятно, усугубит бедность прибрежных районов во многих экваториальных странах. Стратегии по снижению рисков в обоих этих случаях включают усиление комплексного управления прибрежной зоной для снижения сопутствующих стрессов, таких как загрязнение прибрежных зон, чрезмерная эксплуатация и физический ущерб прибрежным ресурсам.

Согласно Poloczanska et al. (2013, 2014, 2016), морские виды уже перераспределяются в сторону более высоких широт. Это может привести к реорганизации экосистем, включая запасы промысловых рыб, вызвать изменения в распределении и количестве хищников и добычи, а также увеличить риск проникновения инвазивных видов в новые места и экосистемы. По мере потепления океана ожидаются изменения в распределении видов рыб в районах коралловых рифов (Cheung et al., 2010; Pörtner et al., 2014; García Molinos et al., 2015). Это может привести к изменению национального дохода в любом направлении, в зависимости от местоположения, по мере перераспределения важных рыбных запасов, что повышает вероятность возникновения споров по поводу национальной собственности на рыбные ресурсы (Robinson J. et al., 2010). В этой связи основные управленческие действия по снижению рисков включают расширение международного сотрудничества в отношении ключевых промыслов, а также более глубокое понимание взаимосвязей между продуктивностью океана, пополнением и уровнями промысловых запасов (Bell et al., 2011). Международное сотрудничество по мерам, обеспечивающим устойчивый промысел этих ценных запасов с учетом трансграничного влияния изменения климата, является важными адаптационными мерами, которые необходимо осуществить как можно скорее (Robinson J. et al., 2010). Изменение структуры экосистемы в нагревающемся и закисляющемся океане также, вероятно, повысит риск таких заболеваний, как сигуатера и вредоносное цветение водорослей, с последствиями для здоровья и благополучия человека. Стратегии в этом случае включают усиленный мониторинг и информирование об основных рисках, а также развитие альтернативных промыслов и доходов в периоды, когда увеличивается количество случаев заболевания (Bell et al. , 2013).

Заключение: ключевая роль стабилизации климата и факторов, не связанных с изменением климата

В этом обзоре повторяющейся темой является тот факт, что мы уже наблюдаем серьезные и фундаментальные изменения, происходящие в Мировом океане в ответ на изменение климата, и что скорость изменения в значительной степени опережают способность коралловых рифов к генетической адаптации или перемещению. Если выбросы парниковых газов не будут сокращены, совершенно очевидно, что к середине-концу века океан станет совершенно другим местом (Gattuso et al., 2015). Также ясно, что существует мало или совсем нет стратегий адаптации людей для противодействия рискам потепления и закисления океана в глобальном масштабе. Если бы они действительно существовали, они почти наверняка были бы чрезмерно дорогими по сравнению с затратами на разработку решений для беспрецедентного роста выбросов CO 9 .0463 2 в земной атмосфере.

Таким образом, у нас есть два четких варианта сохранения бесценных экосистем, таких как коралловые рифы. Во-первых, как можно быстрее стабилизировать планетарную температуру и концентрации CO ₂ . Только в этом случае биологические реакции, такие как акклиматизация и генетическая адаптация, смогут сработать. Во-вторых, резко уменьшить местные стрессы, которые в настоящее время действуют на коралловые рифы и снижают их устойчивость к изменению климата. Уменьшая эти неклиматические стрессы, коралловые рифы получат возможность развить большую устойчивость или устойчивость к вызовам меняющейся планеты. Однако, если это не будет сочетаться со стабилизацией температур и закислением, то, скорее всего, это лишь временно отсрочит неизбежное. Если мы сделаем эти две вещи, есть шанс, что условия на планете Земля стабилизируются к середине-концу века, гарантируя, что некоторые из впечатляющих экосистем коралловых рифов смогут процветать в тропических регионах мира.

Вклад автора

О.Х. руководил проектом и написал 50% этой рукописи. EP внес вклад в основные концепции рукописи и составил 30% текста. SD и WS внесли 15 и 5% соответственно в написание.

Финансирование

Финансируется главным образом Австралийским исследовательским советом (Канберра; ​​FL120100066, LP110200874, CE140100020), Университетом Квинсленда и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (Вашингтон, округ Колумбия).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность за поддержку правительству Австралии, Австралийскому исследовательскому совету, Национальному управлению океанических и атмосферных исследований и правительству Квинсленда. Огайо был поддержан стипендией лауреата ARC во время разработки и публикации этого исследования и был членом Центра передового опыта ARC в исследованиях коралловых рифов при Университете Квинсленда. SD и OH хотели бы отметить щедрую поддержку Центра научных исследований Монако для окончательного анализа и этапов написания этого исследования.

Ссылки

Андерссон, А. Дж., и Гледхилл, Д. (2013). Закисление океана и коралловые рифы: воздействие на разрушение, растворение и чистую кальцификацию экосистемы. Год. Преподобный Мар. 5, 321–348. doi: 10.1146/annurev-marine-121211-172241

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Энтони К., Клайн Д., Диас-Пулидо Г., Дав С. и Хёг-Гулдберг О. (2008). Подкисление океана приводит к обесцвечиванию и снижению продуктивности строителей коралловых рифов. Проц. Натл. акад. науч. США 105, 17442–17446. doi: 10.1073/pnas.0804478105

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Бэбкок, Р. К. (1991). Сравнительная демография трех видов склерактиниевых кораллов с использованием классификаций, зависящих от возраста и размера. Экол. моногр. 61, 225–244. doi: 10.2307/2937107

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бейкер А., Глинн П. В. и Ригл Б. (2008). Изменение климата и обесцвечивание коралловых рифов: экологическая оценка долгосрочных последствий, тенденции восстановления и перспективы на будущее. Эстуар. Побережье. Шельф науч. 80, 435–471. doi: 10.1016/j.ecss.2008.09.003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Барнс, Д. Д., и Чалкер, Б. Б. (1990). «Обызвествление и фотосинтез рифообразующих кораллов и водорослей», в Coral Reefs. Экосистемы мира, Vol. 25 , изд. З. Дубинский (Амстердам: Elsevier Science Publishing), 109–131.

Google Scholar

Белл Дж. Д., Ганачауд А., Герке П. К., Гриффитс С. П., Хобдей А. Дж., Хёг-Гулдберг О. и др. (2013). Смешанная реакция рыболовства и аквакультуры тропической части Тихого океана на изменение климата. Нац. Клим. Изменить 3, 591–599. doi: 10.1038/nclimate1838

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Белл Дж. , Рейд К., Бэтти М., Эллисон Э., Леходи П., Родвелл Л. и др. (2011). «Последствия изменения климата для вклада рыболовства и аквакультуры в экономику и сообщества тихоокеанских островов», в Уязвимость тропического тихоокеанского рыболовства и аквакультуры к изменению климата , редакторы Дж. Д. Белл, Дж. Э. Джонсон и А. Дж. Хобдей (Нумеа: Секретариат Тихоокеанского Сообщество), 733–801.

Google Scholar

Беркельманс Р. и ван Оппен М. Дж. (2006). Роль зооксантелл в термоустойчивости кораллов: «кусочек надежды» для коралловых рифов в эпоху изменения климата. Проц. биол. Наука . 273, 2305–2312. doi: 10.1098/rspb.2006.3567

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Bongaerts, P., Bridge, T.C.L., Kline, D., Muir, P., Wallace, C., Beaman, R., et al. (2011). Мезофотические коралловые экосистемы на стенах атоллов Кораллового моря. Коралловые рифы 30, 335–335. doi: 10.1007/s00338-011-0725-7

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Bongaerts, P. , Frade, P.R., Hay, K.B., Englebert, N., Latijnhouwers, K.R.W., Bak, R.P.M., et al. (2015). В глубине Карибского рифа: на более низких глубинах мезофотии обитает специализированное сообщество кораллов-эндосимбионтов. Науч. Реп . 5:7652. doi: 10.1038/srep07652

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Bongaerts, P., Muir, P., Englebert, N., Bridge, T.C.L., and Hoegh-Guldberg, O. (2013). Ущерб, нанесенный циклоном на мезофотических глубинах рифа Мирмидон (Великобритания). Коралловые рифы 32, 935–935. doi: 10.1007/s00338-013-1052-y

CrossRef Full Text | Google Scholar

Бонгертс П., Риджуэй Т., Сампайо Э. и Хёг-Гулдберг О. (2010a). Оценка гипотезы «глубоких рифовых убежищ»: внимание на карибских рифах. Коралловые рифы 29, 309–327. doi: 10.1007/s00338-009-0581-x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Bongaerts, P., Riginos, C., Ridgway, T., Sampayo, E.M., van Oppen, M.J.H., Englebert, N., et al. (2010б). Генетическая дивергенция среди мест обитания широко распространенных кораллов Seriatopora hystrix и связанный с ним Symbiodinium. PLoS ONE 5:e10871. doi: 10.1371/journal.pone.0010871

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Bostock, H.C., Tracey, D.M., Currie, K.I., Dunbar, G.B., Handler, M.R., Mikaloff Fletcher, S.E., et al. (2015). Карбонатная минералогия и распространение образующих среду обитания глубоководных кораллов в юго-западной части Тихого океана. Deep Sea Res. I 100, 88–104. doi: 10.1016/j.dsr.2015.02.008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Бруно, Дж. Ф., и Селиг, Э. Р. (2007). Региональное сокращение кораллового покрова в Индо-Тихоокеанском регионе: сроки, масштабы и субрегиональные сравнения. PLoS ONE 2:e711. doi: 10.1371/journal.pone.0000711

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Buddemeier, RW, и Fautin, DG (1993). Обесцвечивание кораллов как адаптивный механизм — проверяемая гипотеза. Биологические науки 43, 320–326. дои: 10.2307/1312064

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Берк Л., Рейтар К., Сполдинг М. и Перри А. (2011). Повторное посещение рифов под угрозой . Вашингтон, округ Колумбия: Институт мировых ресурсов.

Google Scholar

Берроуз М. Т., Шуман Д. С., Бакли Л. Б., Мур П., Полочанска Э. С., Брандер К. М. и др. (2011). Скорость изменения климата в морских и наземных экосистемах. Наука 334, 652–655. doi: 10.1126/science.1210288

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Берроуз, М. Т., Шуман, Д., Ричардсон, А., Гарсия Молинос, Дж. Г., Хоффманн, А., Бакли, Л., и др. (2014). Географические пределы сдвигов ареалов видов определяются скоростью изменения климата. Природа 507, 492–495. doi: 10.1038/nature12976

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Caldeira, K. , and Wickett, ME (2003). Океанография: антропогенный углерод и рН океана. Природа 425, 365–365. doi: 10.1038/425365a

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Каллаган, Дж., и Пауэр, С.Б. (2011). Изменчивость и снижение количества сильных тропических циклонов, обрушившихся на сушу над восточной Австралией с конца девятнадцатого века. Клим. Динам. 37, 647–662. doi: 10.1007/s00382-010-0883-2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кантин, Н. Э., Коэн, А. Л., Карнаускас, К. Б., Таррант, А. М., и МакКоркл, Д. К. (2010). Потепление океана замедляет рост кораллов в центральной части Красного моря. Наука 329, 322–325. doi: 10.1126/science.11

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Цао Л., Чжан Х., Чжэн М. и Ван С. (2014). Реакция закисления океана на постепенное увеличение и уменьшение содержания CO в атмосфере ₂ . Окружающая среда. Рез. лат. 9:024012. doi: 10.1088/1748-9326/9/2/024012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чан, Н.К.С., и Коннолли, С.Р. (2013). Чувствительность кальцификации кораллов к закислению океана: метаанализ. Глоб. Изменить биол , 19, 282–290. doi: 10.1111/gcb.12011

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Cheung, W. W. L., Lam, V. W. Y., Sarmiento, J. L., Kearney, K., Watson, R., Zeller, D., et al. (2010). Масштабное перераспределение максимального промыслового потенциала мирового океана в условиях изменения климата. Глоб. Изменить биол. 16, 24–35. doi: 10.1111/j.1365-2486.2009.01995.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Чу, С. Н., Вамг, З. А., Дони, С. К., Лоусон, Г. Л., и Херинг, К. А. (2016). Изменения антропогенных запасов углерода в северо-восточной части Тихого океана за последнее десятилетие. Ж. Геофиз. Рез. Океаны 121, 4618–4632. doi: 10.1002/2016JC011775

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Cinner, J. E., McClanahan, T.R., Daw, T.M., Graham, N.A., Maina, J., Wilson, S.K., et al. (2009). Связывание социальных и экологических систем для поддержания промысла коралловых рифов. Курс. биол. 19, 206–212. doi: 10.1016/j.cub.2008.11.055

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Комо С., Тамбют Э., Карпентер Р. К., Эдмундс П. Дж., Эвенсен Н. Р., Аллеманд Д. и др. (2017). pH кальцинирующей коралловой жидкости регулируется химическим составом карбонатов морской воды, а не только pH морской воды. Проц. Натл. акад. науч. США 284:20161669. doi: 10.1098/rspb.2016.1669

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Костанца Р., де Гроот Р., Саттон П., ван дер Плоэг С., Андерсон С. Дж., Кубишевски И. и др. (2014). Изменения глобальной ценности экосистемных услуг. Глоб. Окружающая среда. Изменить 26, 152–158. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2014.04.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Д’Оливо, Дж. , Маккалок, М., и Джадд, К. (2013). Многолетние записи кальцификации кораллов в центральной части Большого Барьерного рифа: оценка воздействия речного стока и изменения климата. Коралловые рифы 32, 999–1012. doi: 10.1007/s00338-013-1071-8

CrossRef Full Text | Google Scholar

De’ath, G., Fabricius, K.E., Sweatman, H., and Puotinen, M. (2012). 27-летнее сокращение кораллового покрова Большого Барьерного рифа и его причины. Проц. Натл. акад. науч. США . 109, 17995–17999. doi: 10.1073/pnas.12089

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Деат, Г., Лох, Дж. М., и Фабрициус, К. Э. (2009 г.). Снижение кальцификации кораллов на Большом Барьерном рифе. Наука 323, 116–119. doi: 10.1126/science.1165283

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

ДеКарло, Т. М., Коэн, А. Л., Вонг, Г. Т. Ф., Шиах, Ф.-К., Ленц, С. Дж., Дэвис, К. А., и др. (2017). Сообщество продукции модулирует рН коралловых рифов и чувствительность кальцификации экосистемы к закислению океана. Ж. Геофиз. Рез. 122, 745–761. дои: 10.1002/2016JC012326

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Диксон Д.Л., Мандей П.Л. и Джонс Г.П. (2010). Подкисление океана нарушает врожденную способность рыб обнаруживать обонятельные сигналы хищников. Экол. лат. 13, 68–75. doi: 10.1111/j.1461-0248.2009.01400.x

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Доун Т., Уэттон П., Джонс Р., Беркельманс Р., Лох Дж., Скирвинг В. и др. (2003). Глобальное изменение климата и обесцвечивание кораллов на Большом Барьерном рифе . Заключительный отчет Целевой группе по теплицам штата Квинсленд через Департамент природных ресурсов и горнодобывающей промышленности, Брисбен.

Google Scholar

Донельсон Дж., Мандей П., Маккормик М. и Питчер К. (2012). Быстрая трансгенерационная акклиматизация тропических рифовых рыб к изменению климата. Нац. Клим. Изменение 2, 30–32. doi: 10.1038/nclimate1323

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дони С. , Фабри В., Фили Р. и Клейпас Дж. (2009 г.). Закисление океана: другая проблема CO ₂ . Энн. Преподобный Мар. 1, 169–192. doi: 10.1146/annurev.marine.010908.163834

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Доннер, С. Д., Кнутсон, Т. Р., и Оппенгеймер, М. (2007). Модельная оценка роли антропогенного изменения климата в обесцвечивании карибских кораллов в 2005 г. Проц. Натл. акад. науч. США 104, 5483–5488. doi: 10.1073/pnas.0610122104

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Доннер, С. Д., Скирвинг, В. Дж., Литтл, К. М., Оппенгеймер, М., и Хёг-Гулдберг, О. (2005). Глобальная оценка обесцвечивания кораллов и необходимых темпов адаптации к изменению климата. Глоб. Изменить биол. 11, 2251–2265. doi: 10.1111/j.1365-2486.2005.01073.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дав, С. Г., Клайн, Д. И., Пантос, О., Энгли, Ф. Э., Тайсон, Г. В., и Хог-Гулдберг, О. (2013). Будущая декальцинация рифов в обычном режиме CO ₂ сценарий выбросов. Проц. Натл. акад. науч. США . 110, 15342–15347. doi: 10.1073/pnas.1302701110

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Дурак П.Дж. и Вийффелс С.Е. (2010). Пятидесятилетние тенденции изменения солености мирового океана и их связь с широкомасштабным потеплением. Дж. Клим. 23, 4342–4362. doi: 10.1175/2010JCLI3377.1

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дурак, П. Дж., Вийффелс, С. Э., и Матеар, Р. Дж. (2012). Соленость океана указывает на сильную интенсификацию глобального круговорота воды в течение 19с 50 по 2000 г. Наука 336, 455–458. doi: 10.1126/science.1212222

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Икин С. М., Морган Дж. А., Херон С. Ф., Смит Т. Б., Лю Г., Альварес-Филип Л. и др. (2010). Кризис карибских кораллов: рекордный тепловой стресс, обесцвечивание и гибель в 2005 г. PLoS ONE 5:e13969. doi: 10.1371/journal.pone.0013969

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Икин К., Доннер С., Логан К., Гледхилл Д., Лю Г., Херон С. и др. (2010). «Пороги обесцвечивания кораллов: синергетические факторы и смещение порогов меняют ландшафт для управления?» в Fall Meeting 2010 (Сан-Франциско, Калифорния: Американский геофизический союз).

Google Scholar

Энглеберт Н., Бонгертс П., Мьюир П., Хэй К. и Хёг-Гулдберг О. (2014). Самые глубокие зооксантелловые кораллы Большого Барьерного рифа и Кораллового моря. Мар. Биодайверы. 45, 1–2, doi: 10.1007/s12526-014-0221-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эсбо, А. Дж., Хойер, Р., и Гроселл, М. (2012). Воздействие закисления океана на дыхательный газообмен и кислотно-щелочной баланс у морских костистых рыб, Опсанус бета . J. Комп. Физиол. В 182, 921–934. doi: 10.1007/s00360-012-0668-5

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Фанг, Дж. К. Х., Мелло-Атайд, М. А., Шенберг, К. Х. Л., Клайн, Д. И., Хёг-Гулдберг, О., и Дав, С. (2013). Биомасса губок и скорость биоэрозии увеличиваются при потеплении и закислении океана. Глоб. Изменить биол. 19, 3581–3591. doi: 10.1111/gcb.12334

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Фишер Р., О’Лири Р. А., Лоу-Чой С., Менгерсен К., Ноултон Н., Брейнард Р. Э. и др. (2015). Богатство видов на коралловых рифах и стремление к конвергентным глобальным оценкам. Курс. биол. 25, 500–505. doi: 10.1016/j.cub.2014.12.022

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Form, AU, and Riebesell, U. (2012). Акклиматизация к закислению океана при длительном воздействии CO2 на холодноводный коралл Lophelia pertusa . Глоб. Изменить биол. 18, 843–853. doi: 10.1111/j.1365-2486.2011.02583.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фоссо Дж. Х., Линдберг Б., Кристенсен О., Лундальв Т. , Свеллинген И., Мортенсен П. Б. и др. (2005). «Картирование рифов Lopehlia в Норвегии: опыт и методы исследования», в Холодноводные кораллы и экосистемы , редакторы А. Фрейвальд и Дж. М. Робертс (Берлин; Гейдельберг: Springer), 359–391.

Фосса, Дж., Мортенсен, П., и Фуревик, Д. (2002). Глубоководный коралл Lophelia pertusa в водах Норвегии: распространение и воздействие на промысел. Гидробиология 471, 1–12. doi: 10.1023/A:1016504430684

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Фрайвальд А., Фосса Дж. Х., Грехан А., Кослоу Т. и Робертс Дж. М. (2004). Холодноводные коралловые рифы . Кембридж: ЮНЕП-ВЦМП.

Реферат PubMed | Google Scholar

Frieler, K., Meinshausen, M., Golly, A., Mengel, M., Lebek, K., Donner, S.D., et al. (2012). Ограничение глобального потепления до 2°C вряд ли спасет большую часть коралловых рифов. Нац. Клим. Изменить 3, 165–170. doi: 10.1038/nclimate1674

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гарсия Молинос, Дж. , Халперн, Б.С., Шуман, Д.С., Браун, С.Дж., Кисслинг, В., Мур, П.Дж., и др. (2015). Скорость изменения климата и будущее глобальное перераспределение морского биоразнообразия. Нац. Клим. Изменение 6, 83–88. doi: 10.1038/nclimate2769

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гарднер Т., Коте И., Гилл Дж., Грант А. и Уоткинсон А. (2003). Долгосрочное снижение численности карибских кораллов в масштабах всего региона. Наука 30, 958–960. doi: 10.1126/science.1086050

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гейтс Р. Д. и Эдмундс П. Дж. (1999). Физиологические механизмы акклиматизации тропических рифовых кораллов. утра. Зоол. 39, 30–43. doi: 10.1093/icb/39.1.30

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гаттузо Дж.-П., Брюэр П.Г., Хёг-Гульдберг О., Клейпас Дж.А., Пёртнер Х.О. и Шмидт Д.Н. (2014a). «Перекрёстная вставка по закислению океана», в Изменение климата, 2014 г.: воздействия, адаптация и уязвимость Часть A: Глобальные и секторальные аспекты Вклад Рабочей группы II в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. С. Б. Филд, В. Р. Баррос, Д. Дж. Доккен, К. Дж. Мах, М. Д. Мастрандреа, Т. Е. Билир и др. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета), 129–131.

Гаттузо, Дж.-П., Хёг-Гулдберг, О., и Пёртнер, Х.О. (2014b). «Кросс-глава о коралловых рифах», в Изменение климата, 2014 г.: воздействие, адаптация и уязвимость Часть A: Глобальные и секторальные аспекты Вклад рабочей группы II в пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. C.B. Field, V.R. Barros, D.J. Dokken, K.J. Mach, М. Д. Мастрандреа, Т. Е. Билир и соавт. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета), 97–100.

Гаттузо, Ж.-П., Маньян, А., Билле, Р., Чунг, В., Хоус, Э., Джус, Ф., и др. (2015). Контрастное будущее океана и общества из-за различных антропогенных выбросов CO ₂ сценарии выбросов. Наука 349:aac4722. doi: 10.1126/science.aac4722

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гаттузо, Ж. -П., Франкинуль, М., Бурж, И., Ромэн, С., и Буддемайер, Р.В. (1998). Влияние насыщения морской воды карбонатом кальция на кальцификацию кораллов. Глоб. Планета. Изменение 18, 37–46.

Google Scholar

Глинн, П. В. (1993). Обесцвечивание коралловых рифов: экологические перспективы. Коралловые рифы 12, 1–17. doi: 10.1007/BF00303779

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Глинн, П. В. (2012). «Глобальное потепление и повсеместная гибель кораллов: свидетельства первых исчезновений коралловых рифов», в Спасение миллиона видов: риск исчезновения из-за изменения климата , под редакцией Л. Ханны (Вашингтон, округ Колумбия: Island Press), 103–119.

Google Scholar

Глинн П. В. и Манцелло Д. П. (2015). «Биоэрозия и рост коралловых рифов: динамическое равновесие», в Коралловые рифы в антропоцене , изд. К. Биркеланд (Амстердам: Springer, Нидерланды), 67–97.

Google Scholar

Глинн П.В., Мате Л.Дж., Бейкер А. С. и Кальдерон М.О. (2001). Обесцвечивание и гибель кораллов в Панаме и Эквадоре во время явления Эль-Ниньо-Южное колебание 1997–1998 годов: пространственные/временные закономерности и сравнение с событием 1982–1983 годов. Бык. мар. 69, 79–109. Доступно в Интернете по адресу: http://www.ingentaconnect.com/search/article?option2=author&value2=Glynn&operator4=AND&option4=volume&value4=69.&freetype=unlimited&sortDescending=true&sortField=default&pageSize=10&index=2#expand/collapse

Google Scholar

Graham, N.A.J., Jennings, S., MacNeil, M.A., Mouillot, D., and Wilson, S.K. (2015). Прогнозирование изменений режима, обусловленных климатом, в сравнении с потенциалом восстановления коралловых рифов. Природа 518, 94–97. doi: 10.1038/nature14140

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гринштейн, Б. Дж., и Пандольфи, Дж. М. (2008). Спасаясь от жары: изменение ареалов таксонов рифовых кораллов в прибрежной части Западной Австралии. Глоб. Сменить Биол . 14, 513–528. doi: 10.1111/j.1365-2486.2007.01506.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Гинотт Дж. М., Орр Дж., Кэрнс С., Фрайвальд А., Морган Л. и Джордж Р. (2006). Повлияют ли антропогенные изменения в химическом составе морской воды на распространение глубоководных склерактиниевых кораллов? Перед. Экол. Окружающая среда. 4, 141–146. doi: 10.1890/1540-9295(2006)004[0141:WHCISC]2.0.CO;2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холл-Спенсер Дж., Аллен В. и Фосса Дж. Х. (2002). Траловый ущерб древним коралловым рифам в северо-восточной Атлантике. Проц. Р. Соц. Лонд. Б биол. науч. 269, 507–511. doi: 10.1098/rspb.2001.1910

PubMed Abstract | Полный текст CrossRef

Hamylton, S.M., Pescud, A., Leon, J.X., and Callaghan, D.P. (2013). Геопространственная оценка взаимосвязи между производством карбоната кальция на рифовых равнинах и энергией волн. Коралловые рифы 32, 10:25–10:39. doi: 10. 1007/s00338-013-1074-5

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Harvell, C.D., Kim, K., Burkholder, JM, Colwell, R.R., Epstein, P.R., Grimes, D.J., et al. (1999). Эмерджентные морские болезни — климатические связи и антропогенные факторы. Наука 285, 1505–1510. doi: 10.1126/science.285.5433.1505

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Харвелл Д., Джордан-Дальгрен Э., Меркель С., Розенберг Э., Раймундо Л., Смит Г. и др. (2007). Болезни кораллов, факторы окружающей среды и баланс между кораллами и микробами. Океанография 20, 172–195. doi: 10.5670/oceanog.2007.91

Полный текст CrossRef | Академия Google

Хенниге С., Уикс Л., Каменос Н., Перна Г., Финдли Х. и Робертс Дж. (2015). Скрытые последствия подкисления океана для живых и мертвых кораллов, Proc. Р. Соц. Лонд. Б биол. Наука . 282:20150990. doi: 10.1098/rspb.2015.0990

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хог-Гулдберг, О. (1999). Обесцвечивание кораллов, изменение климата и будущее коралловых рифов мира. март Freshw. Рез. 50, 839–866. дои: 10.1071/MF99078

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Хог-Гулдберг, О. (2009). Изменение климата и коралловые рифы: троянский конь или ложное пророчество? Коралловые рифы 28, 569–575. doi: 10.1007/s00338-009-0508-6

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хог-Гулдберг, О. (2012). Адаптация коралловых рифов к изменению климата: отстает ли Красная Королева? Науч. март 76, 403–408. doi: 10.3989/scimar.03660.29A

CrossRef Full Text | Академия Google

Хёг-Гулдберг, О. (2014a). Устойчивость коралловых рифов через адаптацию: проблеск надежды или постоянный мираж? Курс. мнение Окружающая среда. Поддерживать. 7, 127–133. doi: 10.1016/j.cosust.2014.01.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hoegh-Guldberg, O. (2014b). Коралловые рифы в антропоцене: постоянство или конец линии? Геол. соц. Спец. Опубл. 395, 167–183. doi: 10.1144/SP395.17

Полный текст CrossRef | Академия Google

Хёг-Гулдберг, О. (2015). Возрождение экономики океана: необходимость действий — 2015 г. . Железа: WWF International.

Google Scholar

Hoegh-Guldberg, O., and Bruno, J. (2010). Влияние изменения климата на морские экосистемы мира. Наука 328, 1523–1528. doi: 10.1126/science.1189930

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хог-Гулдберг, О., и Риджуэй, Т. (2016). Обесцвечивание кораллов приближается к Большому Барьерному рифу, поскольку рекордные глобальные температуры продолжаются . Разговор, 21 марта 2016 г. theconversation.com.

Hoegh-Guldberg, O., and Smith, GJ (1989). Влияние резких изменений температуры, освещенности и солености на плотность популяции и экспорт зооксантелл из рифовых кораллов Stylophora pistillata и Seriatopra hystrix . Дж. Экспл. Мар биол. Экол. 129, 279–303. doi: 10.1016/0022-0981(89)

-3

CrossRef Full Text | Google Scholar

Хог-Гулдберг О., Кай Р., Полоцанска Э. С., Брюэр П. Г., Сандби С., Хилми К. и др. (2014). «Океан», в Изменение климата, 2014 г.: воздействия, адаптация и уязвимость Часть A: Глобальные и секторальные аспекты Вклад Рабочей группы II в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. С. Б. Филд, В. Р. Баррос, Д. Дж. Доккен, К. Дж. Мах, М. Д. Мастрандреа, Т. Е. Билир и др. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета), 1655–1731.

Hoegh-Guldberg, O., Jones, R.J., Ward, S., and Loh, W.L. (2002). Действительно ли обесцвечивание кораллов адаптивно? Природа 415, 601–602. doi: 10.1038/415601a

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Hoegh-Guldberg, O., Mumby, P.J., Hooten, A.J., Steneck, R.S., Greenfield, P., Gomez, E., et al. (2007). Коралловые рифы в условиях быстрого изменения климата и закисления океана. Наука 318, 1737–1742. doi: 10.1126/science.1152509

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хёниш Б., Риджвелл А., Шмидт Д. Н., Томас Э., Гиббс С. Дж., Слуйс А. и др. (2012). Геологическая летопись закисления океана. Наука 335, 1058–1063. doi: 10.1126/science.1208277

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хаббард, Д. К. (2015). «Биология и геология рифов — не только вопрос масштаба», в Coral Reefs in the Anthropocene , ed C. Birkeland (Dordrecht: Springer Netherlands), 43–66.

Google Scholar

Hughes, TP (1994). Катастрофы, фазовые сдвиги и крупномасштабная деградация карибского кораллового рифа. Наука 265, 1547–1551. doi: 10.1126/наука.265.5178.1547

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хьюз Т. П., Родригес М. Дж., Беллвуд Д. Р., Чеккарелли Д., Хог-Гулдберг О., Маккук Л. и др. (2007). Фазовые сдвиги, травоядность и устойчивость коралловых рифов к изменению климата. Курс. биол. 17, 360–365. doi: 10.1016/j.cub.2006.12.049

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хатчингс, П. А., и Хёг-Гулдберг, О. (2009). «Обызвествление, эрозия и создание каркаса коралловых рифов», в Большой Барьерный риф: биология, окружающая среда и управление , редакторы П. Хатчингс, М. Кингсфорд и О. Хоэг-Гулдберг (Коллингвуд, Виктория: CSIRO Publishing), 74–84.

Google Scholar

IPCC (2013). «Изменение климата, 2013 г.: основы физических наук», в Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , редакторы Т. Ф. Стокер, Д. Цинь, Г.-К. Платтнер, М. Тигнор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг и др. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета).

МГЭИК (2014 г.). «Изменение климата, 2014 г.: воздействие, адаптация и уязвимость», в Часть B: Региональные аспекты. Вклад Рабочей группы II в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. В. Р. Баррос, С. Б. Филд, Д. Дж. Доккен, М. Д. Мастрандреа, К. Дж. Мах, Т. Е. Билир и др. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета).

Джексон, Дж. Б., Кирби, М. X., Бергер, У. Х., Бьорндал, К. А., Ботсфорд, Л. В., Бурк, Б. Дж., и другие. (2001). Исторический перелов и недавний коллапс прибрежных экосистем. Наука 293, 629–637. doi: 10.1126/science.1059199

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Януховски-Хартли, Ф. А., Грэм, Н. А. Дж., Уилсон, С. К., Дженнингс, С., и Перри, К. Т. (2017). Движущие силы и прогнозы траекторий карбонатного баланса коралловых рифов. Проц. Р. Соц. Лонд. Б биол. науч. 284:20162533. doi: 10.1098/rspb.2016.2533

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Цзян Л.-К., Фили Р. А., Картер Б. Р., Грили Д. Дж., Гледхилл Д. К. и Арзаюс К. М. (2015). Климатологическое распределение состояния насыщения арагонита в Мировом океане. Глобальная биогеохимия. Циклы 29, 1656–1673. doi: 10.1002/2015GB005198

Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Джонс А.М. и Беркельманс Р. (2011). Компромиссы для тепловой акклиматизации: энергетика и воспроизводство рифового коралла с термоустойчивым Symbiodinium type-D. J. Mar. Biol. 2011:185890. doi: 10.1155/2011/185890

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Джонс А., Беркельманс Р., Ван Оппен М., Миог Дж. и Синклер В. (2008). Изменение сообщества водорослевых эндосимбионтов склерактиниевых кораллов после естественного обесцвечивания: полевые свидетельства акклиматизации. Проц. Р. Соц. Лонд. Б биол. науч. 275, 1359–1365. doi: 10.1098/rspb.2008.0069

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Кинг А. и Хокинс Э. (2016). 2016 год может стать самым жарким годом в мире: вот почему . Разговор, 18 мая 2016 г.

Клейпас, Дж. А., Буддемейер, Р. В., Арчер, Д., Гаттузо, Дж.-П., Лэнгдон, К. , и Опдайк, Б. Н. (1999a). Геохимические последствия повышенного содержания углекислого газа в атмосфере на коралловых рифах. Наука 284, 118–120. doi: 10.1126/science.284.5411.118

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Клейпас Дж. А., Фили Р. А., Фабри В. Дж., Лэнгдон К., Сабин С. Л. и Роббинс Р. Р. (2006). Воздействие закисления океана на коралловые рифы и другие морские известняки: руководство для будущих исследований, отчет о семинаре, состоявшемся 18-20 апреля 2005 г., Санкт-Петербург, Флорида, при поддержке Национального научного фонда, NOAA и Геологической службы США.

Клейпас, Дж. А., Макманус, Дж. В., и Менез, Л. А. Б. (1999б). Экологические ограничения для развития коралловых рифов: где мы проводим черту? утра. Зоол. 39, 146–159. doi: 10.1093/icb/39.1.146

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Крекер К. Дж., Кордас Р. Л., Крим Р., Хендрикс И. Э., Рамайо Л., Сингх Г. С. и др. (2013). Воздействие закисления океана на морские организмы: количественная оценка чувствительности и взаимодействие с потеплением. Глоб. Изменить биол. 19, 1884–1896 гг. doi: 10.1111/gcb.12179

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Леал, М.С., Пуга, Дж., Серодио, Дж., Гомес, Н.К.М., и Каладо, Р. (2012). Тенденции открытия новых морских природных продуктов от беспозвоночных за последние два десятилетия Ű Где и что мы занимаемся биоразведкой? PLoS ONE 7:e30580. doi: 10.1371/journal.pone.0030580

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Льюис Э., Уоллес Д. и Эллисон Л. Дж. (1998). Программа, разработанная для CO ₂ Системные расчеты . Публикация отдела наук об окружающей среде № 4735; Информационно-аналитический центр углекислого газа; Окриджская национальная лаборатория, Ок-Ридж, Теннесси.

Лох, Дж. М. (2010). Климатические записи кораллов. Провода Клим. Изменять. 1, 318–331. doi: 10.1002/wcc.39

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Лох, Дж. М. (2011). Люминесценция кораллов Большого Барьерного рифа показывает изменчивость количества осадков над северо-востоком Австралии с 17 века. Палеоокеанография 26:PA2201. doi: 10.1029/2010pa002050

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Майер, К., Хегеман, Дж., Вайнбауэр, М.Г., и Гаттузо, Дж.П. (2009). Кальцификация холодноводного коралла Lophelia pertusa в условиях окружающей среды и пониженного pH. Биогеонауки 6, 1671–1680. doi: 10.5194/bg-6-1671-2009

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мейнард Дж., Энтони К., Маршалл П. и Масири И. (2008a). Крупные события обесцвечивания могут привести к повышению термоустойчивости кораллов. марта биол. 155, 173–182. doi: 10.1007/s00227-008-1015-y

CrossRef Full Text | Google Scholar

Мейнард Дж., Бэрд А. и Пратчетт М. (2008b). Возвращаясь к синдрому Кассандры; изменение климата исследования коралловых рифов. Коралловые рифы 27, 745–749. doi: 10.1007/s00338-008-0432-1

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Миддлбрук Р., Энтони К. Р., Хог-Гулдберг О. и Дав С. (2010). Скорость нагревания и продуктивность симбионтов являются ключевыми факторами, определяющими термический стресс у рифообразующих кораллов Акропора формоза . Дж. Экспл. Биол 213, 1026–1034. doi: 10.1242/jeb.031633

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Миддлбрук Р., Энтони К., Хёг-Гулдберг О. и Дав С. (2012). Термическое грунтование влияет на фотосинтез симбионтов, но не влияет на восприимчивость к обесцвечиванию у Acropora millepora . Дж. Экспл. Мар биол. Экол. 432, 64–72. doi: 10.1016/j.jembe.2012.07.005

CrossRef Полный текст | Академия Google

Миллер, Г. М., Уотсон, С.-А., Донельсон, Дж. М., Маккормик, М. И., и Мандей, П. Л. (2012). Родительская среда опосредует воздействие повышенного содержания углекислого газа на коралловых рифовых рыб. Нац. Клим. Изменение 2, 858–861. doi: 10.1038/nclimate1599

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мамби П. Дж., Чизхолм Дж. Р., Эдвардс А. Дж., Андрефуэ С. и Жобер Дж. (2001). Облачная погода, возможно, спасла рифовые кораллы острова Общества во время явления ЭНСО в 1998 году. Мар. Экол. прог. сер. 222, 209–216. doi: 10.3354/meps222209

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мандей П. Л., Диксон Д. Л., Донельсон Дж. М., Джонс Г. П., Пратчетт М. С., Девицина Г. В. и др. (2009). Закисление океана ухудшает обонятельную дискриминацию и способность морской рыбы к самонаведению. Проц. Натл. акад. науч. США 106, 1848–1852 гг. doi: 10.1073/pnas.0809996106

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Маскатин, Л. (1990). «Роль симбиотических водорослей в потоке углерода и энергии в рифовых кораллах», в Экосистемы мира 25 Коралловые рифы , изд. З. Дубинский (Амстердам: издательство Elsevier Science Publishing Company), 75–87.

Google Scholar

Маскатин Л. и Портер Дж. В. (1977). Рифовые кораллы: мутуалистический симбиоз, адаптированный к бедной питательными веществами среде. Биологические науки 27, 454–460. doi: 10.2307/1297526

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Маскатин Л., Гойран К., Лэнд Л., Жобер Дж., Куиф Дж. П. и Аллеманд Д. (2005). Стабильные изотопы (дельта13С и дельта15N) органической матрицы кораллового скелета. Проц. Натл. акад. науч. США 102, 1525–1530. doi: 10.1073/pnas.0408

2

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Накамура Т. и Ван Воесик Р. (2001). Расход воды и пассивная диффузия частично объясняют различную выживаемость кораллов во время обесцвечивания 1998 года. Мар. Экол. прог. сер. 212, 301–304. doi: 10.3354/meps212301

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Орр Дж. К., Фабри В. Дж., Омон О., Бопп Л., Дони С. К., Фили Р. А., Гнанадесикан А. и др. (2005). Антропогенное закисление океана в двадцать первом веке и его влияние на кальцифицирующие организмы. Природа 437, 681–686. doi: 10.1038/nature04095

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Пандольфи Дж. М., Брэдбери Р. Х., Сала Э., Хьюз Т. П., Бьорндал К. А., Кук Р. Г. и др. (2003). Глобальные траектории долгосрочного упадка экосистем коралловых рифов. Наука 301, 955–958. doi: 10.1126/science.1085706

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Petit, J. R., Jouzel, J., Raynaud, D., Barkov, N., Barnola, J., Basile, I., et al. (1999). История климата и атмосферы за последние 420 000 лет из ледяного керна Восток, Антарктида. Природа 399, 429–436. doi: 10.1038/20859

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Poloczanska, E.S., Brown, CJ, Sydeman, WJ, Kiessling, W., Schoeman, D.S., Moore, P.J., et al. (2013). Глобальное влияние изменения климата на морскую жизнь. Нац. Клим. Изменение 3, 919–925. doi: 10.1038/nclimate1958

Полный текст CrossRef | Академия Google

Poloczanska, E. S., Burrows, M.T., Brown, C.J., Garcia Molinos, J., Halpern, B.S., Hoegh-Guldberg, O., et al. (2016). Реакция морских организмов на изменение климата через океаны. Перед. мар. 3:62. doi: 10.3389/fmars.2016.00062

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Poloczanska, E., Hoegh-Guldberg, O., Cheung, W., Pörtner, H.-O., and Burrows, M. T. (2014). «Кросс-глава, посвященная наблюдаемым глобальным реакциям морской биогеографии, численности и фенологии на изменение климата», в: Изменение климата, 2014 г.: воздействие, адаптация и уязвимость Часть A: Глобальные и секторальные аспекты Вклад рабочей группы II в пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата , ред. C.B. Field, V.R. Barros, D.J. Dokken, K.J. Mach, М. Д. Мастрандреа, Т. Е. Билир и соавт. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета), 123–127.

Пёртнер, Х.О., Карл, Д., Бойд, П.В., Чунг, В., Ллуч-Кота, С.Е., Нодзири, Ю., и др. (2014). «Океанические системы», в Изменение климата, 2014 г.: воздействия, адаптация и уязвимость Часть A: Глобальные и секторальные аспекты Вклад рабочей группы II в пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата e, ред. С. Б. Филд, В. Р. Баррос, Д. Дж. Доккен, К. Дж. Мах , M.D.Mastrandrea, T.E.Bilir, et al. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета), 411–484.

Google Scholar

Прехт В.Ф. и Аронсон Р.Б. (2004). Изменения климата и изменения ареалов рифовых кораллов. Фронт. Экол. Окружающая среда. 2, 307–314. doi: 10.1890/1540-9295(2004)002[0307:CFARSO]2.0.CO;2

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ци Д., Чен Л., Чен Б., Гао З., Чжун В., Фили Р. А. и др. (2017). Увеличение подкисления воды в западной части Северного Ледовитого океана. Нац. Клим. Изменение 7, 195–199. doi: 10.1038/nclimate3228

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Рамирес-Ллодра Э., Брандт А. , Дановаро Р., Де Мол Б., Эскобар Э., Герман К. Р. и др. (2010). Глубокие, разнообразные и определенно разные: уникальные атрибуты крупнейшей в мире экосистемы. Биогеонауки 7, 2851–2899. doi: 10.5194/bg-7-2851-2010

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Райнер Н., Паркер Д., Хортон Э., Фолланд К., Александр Л., Роуэлл Д. и др. (2003). Глобальный анализ температуры поверхности моря, морского льда и ночной температуры морского воздуха с конца девятнадцатого века. Ж. Геофиз. Рез. 108:4407. doi: 10.1029/2002JD002670

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Реака-Кудла, М. Л. (1997). «Глобальное биоразнообразие коралловых рифов: сравнение с тропическими лесами», в Биоразнообразие II: понимание и защита наших биологических ресурсов eds ML Reaka-Kudla and DE Wilson (Вашингтон, округ Колумбия: Joseph Henry Press), 83–108.

Рейес-Нивиа, К., Диас-Пулидо, Г., Клайн, Д., Хог-Гулдберг, О., и Дав, С. (2013). Сценарии закисления и потепления океана усиливают микробиоэрозию коралловых скелетов. Глоб. Изменить биол. 19, 1919–1929 гг. doi: 10.1111/gcb.12158

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Рейно, С., Леклерк, Н., Ромен-Лиуд, С., Феррье-Пейдж, К., Жобер, Дж., и Гаттузо, Дж. (2003). Взаимодействие парциального давления и температуры CO ₂ на фотосинтез и кальцификацию склерактиниевого коралла. Глоб. Изменить биол. 9, 1660–1668. doi: 10.1046/j.1365-2486.2003.00678.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Райн М., Ринтоул С. Р., Аоки С., Кампос Э., Чемберс Д., Фили Р. А. и др. (2013). «Наблюдения: океан», в Изменение климата, 2013 г.: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. изд. Т. Ф. Стокер, Д. Цинь, Г.-К. Платтнер, М. Тигнор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг и др. (Кембридж; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета), 255–316.

Google Scholar

Рике К.Л. , Орр Дж.К., Шнайдер К. и Калдейра К. (2013). Риски для коралловых рифов из-за изменений химического состава карбонатов океана в недавних прогнозах модели земной системы. Окружающая среда. Рез. лат. 8:034003. doi: 10.1088/1748-9326/8/3/034003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Робертс, Дж. М., и Кэрнс, С. Д. (2014). Холодноводные кораллы в изменяющемся океане. Курс. мнение Окружающая среда. Поддерживать. 7, 118–126. doi: 10.1016/j.cosust.2014.01.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Робинсон С., Стейнберг Д. К., Андерсон Т. Р., Аристеги Дж., Карлсон С. А., Фрост Дж. Р. и др. (2010). Экология мезопелагиали и биогеохимия — синтез. Глубоководная служба спасения. I 57, 1504–1518. doi: 10.1016/j.dsr2.2010.02.018

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Робинсон Дж., Гильотро П., Хименес-Торибио Р., Ланц Ф., Надзон Л., Доризо Дж. и др. (2010). Воздействие изменчивости климата на тунцовую экономику Сейшельских островов. Клим. Рез . 43, 149–162. doi: 10.3354/cr00890

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Роуэн Р., Ноултон Н., Бейкер А. и Джара Дж. (1997). Ландшафтная экология симбионтов водорослей создает разнообразие эпизодов обесцвечивания кораллов. Природа 388, 265–269. doi: 10.1038/40843

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Сондерс, М. И., Леон, Дж. К., Каллаган, Д. П., Рулфсема, К. М., Хамилтон, С., Браун, С. Дж., и др. (2014). Взаимозависимость тропических морских экосистем в ответ на изменение климата. Нац. Клим. Изменить 4, 724–729. doi: 10.1038/nclimate2274

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Слэттери М., Лессер М. П., Бразо Д., Стоукс М. Д. и Лейхтер Дж. Дж. (2011). Связность и стабильность мезофотных коралловых рифов. Дж. Эксп. Мар биол. Экол. 408, 32–41. doi: 10.1016/j.jembe.2011.07.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стэнли Г.Д. и Фаутин Д.Г. (2001). Происхождение современных кораллов. Наука 291, 1913–1914. doi: 10.1126/science.1056632

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Stat, M., Carter, D., and Hoegh-Guldberg, O. (2006). Эволюционная история Symbiodinium и склерактиниевых хозяев — симбиоз, разнообразие и влияние изменения климата. Перспектива. Завод Экол. Эвол. Сист. 8, 23–43. doi: 10.1016/j.ppees.2006.04.001

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Stat, M., Loh, W., LaJeunesse, T., Hoegh-Guldberg, O., and Carter, D. (2009). Стабильность кораллово-эндосимбионтных ассоциаций во время и после теплового стресса на юге Большого Барьерного рифа. Коралловые рифы 28, 709–713. doi: 10.1007/s00338-009-0509-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стронг А. Э., Баррьентос К. С., Дуда К. и Саппер Дж. (1997). «Улучшенные спутниковые методы мониторинга обесцвечивания коралловых рифов», в Proceedings of the 8th International Coral Reef Symposium, Vol. 2 (Панама: Смитсоновский институт тропических исследований), 1495–1498.

Google Scholar

Стронг А. Э., Лю Г., Мейер Дж., Хенди Дж. К. и Саско Д. (2004). Часы Coral Reef 2002. Bull. мар. 75, 259–268. Доступно на сайте: http://www.ingentaconnect.com/search/article?option1=tka&value1=Coral+Reef+Watch&operator2=AND&option2=author&value2=Strong&operator4=AND&option4=volume&value4=75&freetype=unlimited&sortDescending=true&sortField=default&pageSize=10&index=1

Google Scholar

Стронг А. Э., Лю Г., Скирвинг В. и Икин К. М. (2011). Программа NOAA по наблюдению за коралловыми рифами на основе спутниковых наблюдений. Энн. ГИС 17, 83–92. doi: 10.1080/19475683.2011.576266

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Танзил, Дж. Т. И., Браун, Б. Е., Тадхоуп, А. В., и Данн, Р. П. (2009). Снижение роста скелета коралла Porites lutea из Андаманского моря, Южный Таиланд, в период с 1984 по 2005 год. Коралловые рифы 28, 519–528. doi: 10.1007/s00338-008-0457-5

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Thiagarajan, N., Gerlach, D., Roberts, M.L., Burke, A., McNichol, A., Jenkins, W.J., et al. (2013). Движение популяций глубоководных кораллов в климатических временных масштабах. Палеоокеанография 28, 227–236. doi: 10.1002/palo.20023

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Thresher, R.E., Guinotte, J.M., Matear, R.J., and Hobday, A.J. (2015). Варианты управления воздействием изменения климата на глубоководное сообщество. Нац. Клим. Изменение 5, 635–639. doi: 10.1038/nclimate2611

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Thresher, R.E., Tilbrook, B., Fallon, S., Wilson, N.C., and Adkins, J. (2011). Влияние хронического низкого уровня насыщения карбонатами на распределение, рост и химический состав скелета глубоководных кораллов и другого мегабентоса подводных гор. Мар. Экол. прог. сер. 442, 87–99. doi: 10.3354/meps09400

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Терли, К. , Робертс, Дж., и Гинотт, Дж. (2007). Кораллы в глубоководье: разрушит ли невидимая рука подкисления океана холодноводные экосистемы? Коралловые рифы 26, 445–448. doi: 10.1007/s00338-007-0247-5

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Wild, C., Hoegh-Guldberg, O., Naumann, M.S., Colombo-Pallotta, M.F., Ateweberhan, M., Fitt, W.K., et al. (2011). Изменение климата препятствует склерактиниевым кораллам выполнять функции основных инженеров рифовой экосистемы. март Freshw. Рез. 62, 205–215. doi: 10.1071/MF10254

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Уилсон, С. К., Грэм, Н. А. Дж., Пратчетт, М. С., Джонс, Г. П., и Полунин, Н. В. К. (2006). Множественные нарушения и глобальная деградация коралловых рифов: находятся ли рифовые рыбы в опасности или устойчивы? Глоб. Изменить биол. 12, 2220–2234. doi: 10.1111/j.1365-2486.2006.01252.x

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Ямано Х., Сугихара К. и Номура К. (2011). Быстрое расширение ареала тропических рифовых кораллов к полюсу в ответ на повышение температуры поверхности моря. Геофиз. Рез. Письмо ., 38:L04601. doi: 10.1029/2010gl046474

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Yonge, CM, and Nichols, AG (1931). Исследования по физиологии кораллов: V. Влияние голодания на свету и в темноте на взаимоотношения кораллов и зооксантелл. Науч. Представитель Экспедиции по Большому Барьерному рифу. 1, 177–211.

Наука, дипломатия и уникальный коралловый риф Красного моря: пора действовать

Введение

Более полумиллиарда человек во всем мире зависят от экосистем коралловых рифов в плане продовольствия, доходов от туризма и рыболовства, а также защиты побережья (Hoegh-Guldberg). , 2011). По оценкам, 25 процентов всех морских видов зависят от коралловых рифов в течение по крайней мере некоторой части их жизненного цикла (NOAA, 2019a). Надвигающаяся утрата мировых коралловых рифов угрожает здоровью и социально-экономическому благополучию сотен миллионов людей и может существенно нарушить многочисленные морские экосистемы. Риф Красного моря — один из самых длинных непрерывно живущих рифов в мире. Он простирается вдоль береговой линии Красного моря на 4000 км, колеблется от 12,5 до 290,5° северной широты (Voolstra and Berumen, 2019). Исключительно широкий градиент температуры по широте (рис. 1), колеблющийся от максимума 28°C на северной оконечности залива Акаба до максимума 34°C на архипелаге Дахлак на юге, делает Красное море бесценным природным объектом. лаборатория для изучения воздействия потепления океана на рифовые экосистемы (Berumen et al., 2019). Двигаясь с севера на юг, рифы подвергаются воздействию все более теплых вод, как будто перемещаясь по временной шкале в будущие океаны. Еще одна уникальная особенность Красного моря — залив Акаба на севере. Залив является коралловым убежищем от изменения климата. Его кораллы исключительно устойчивы к тепловому стрессу в отношении их летней средней месячной максимальной температуры [MMM] (Fine et al., 2013; Bellworthy and Fine, 2017; Krueger et al., 2017; Osman et al. , 2018). Предполагается, что к тому времени, когда рифы Аденского залива и южной части Красного моря (а также многие другие индо-тихоокеанские рифы) преодолеют свой порог термического обесцвечивания, кораллы в заливе Акаба все еще будут значительно ниже их порога ( Файн и др., 2013).

Рис. 1. Градиент температуры поверхности моря (ТПМ) в Красном море. Показаны самые высокие зарегистрированные ТПМ за период 1982–2015 гг. (с изменениями из Fine et al., 2019).

Коралловые рифы Красного моря обеспечивают продовольствием и источником средств к существованию для быстро растущего населения численностью более 28 миллионов человек, проживающего вдоль береговой линии. Стоимость выгруженной рыбы составляет примерно 230 млн долларов США в год для региона, а годовой доход от туризма превышает 12 млрд долларов США (Barbière, 2019).). Являясь горячей точкой биоразнообразия, Красное море характеризуется высокой степенью эндемизма (Dibattista et al., 2016; Osman et al. , 2020). Его уникальные рифы также являются богатым потенциальным источником натуральных продуктов и лекарств (Shaala et al., 2015; Ibrahim et al., 2017). Высокая степень эндемизма и адаптации к высокой солености и высокой температуре потенциально могли привести к появлению уникальных молекул и метаболитов, не встречающихся в других рифовых системах мира (O’Rourke et al., 2016, 2018; Kremb et al. др., 2017). Ученые считают, что биоразнообразие, которое встречается только на здоровых рифах, является ключом к поиску новых лекарств для 21 века. В настоящее время из животных и растений коралловых рифов разрабатываются многие терапевтические средства для лечения рака, артрита, бактериальных инфекций человека, вирусов и других заболеваний (Malve, 2016; NOAA, 2019).б). Например, противовирусные препараты Ара-А и АЗТ, а также противораковое средство Ара-С были разработаны из экстрактов губок, найденных на Карибском рифе (Bruckner, 2002).

Чтобы будущие поколения могли извлечь выгоду из этого запаса потенциальных ресурсов, а риф выстоял и процветал, необходимо решить множество серьезных региональных экологических проблем. Странам, граничащим с Красным морем, необходимо будет сотрудничать для эффективных и действенных исследований и сохранения кораллов Красного моря. Из-за политической напряженности региональному сотрудничеству в области исследований и управления в значительной степени способствовало бы участие нейтральной организации. Транснациональный центр Красного моря был основан в марте 2019 года.в качестве нейтральной организации для содействия эффективному региональному научному сотрудничеству. Он базируется в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL), всемирно известном академическом учреждении (Исследовательский центр по защите экосистемы Красного моря, 2019 г.).

Региональные проблемы, стоящие перед экосистемой рифов Красного моря

Красное море, как и другие морские экосистемы, испытывает глобальное потепление и закисление океана (Steiner et al., 2018). Однако кораллы в заливе Акаба Красного моря имеют исключительно высокий порог обесцвечивания. Существует разрыв в 6 ° C между средней максимальной температурой летом около 26 ° C (Национальная программа мониторинга Израиля в Эйлатском заливе — доступные данные, 2019 г. ).) и прогнозируемый порог обесцвечивания кораллов в Персидском заливе в 32°C или выше, что делает залив коралловым убежищем от изменения климата (Fine et al., 2013). Климатические модели предсказывают увеличение частоты и интенсивности волн тепла (Osman et al., 2018; Genevier et al., 2019), что может привести к экстремально теплой погоде в регионе Красного моря раньше, чем это предсказывает измеренная тенденция к потеплению. Эти климатические модели вносят некоторую неопределенность в надежность убежища коралловых рифов в заливе Акаба. Тем не менее, следует помнить, что зазор в 6°C обеспечивает надежную термостойкость. Кроме того, контрастирующие модели предполагают, что естественные колебания климата могут противодействовать тенденции к потеплению, наблюдаемой в настоящее время (Krokos et al., 2019).).

В настоящее время температура поверхности моря в заливе Акаба ежегодно колеблется от 21 до 26 ° C (Национальная программа мониторинга Израиля в Эйлатском заливе — доступные данные, 2019 г. ). Разница температур между глубинами незначительна: разница среднегодовых температур между мелководными и мезофотическими водами составляет всего 0,3 °C (Eyal et al., 2019). Красное море в целом характеризуется теплыми глубокими водами; на глубине 700 м средняя температура составляет 21°C (Eyal et al., 2019). Хотя часть рифов Красного моря особенно устойчива к повышению температуры моря в это время (Fine et al., 2013; Roder et al., 2013; Bellworthy and Fine, 2017; Grottoli et al., 2017; Krueger et al. , 2017; Osman et al., 2018), способность этих кораллов и кораллов в целом противостоять глобальным изменениям окружающей среды частично зависит от того, в какой степени региональные и локальные нарушения истощают их физиологические запасы (Hughes and Connell, 19).99; Атевеберхан и др., 2013 г.; Бозек и Мамби, 2015). Региональные или локальные стрессоры могут приблизить кораллы к порогу устойчивости, за которым они обесцвечиваются и деградируют (рис. 2).

Рисунок 2. Состояние коралловых рифов ухудшается из-за глобальных стрессовых факторов окружающей среды, таких как глобальное потепление, закисление океана и снижение концентрации кислорода в океане. Сопротивление и устойчивость коралловых рифов к глобальным стрессорам потребует уменьшения местных стрессоров, таких как чрезмерный вылов рыбы, загрязнение, инвазивные виды и эвтрофикация, которые действуют индивидуально или в сочетании друг с другом и/или с глобальными стрессорами для снижения устойчивости. Это может привести к утрате биоразнообразия, смещению сообществ, усилению эрозии и смертности после превышения физиологических и экологических пороговых значений.

Растущий спрос на ресурсы Красного моря делает неотложным региональное сотрудничество в исследованиях и сохранении морских кораллов. ООН оценила население региона как крайне уязвимое в среднем из-за низкого дохода и скудных ресурсов для здравоохранения и образования, а также существует высокая угроза деградации экосистемы рифов Красного моря из-за чрезмерной эксплуатации рыбных ресурсов, уровней загрязнения и ущерба прибрежной среде. от развития (Барбьер, 2019). Одним из ключевых факторов, оказывающих давление на риф, является рост населения и развитие береговой линии. В то время как участки побережья по-прежнему малонаселены, вдоль Красного моря продолжают расти более крупные поселки и города, и эти районы оказывают значительное локальное давление на его рифы. Некоторые части рифа уже сильно пострадали от неконтролируемого туризма; рост численности населения и развитие прибрежных районов, приводящие к сбросу сточных вод, сельскохозяйственных отходов и пестицидов и связанному с этим снижению качества воды; марикультура, которая загрязняет окружающую среду и увеличивает мутность; и чрезмерный вылов (Burke et al., 2011; Steiner et al., 2018).

Одним из основных ожидаемых факторов в регионе является строительство мегаполиса Неом, который планируется охватить 10 230 квадратных миль вдоль берегов Красного моря с центром в Королевстве Саудовская Аравия, но включая территорию Египта и Иордании. Эта инициатива является частью стремления Королевства диверсифицировать свою экономику и отказаться от ископаемого топлива. Королевство представляет себе трансграничный город, который будет углеродно-нейтральным и будет полагаться исключительно на возобновляемые источники энергии (Neom, 2019). В Королевстве также разрабатывается туристический проект Красного моря, в рамках которого планируется строительство более 10 000 гостиничных номеров и роскошных резиденций на десятках нетронутых островов и более чем 100 миль побережья Красного моря. Экотуризм, включая снорклинг и дайвинг, будет в центре внимания этого проекта, поэтому ценность рифов Красного моря как основного экономического актива будет продолжать расти. По данным государственной компании Red Sea Development Company (TRSDC), ожидается, что проект создаст до 70 000 рабочих мест и принесет 5,3 млрд долларов США в национальный ВВП (Red Sea The Project, 2019).). Тем не менее, обширное строительство, опреснительные установки, очистные сооружения и туризм, включая дайвинг и снорклинг, увеличат нагрузку на риф вдоль берегов Неома и проект островов, если запланированное творческое, широкое и научно-обоснованное природоохранное управление не будет успешно реализовано. введено в действие. Усилия по сохранению в таком широком масштабе также подчеркивают ценность регионального сотрудничества и дополнительных научных исследований. В настоящее время в Саудовской Аравии вызывает озабоченность загрязнение, выбрасываемое с набережной Джидда Корниш. Быстрорастущий город производит большое количество городских сточных вод, которые намного превышают пропускную способность станций очистки сточных вод. Очищенные и неочищенные сточные воды сбрасываются непосредственно в точках сброса вдоль побережья Джидды, и рядом с окаймляющими берег рифами обнаруживаются как питательные вещества, так и микроэлементы; эти загрязнители могут нанести ущерб рифовым экосистемам (Al-Farawati et al., 2011; Ziegler et al., 2016, 2019).). Согласованные на региональном уровне стандарты и поддержка разработки соответствующих очистных сооружений и экологической политики могут помочь восстановить эту поврежденную часть рифа.

По прогнозам, другие страны вдоль Красного моря также будут оказывать все большее давление на риф. Население Эйлата, расположенного на западном берегу Акабского залива, выросло на 65% с 1995 по 2018 год (Brinkhoff, 2019). Ожидается, что недавно открытый международный аэропорт с высокой пропускной способностью также увеличит количество посетителей в регионе, что потенциально может усилить антропогенную нагрузку на коралловые рифы в Персидском заливе, который на сегодняшний день содержит, возможно, самую устойчивую часть рифа Красного моря. отмечено выше. Израильские рыбоводческие фермы загрязняли Эйлатский/Акабский залив почти 20 лет, нанося ущерб рифам и зарослям водорослей в северной части залива (Loya et al., 2004). Они были удалены в 2008 году после долгих дебатов и участия международного комитета экспертов. Однако в 2019 г.Израиль объявил о своем намерении инвестировать в центр марикультуры в Эйлате, который будет использовать воду из залива Акаба и перерабатывать ее (решение правительства 4848), подвергая рифовые экосистемы серьезному риску ущерба от увеличения уровня стоков аквакультуры, которые включают высокие уровни антибиотики, бактериальные и вирусные патогены, а также помутнение из-за стока питательных веществ. Необходима сильная пропаганда, чтобы предотвратить этот потенциально значительный источник ущерба для рифа. Одной из потенциальных альтернатив может быть отвод возвращающихся вод в планируемый канал Красное море-Мертвое море, описанный ниже, по которому сточные воды, богатые питательными веществами, будут направляться в Мертвое море.

Город Акаба в Иордании вдвое больше Эйлата. Кроме того, в ближайшие годы планируется существенное расширение. Население Акабы выросло на 85 % с 2004 по 2015 год, и в стране реализуются важные проекты дополнительного развития, которые находятся на разных стадиях завершения, например, проект оазиса Айла (Бринхофф, 2017; Развитие оазиса Айла, 2019). Хотя экологические соображения являются частью этих планов развития, здесь также потребуется тщательный, научно обоснованный подход к строительству, чтобы свести к минимуму ущерб уникальным рифам залива Акаба.

Египет имеет почти 1500 км береговой линии вдоль Красного моря с несколькими всемирно известными местами для дайвинга, такими как Шарм-эль-Шейх и Хургада, которые значительно приносят пользу египетской экономике за счет доходов от туризма; например, расходы на рекреационные рифы в Египте оценивались в 472 миллиона долларов в 2000 г. (Cesar, 2003). Египет инициировал одну из первых усилий по сохранению Красного моря, создав в 1983 году Национальный парк Рас-Мохаммад (Национальный парк Рас-Мохаммед, 2019 г.).). Его цель — защитить морскую дикую природу и пышные рифы от рыбной ловли и другой деятельности человека, такой как развитие прибрежных районов. Однако проблемы со здоровьем и выживанием рифа возникают и в Египте. Недавнее исследование данных Landsat, собранных с 1973 по 2015 год, показало потерю 6,21 квадратных километров кораллового покрова и увеличение на 13,4 квадратных километров прибрежной застройки вдоль рифа в египетской Хургаде, на северном побережье Красного моря (Халед, 2019). Исследователи подсчитали, что эта потеря кораллового покрова за эти 42 года привела к общим экономическим потерям в размере более 18 миллиардов долларов и снижению производства рыбы примерно на 80 метрических тонн. Они также рекомендовали обширную программу мониторинга для отслеживания воздействия развития, снижения воздействия туризма, сокращения чрезмерного вылова рыбы и разработки надежной программы планирования прибрежной зоны (Khaled, 2019). ). Египетский Суэцкий канал является чрезвычайно важным проходом для нефтяных и коммерческих танкеров. В 2018 году через канал прошло в общей сложности 18 174 коммерческих судна, некоторые из которых перевозят нефть и представляют риск утечки нефти и повреждения рифов в северной части Красного моря (Ежегодный отчет по статистике движения Суэцкого канала, 2018, 2019). Рифам также угрожает возможный разлив нефти из нефтепроводов и морских хранилищ. В самой южной части Красного моря танкер SAFER, плавучая установка для хранения и отгрузки нефти (FSO), стоящая на якоре у берегов Йемена, вмещает 1,1 миллиона баррелей нефти, и из-за политических и военные конфликты в этом районе, которые препятствуют восстановлению и международному вмешательству (World Maritime News, 2019 г.). В октябре 2019 года иранский танкер, перевозивший около миллиона баррелей сырой нефти, подвергся нападению у побережья Саудовской Аравии в Джидде (Wintour, 2019). Хотя разлив был быстро локализован, танкеры потенциально могут стать более частыми целями в этом регионе. Это подвергло бы рифы и миллионы людей (из-за ущерба рыболовству, возможностей опреснения воды и потери доходов от туризма) непосредственному риску. Научно обоснованные меры по сохранению должны распространяться за пределы границ, чтобы противостоять этой насущной угрозе рифам Красного моря.

В сентябре 2019 года ученые выявили скрытую угрозу сохранению кораллов в заливе Акаба в северной части Красного моря: прекращение синхронного массового нереста некоторых ключевых видов (Shlesinger and Loya, 2019). Если нерест не синхронизирован, то образуется меньше новых кораллов, что ставит под угрозу способность рифа поддерживать себя в здоровом состоянии и восстанавливаться после нарушений. Возможные причины потери синхронизации могут включать различные формы загрязнения и потепление океана. Эти изменения необходимо учитывать в будущих исследованиях (Shlesinger and Loya, 2019).).

Текущий уровень регионального научного сотрудничества по изучению, мониторингу и защите рифов Красного моря

Несмотря на существующие факторы стресса окружающей среды и новые возникающие угрозы для уникальных кораллов Красного моря, в настоящее время нет скоординированных научных исследований или управленческих усилий, охватывающих весь Рифовый комплекс Красного моря. Это противоречит растущему числу примеров региональных подходов к управлению рифами в других местах (например, морской парк Большого Барьерного рифа, инициатива «Коралловый треугольник», система мезоамериканских рифов). Исследования всего рифа, сбор стандартизированных данных, долгосрочный мониторинг и комплексное управление имеют решающее значение для эффективного изучения механизмов устойчивости кораллов перед лицом потепления океанов, а также для планирования и реализации стратегий управления для смягчения ущерба от региональных факторов стресса окружающей среды; но этих не хватает. Красное море граничит с восемью странами, некоторые из которых не имеют официальных связей друг с другом или находятся в активном конфликте. Спорный политический климат в регионе представляет собой серьезную проблему для научного сотрудничества, хотя это сотрудничество крайне необходимо.

Ранее в регионе уже предпринимались инициативы, объединяющие науку и дипломатию. Например, в 1994 году во время мирных переговоров между Иорданией и Израилем страны договорились разработать четыре инициативы: (1) муниципальное сотрудничество между Акабой, Иордания, и Эйлатом, Израиль, которые являются соседними городами вдоль залива Акаба; (2) Совместный план ликвидации разливов нефти в северной части залива Акаба; (3) канал Мертвого моря Красного моря; (4) финансируемая государством совместная программа долгосрочного мониторинга для сбора и обмена важными данными, чтобы ученые и специалисты по планированию могли понять долгосрочные тенденции в состоянии экосистем и определить экологические и социально-экономические последствия различных стратегий управления для Персидского залива. Акабы (Портман и Тефф-Секер, 2017). Цели включали сотрудничество в исследованиях коралловых рифов и морской биологии, а также реализацию политики и правил, направленных на защиту коралловых рифов. Однако за последнее десятилетие сотрудничество было меньше, поскольку региональная политическая напряженность росла. В последние несколько лет возобновился интерес к каналу Мертвого моря в Красном море, по которому планируется перекачивать воду из Красного моря в опреснительную установку в Акабе, чтобы обеспечить питьевой водой Иорданию и палестинские территории, в то время как побочный продукт рассола будет перекачиваться по трубопроводу на 125 миль к северу для сброса в Мертвое море, которое разделяет Иордания и Израиль (Экологическая и социальная оценка исследования водного транспорта Красного моря и Мертвого моря, 2014 г.). Несмотря на многолетние дебаты и пересмотренные проекты, финансирование этого проекта еще не обеспечено, и по-прежнему существуют опасения по поводу его воздействия на риф (Fischhendler and Tenenboim-Weinblatt, 2019 г. ).; Уитмен, 2019). Еще одним важным примером трансграничного сотрудничества на Красном море является PERSGA, Региональная организация по охране окружающей среды Красного моря и Аденского залива. Объявленный в 1995 году, это межправительственный орган со штаб-квартирой в Саудовской Аравии, который находится под эгидой Лиги арабских государств. Его миссия заключается в сохранении прибрежной и морской среды Красного моря и Аденского залива. PERSGA также стремится обучать и развивать способности рейнджеров морских охраняемых районов, а также оказывать техническую поддержку и координировать программы морского мониторинга в странах-членах (PERSGA, 2019 г.).). Тем не менее, последний отчет о состоянии Красного моря, подготовленный PERSGA, был опубликован десять лет назад (2009 г.), в котором подчеркивается настоятельная необходимость расширения усилий PERSGA и создания других научных органов и учреждений, которые могут стандартизировать протоколы сбора данных и поддерживать программы сбора данных и широкие научные исследования по всему миру. весь регион. Государства-члены PERSGA включают Джибути, Египет, Иорданию, Королевство Саудовская Аравия, Сомали, Судан и Йемен. Однако как Эритрея с более чем 1150 км материковой береговой линии Красного моря и более 300 островов, так и Израиль исключены из участия.

Важно отметить жизненно важное научное сотрудничество, процветающее в близлежащем Средиземном море, которое соединено с Красным морем Суэцким каналом. Успешный транснациональный мониторинг в Средиземном море контрастирует с отсутствием международного сотрудничества в мониторинге Красного моря. В Средиземноморье действует региональная программа, проводимая Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП). Это позволяет стандартизировать и обмениваться данными между всеми 21 страной Средиземноморья, включая те, у которых нет дипломатических отношений. Данные мониторинга используются ЮНЕП для установления стандартов качества морской воды, которые согласованы всеми странами-участницами Барселонской конвенции (UNEP/MAP, 2016). Таких согласованных стандартов в Красном море не существует, что исключает возможность сравнения данных. ЮНЕП также проводит межкалибровочные тесты для всех национальных лабораторий мониторинга, чтобы убедиться, что все химические данные надежны. В регионе Красного моря только Иордания и Израиль поддерживают непрерывные, текущие, санкционированные правительством национальные программы мониторинга вдоль всей их береговой линии, хотя они составляют менее 50 км от общей береговой линии Красного моря, то есть менее 1%. Однако программы Иордании и Израиля используют разные методы для сбора данных даже по одним и тем же переменным, что затрудняет сравнение или объединение их данных (Badran and Al Zibdah, 2005; Иордано-израильская программа мониторинга в заливе Акаба [JIMP], 2005 г. Израильская национальная программа мониторинга Эйлатского залива – доступные данные, 2019 г.). В Интернете общедоступны только данные национального мониторинга Израиля (Национальная программа мониторинга Израиля в Эйлатском заливе — доступные данные, 2019 г. ). Совместная иорданско-израильская мониторинговая деятельность, к сожалению, за последние годы снизилась до минимального уровня.

Египет имеет ежегодную программу мониторинга морских ресурсов и качества воды вдоль береговой линии, проводимую Протекторатом национального парка Красного моря и Национальным институтом океанографии и рыболовства (NIOF), хотя их данные и отчеты недоступны для общественности (Национальный Институт океанографии и рыбного хозяйства, 2019 г.). Ученые Центра исследований Красного моря Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST) проводят периодический мониторинг значительных участков береговой линии Саудовской Аравии (Hadaidi et al., 2018; Monroe et al., 2018; Roik et al., 2018). PERSGA также проводит мониторинг; с ним заключен контракт на оценку участков береговой линии в отдельных проектах его 7 государств-членов, но не на постоянной основе. Периодический мониторинг был также проведен Фондом живых океанов Халеда бин Султана, базирующимся в Саудовской Аравии, и они опубликовали атлас, основанный на исследовании 2006–2009 гг. проект мониторинга, проведенный на четырех объектах вдоль береговой линии Саудовской Аравии (Bruckner et al., 2012). Непрерывный, скоординированный мониторинг и инициативы по сохранению по всему ареалу Красного моря с севера на юг еще не проводились, а транснациональные данные не публиковались регулярно в последние годы. Но такие данные бесценны для установления исходных уровней, чтобы надежно отслеживать и обнаруживать изменения и проводить научные исследования, особенно в контексте быстрых изменений температуры и химического состава океана. Некоторые из стран, граничащих с Красным морем, имеют лишь ограниченные ресурсы для мониторинга или природоохранной деятельности или для развития местного научного потенциала. Это может ограничить осуществимость проектов мониторинга или исследований, если не будут сделаны значительные инвестиции для расширения ресурсов местного научного сообщества.

Текущий уровень установленных, формализованных транснациональных научных исследований в регионе

Примеры регионального сотрудничества, описанные выше, сосредоточены в первую очередь на мониторинге и сохранении в Красном море (таблица 1). Однако недавно созданный Транснациональный центр Красного моря сосредоточен на продвижении научных исследований экосистемы Красного моря (Исследовательский центр по защите экосистемы Красного моря, 2019 г.). В регионе существует несколько центров, занимающихся транснациональными научными исследованиями, одним из ярких примеров которых является Синхротронный свет для экспериментальной науки и приложений на Ближнем Востоке (SESAME), международный центр научных исследований, сосредоточенный вокруг первого в регионе ускорителя частиц. В число участников входят Египет, Иран, Израиль и Иордания. При поддержке Международного агентства по атомной энергии центр был открыт в Иордании в 2017 году (IAEA, 2017). Также в регионе действует Ближневосточный исследовательский центр опреснения воды. У него есть исследовательская программа, целью которой является проведение, содействие и продвижение фундаментальных и прикладных исследований в области опреснения воды, объединяя региональных и глобальных экспертов для сотрудничества. Исследовательский центр со штаб-квартирой в Омане также проводит обучение и способствует региональному сотрудничеству в этой области (Middle East Desalination Research Center, 2019).). Европейский союз имеет множество транснациональных сетей сотрудничества в области исследований. Некоторые программы объединяют научные исследования и сохранение, в то время как другие сосредоточены на повышении уровня научной работы на международном уровне в целях повышения конкурентоспособности Европы, поддержки развития компетенций среди исследователей, координации научной работы в регионе для достижения критической массы, необходимой для стратегического использования исследовательских ресурсов. или улучшить междисциплинарное сотрудничество (Haegeman et al., 2014). Транснациональный центр Красного моря будет использовать швейцарский опыт в области науки и дипломатии для изучения этих программ и разработки оптимальных методов для инициирования и поддержания эффективного регионального сотрудничества в научных исследованиях экосистемы Красного моря.

Таблица 1. Транснациональные организации, действующие в Красном море.

Экспертное заключение

Четырнадцать ученых-морелогов, работавших в регионе, а также посол Швейцарии в Израиле поделились своими взглядами на региональные транснациональные научные исследования, мониторинг рифов и скоординированное научно обоснованное управление рифами и их сохранение. Швейцария, нейтральная страна, обладающая дипломатическим и научным опытом и принимающая у себя Транснациональный центр Красного моря, является важным сторонником этих усилий. Исследователи изучали Красное море, работая в учреждениях, расположенных в Австралии, Германии, Израиле, Иордании, Саудовской Аравии, Швейцарии и США. Каждый ученый по-своему высказал свое мнение о ряде исследовательских программ, методах долгосрочного мониторинга и сохранении рифов, а также о возможностях и проблемах транснационального научного сотрудничества в регионе Красного моря. Хотя затронутые темы были обширными, участвующие исследователи широко разделили восемь мнений. Это были:

(1) Для полного регионального научного сотрудничества потребуются директивы с высоких уровней правительства, хотя некоторые ученые в регионе уже участвуют в активной региональной деятельности.

(2) Политическая напряженность между правительствами в регионе представляет собой основную проблему для транснационального научного сотрудничества. Нейтральный партнер должен направлять эти усилия, способствуя сотрудничеству в исследованиях, обеспечивая использование стандартизированных методов мониторинга, проверяя качество данных и открывая данные для использования общественностью.

(3) Чтобы заручиться поддержкой сотрудничества между всеми правительствами в регионе, необходимо сообщить:

(a) Веский экономический аргумент, демонстрирующий денежную ценность рифа для каждой страны. Это было сделано в Египте десять лет назад, в первую очередь для побережья Синайского полуострова (Cesar, 2003). В качестве ценного руководства для данный вид моделирования;

(b) Высокая потенциальная ценность разработки антибиотиков, пробиотиков или других классов терапевтических средств из биологически активных материалов, обнаруженных в фауне и флоре коралловых рифов, или бесчисленных видов бактерий, обитающих в рифовой экосистеме;

(c) Залив Акаба является уникальным природным убежищем для кораллов и должен быть приоритетным для немедленного изучения, поскольку изучение этих кораллов может представлять собой наибольшую надежду на будущее глобальных рифов;

d) острая необходимость в мониторинге из-за угрозы рифам Красного моря в результате роста населения вдоль побережья и сопутствующей новой застройки;

(e) Долгосрочная региональная программа мониторинга будет поддерживать разработку биоиндикаторов раннего стресса кораллов, который предшествует обесцвечиванию, что может иметь решающее значение для специалистов по сохранению в Красном море и во всем мире;

(f) Непрерывное развитие региона Красного моря должно быть устойчивым.

(4) Переменные, отслеживаемые в рамках проекта регионального мониторинга, должны измеряться с использованием стандартизированных методов, а не полагаться на то, что различные участники измеряют их с помощью своих собственных протоколов и инструментов. Несколько ученых выразили обеспокоенность по поводу того, как осуществлять мониторинг с помощью новых дистанционно управляемых транспортных средств или AUV, чтобы не вызывать опасений по поводу безопасности в регионе. Они считали, что стационарные инструменты дистанционного зондирования и станции для отбора проб воды были бы лучшими начальными шагами вместе со сбором визуальных данных с помощью исследований водолазов-исследователей, чтобы построить картину всей экосистемы рифов Красного моря.

(5) Данные регионального мониторинга должны быть доступны для всех, чтобы максимизировать отдачу от инвестиций в долгосрочную программу. Открытый доступ к базе данных, поддерживаемой нейтральным учреждением, может стимулировать участие различных правительств в регионе. Некоторые ученые не были уверены, будут ли все страны отправлять данные мониторинга за пределы своих национальных границ.

(6) Исследователи и менеджеры по охране окружающей среды должны иметь возможность анализировать комплексные и точные данные по широкому градиенту окружающей среды всего Красного моря с севера на юг и оценивать различия между восточным и западным побережьями.

(7) Необходимо развивать потенциал местных ученых и специалистов по охране природы, чтобы они могли поддерживать региональную программу мониторинга и активные инициативы в области исследований и управления. Местные специалисты, не знакомые с подходами к мониторингу, выбранными для программы, должны пройти обучение и стимулироваться к участию, чтобы обеспечить ее долгосрочный успех.

(8) Успешное региональное сотрудничество потребует финансовой поддержки со стороны правительств, ООН и крупных академических центров, чтобы уменьшить вероятность перебоев в финансировании и мониторинге. Несколько ученых указали, что нехватка средств в некоторых странах вокруг Красного моря потребует, чтобы их исследования и усилия по мониторингу полностью финансировались из внешних источников.

Призыв к действию

Мы должны действовать сейчас, чтобы защитить коралловые рифы Красного моря для будущих поколений. Кораллы, которые процветают, несмотря на повышение температуры океана, встречаются только в самой северной части Красного моря, то есть в заливе Акаба. Обесцвечивание произошло в Красном море на севере вплоть до Хургады (Furby et al., 2013; El-Askary et al., 2014; Monroe et al., 2018; Khaled, 2019). Поэтому наиболее неотложной задачей является обеспечение непосредственной защиты залива Акаба как объекта всемирного наследия с участием Египта, Израиля, Иордании и Саудовской Аравии в рамках этой инициативы. В идеале ученые, защитники природы и политики должны решительно выступать за то, чтобы ЮНЕСКО признала весь коралловый риф Красного моря объектом Всемирного морского наследия, как это было предложено делегатами Саудовской Аравии в сентябре 2019 г.4-я конференция ЮНЕСКО по морским объектам всемирного наследия (Arab News, 2019). Как минимум, ЮНЕСКО должна объявить, что определенные части Красного моря должны быть признаны биосферными заповедниками. Региональные ученые и правительства должны работать над привлечением ученых ООН к оценке и осуществлению регионального мониторинга и усилий по сохранению и добиваться поддержки ООН для долгосрочной программы научного мониторинга.

Последующая конференция Транснационального центра Красного моря должна быть проведена в EPFL, чтобы высокопоставленные представители региональных правительств и ведущие ученые-исследователи кораллов могли встретиться в нейтральной обстановке для разработки стратегии для достижения вышеуказанных целей. Им также следует приступить к определению основы для содействия совместным исследованиям среди ученых региона. Должны быть разработаны методы распределения поддержки исследований, совместных публикаций и совместного использования исследовательского оборудования, технологий и данных. Центр приветствует участие всех стран, граничащих с Красным морем.

Угрозы рифам Красного моря в целом и его уникально устойчивой северной части возрастают, и нам нужно будет работать вместе, чтобы сохранить их, несмотря на множество политических и практических проблем. В противном случае нам придется объяснять будущим поколениям, что мы стояли в стороне, когда наше поколение разрушило один из последних уцелевших рифов.

Вклад авторов

М.Ф., К.К. и А.М. внесли свой вклад в разработку концепции и дизайна исследования. К.К. написал первый черновик рукописи. AA-S, DB, AG, LG, OH-G, YL, AM, EO, J-DR, YS, CV, AZ и MF предоставили данные для работы. Все авторы внесли свой вклад в доработку рукописи, прочитали и одобрили представленную версию.

Финансирование

Исследование было частично поддержано грантом Двустороннего американо-израильского научного фонда №. 2016-403 для DB и MF и гранта Израильского научного фонда №. 2979/19 в МФ.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Редактор обработки заявил о прошлом соавторстве с одним из авторов резюме.

Ссылки

Исследовательский центр по защите экосистемы Красного моря (2019 г.). Федеральный департамент иностранных дел (FDFA) / EPFL. Доступно по адресу: https://actu. epfl. ch/news/a-research-center-to-protect-the-red-sea-economy/ (по состоянию на 15 октября 2019 г.).

Google Scholar

Аль-Фаравати Р.К., Газзаз М.О., Эль Сайед М.А. и Эль-Марадни А. (2011). Временное и пространственное распределение растворенных Cu, Ni и Zn в прибрежных водах Джидды, восточная часть Красного моря. араб. Дж. Геоски. 4, 1229–1238. doi: 10.1007/s12517-010-0137-y

CrossRef Full Text | Google Scholar

Арабские новости (2019). Саудовская Аравия присоединяется к конференции ЮНЕСКО по морскому наследию. Доступно по адресу: https://www.arabnews.com/node/1551701/saudi-arabia (по состоянию на 9 сентября 2019 г.).

Google Scholar

Атевеберхан М., Фири Д. А., Кешавмурти С., Чен А., Шлейер М. Х. и Шеппард С. Р. (2013). Воздействие изменения климата на коралловые рифы: синергия с местными эффектами, возможности для акклиматизации и последствия для управления. 904:23 мар. Загрязнение. Бык. 74, 526–539. doi: 10.1016/j.marpolbul.2013.06.011

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ayla Oasis Development (2019). Доступен по адресу: https://www.ayla.com.jo/en/ (по состоянию на 15 октября 2019 г.).

Google Scholar

Бадран, М. И., и Аль Зибда, М. К. (2005). Коды эталонных стандартов качества иорданских прибрежных вод залива Акаба, Красное море. Хим. Экол. 21, 337–350. дои: 10.1080/02757540500258831

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Барбьер, Дж. (2019). Красное море LME. Найроби: ЮНЕП.

Google Scholar

Беллуорти, Дж., и Файн, М. (2017). После пиковых летних температур ветвящиеся кораллы в заливе Акаба устойчивы к тепловому стрессу, но чувствительны к яркому свету. Коралловые рифы 4, 1071–1082. doi: 10.1007/s00338-017-1598-1

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Берумен М. Л., Вулстра С. Р. , Даффонкио Д., Агусти С., Аранда М., Иригойен X. и др. (2019). «Красное море: градиенты окружающей среды формируют естественную лабораторию в зарождающемся океане», в Coral Reefs of the Red Sea , eds C. Voolstra и M. Berumen, (Cham: Springer), 1–10. doi: 10.1007/978-3-030-05802-9_1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бозек, Ю. М., и Мамби, П. Дж. (2015). Синергетическое воздействие глобального потепления на устойчивость коралловых рифов. Филос. Транс. Р. Соц. Б биол. науч. 370:20130267. doi: 10.1038/srep29778

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Бринхофф, Т. (2017). , мухафаза Акаба. Население города. Доступно по адресу: https://www.citypopulation.de/en/jordan/aqabah/ (по состоянию на 30 октября 2019 г.).

Google Scholar

Бринхофф, Т. (2019). Эйлат. Население города. Доступно по адресу: https://www.citypopulation.de/php/israel-admin.php?adm2id=2600 (по состоянию на 30 октября 2019 г. ).

Google Scholar

Брукнер А., Роулендс Г., Ригл Б., Пуркис С., Уильямс А. и Рено П. (2012). Фонд живых океанов Халеда бин Султана Атлас морских местообитаний Красного моря Саудовской Аравии. Аризона: Панорамная пресса.

Google Scholar

Брукнер, А. В. (2002). Спасательные продукты из коралловых рифов. Вопросы научн. Технол. 18, 39–44.

Google Scholar

Берк Л., Рейтар К., Сполдинг М. и Перри А. (2011). Повторное посещение рифов в опасности. Вашингтон, округ Колумбия: Институт мировых ресурсов.

Google Scholar

Сезар, Х. (2003). Экономическая оценка египетского кораллового рифа Красного моря. Вашингтон, округ Колумбия: Агентство США по международному развитию.

Google Scholar

Дибаттиста, Дж. Д., Робертс, М. Б., Боумистер, Дж., Боуэн, Б. В., Кокер, Д. Дж., Лосано-Кортес, Д. Ф., и др. (2016). Обзор современных моделей эндемизма мелководной рифовой фауны Красного моря. Ж. Биогеогр. 43, 423–439. doi: 10.1111/jbi.12649

Полный текст CrossRef | Академия Google

Эль-Аскари, Х., Абд Эль-Маула, С.Х., Ли, Дж., Эль-Хаттаб, М.М., и Эль-Рай, М. (2014). Обнаружение изменений среды обитания коралловых рифов с использованием данных Landsat-5 TM, Landsat 7 ETM+ и Landsat 8 OLI в Красном море (Хургада, Египет). Междунар. J. Дистанционный датчик 35, 2327–2346. doi: 10.1080/01431161.2014.894656

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эяль Г., Тамир Р., Крамер Н., Эяль-Шахам Л. и Лойя Ю. (2019). «Красное море: Израиль», в мезофотических коралловых экосистемах , редакторы К. А. Лойя, Ю. Бридж и Т. К. Л. Пуглизе (Швейцария: Springer).

Google Scholar

Fine, M., Cinar, M., Voolstra, C.R., Safa, A., Rinkevich, B., Laffoley, D., et al. (2019). Коралловые рифы Красного моря — проблемы и возможные решения. Рег. Stud Mar. Sci. 25:100498. doi: 10.1016/j.rsma.2018.100498

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Файн М. , Гилдор Х. и Генин А. (2013). Убежище кораллового рифа в Красном море. Глоб. Чанг. биол. 19, 3640–3647. doi: 10.1111/gcb.12356

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Фишхендлер И. и Тененбойм-Вайнблатт К. (2019). Мирный дивиденд как нематериальная выгода в обосновании мегапроекта: сравнительный содержательный анализ канала Мертвое море — Красное море. Геофорум 101, 141–149. doi: 10.1016/j.geoforum.2019.01.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ферби, К. А., Боумистер, Дж., и Берумен, М. Л. (2013). Восприимчивость центральных кораллов Красного моря во время крупного обесцвечивания. Коралловые рифы 32, 505–513. дои: 10.1007/s00338-012-0998-5

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Женевье Л. Г. К., Джамиль Т., Райтсос Д. Э., Крокос Г. и Хотейт И. (2019). Морские волны тепла выявляют зоны коралловых рифов, подверженные обесцвечиванию в Красном море. Глоб. Чанг. биол. 25, 2338–2351. doi: 10.1111/gcb.14652

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Гроттоли А. Г., Чернов Д. и Винтерс Г. (2017). Физиологические и биогеохимические реакции суперкораллов на термический стресс в северной части залива Акаба, Красное море. Фронт. мар. 4:215. doi: 10.3389/fmars.2017.00215

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хадаиди Г., Зиглер М., Шор-Маджио А., Дженсен Т., Эби Г. и Вулстра К. Р. (2018). Экологическая и молекулярная характеристика вспышки болезни коралловых черных полос в Красном море во время обесцвечивания. PeerJ 6:e5169. doi: 10.7717/peerj.5169

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хегеман К., Харрап Н., Боден М. и Озболат Н. (2014). Дополнительная ценность транснациональных исследовательских программ: уроки долгосрочного сотрудничества в рамках программ в Европе. Люксембург: Бюро публикаций Европейского Союза.

Google Scholar

Hoegh-Guldberg, O. (2011). Экосистемы коралловых рифов и антропогенное изменение климата. Рег. Окружающая среда. Чанг. 11, 215–227. doi: 10.1007/s10113-010-0189-2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хьюз, Т. П., и Коннелл, Дж. Х. (1999). Множественные стрессоры на коралловых рифах: долгосрочная перспектива. Лимнол. океаногр. 44, 932–940. doi: 10.1038/s41467-019-12431-y

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

МАГАТЭ (2017). Исследовательский центр SESAME, поддерживаемый МАГАТЭ, открывает свои двери, способствуя научному сотрудничеству на Ближнем Востоке. Доступно по ссылке: https://www.iaea.org/newscenter/pressreleases/iaea-backed-sesame-research-centre-opens-its-doors-fostering-scientific-cooperation-in-the-middle-east (по состоянию на октябрь 20, 2019).

Google Scholar

Ибрагим, Х.А.Х., Эль-Наггар, Х.А., Эль-Дамхуги, К.А., Башар, М.А.Э., и Абу Сенна, Ф. М. (2017). Callyspongia crassa и C. siphonella (Porifera, Callyspongiidae) как потенциальный источник медицинских биоактивных веществ, залив Акаба, Красное море, Египет. J. Базовое приложение. Зоол. 78:7.

Google Scholar

Халед, М. (2019). Использование данных Landsat для оценки состояния коралловых рифов вдоль побережья Красного моря в Египте. Междунар. Дж. Экотоксикол. Экобиол. 4, 17–31.

Google Scholar

Кремб С., Мюллер К., Шмитт-Коплин П. и Вулстра К. Р. (2017). Биоактивный потенциал морских макроводорослей из центральной части Красного моря (Саудовская Аравия), оцененный с помощью высокопроизводительного фенотипического профилирования на основе изображений. Мар. Наркотики 15:E80. doi: 10.3390/md15030080

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Крокос Г., Пападопулос В. П., Софианос С. С., Омбао Х., Дыбчак П. и Хотейт И. (2019 г.). Естественные колебания климата могут противодействовать потеплению Красного моря в ближайшие десятилетия. Геофиз. Рез. лат. 46, 3454–3461. doi: 10.1029/2018gl081397

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Крюгер Т., Хорвиц Н., Бодин Дж., Джовани М. Э., Эскриг С., Мейбом А. и др. (2017). Обычный рифообразующий коралл в северной части Красного моря, устойчивый к повышенной температуре и закислению. Р. Соц. Открытая наука. 4, 170038. doi: 10.1098/rsos.170038

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Лоя Ю., Любиневский Х., Розенфельд М. и Крамарский-Винтер Э. (2004). Обогащение питательными веществами, вызванное рыбными фермами на месте в Эйлате, Красное море, наносит ущерб воспроизводству кораллов. Мар. Загрязнение. Бык. 49, 344–353. doi: 10.1016/j.marpolbul.2004.06.011

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Мальве, Х. (2016). Изучение океана для разработки новых лекарств: морская фармакология. Дж. Фарм. Биосоюзная наука. 8, 83–91. дои: 10.4103/0975-7406. 171700

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ближневосточный исследовательский центр опреснения (2019). Доступно по адресу: https://www.medrc.org/ (по состоянию на 30 октября 2019 г.).

Google Scholar

Монро, А. А., Циглер, М., Ройк, А., Рётиг, Т., Харденстайн, Р. С., Эммс, М. А., и др. (2018). In Situ наблюдения за обесцвечиванием кораллов в центральной части Красного моря Саудовской Аравии во время глобального события обесцвечивания кораллов 2015/2016 гг. PLoS One 13:e0195814. doi: 10.1371/journal.pone.0195814

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Национальный институт океанографии и рыболовства (2019). Доступно по адресу: http://www.niof.sci.eg/ (по состоянию на 30 октября 2019 г.).

Google Scholar

Неом (2019). Доступно по адресу: https://www.neom.com/en-us/about/#facts (по состоянию на 20 октября 2019 г.).

Google Scholar

NOAA (2019a). Экосистемы коралловых рифов. Доступно по адресу: https://www.noaa.gov/education/resource-collections/marine-life-education-resources/coral-reef-ecosystems (по состоянию на 20 октября 2019 г.).).

Google Scholar

NOAA (2019b). Значение коралловых рифов. Силвер-Спринг, Массачусетс: Национальное управление океанических и атмосферных исследований.

Google Scholar

О’Рурк А., Кремб С., Бадер Т. М., Хелфер М., Шмитт-Коплин П., Гервик У. Х. и др. (2016). Алкалоиды из губки Stylissa carteri представляют собой перспективные каркасы для ингибирования вируса иммунодефицита человека 1 (ВИЧ-1). Мар. Наркотики 14:E28. дои: 10.3390/md14020028

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

О’Рурк А., Кремб С., Дагган Б. М., Сиуд С., Харбатия Н., Раджи М. и др. (2018). Идентификация соединения 3-алкилпиридиния из губки Красного моря amphimedon chloros с ингибирующей активностью in vitro в отношении протеазы NS3 вируса Западного Нила. Молекулы 23:E1472. doi: 10.3390/molecules23061472

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Осман Э. О., Смит Д. Дж., Циглер М., Кюртен Б., Конрад К., Эль-Хаддад К. М. и др. (2018). Термальные убежища против обесцвечивания кораллов по всей северной части Красного моря. Глоб. Чанг. биол. 24, е474–е484. doi: 10.1111/gcb.13895

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Osman, E. O., Suggett, D. J., Voolstra, C. R., Petta, D. T., Clark, D. R., Pogoreutz, C., et al. (2020). Состав микробиома кораллов в северной части Красного моря предполагает высокую пластичность бактериальных и специфичность эндосимбиотических сообществ динофлагеллят. Микробиом 8, 1–16. doi: 10.1186/s40168-019-0776-5

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

ПЕРСГА (2019). Доступно по адресу: http://www.persga.org/ (по состоянию на 20 октября 2019 г.).

Google Scholar

Портман, М. Э., и Тефф-Секер, Ю. (2017). Факторы успеха и неудач трансграничного экологического сотрудничества: проекты в заливе Акаба. Дж. Окружающая среда. План политики. 19, 810–826. doi: 10.1080/1523908x.2017.1292873

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Национальный парк Рас Мохаммед (2019). Атлас морской охраны. Доступно по адресу: http://www.mpatlas.org/mpa/sites/758/ (по состоянию на 22 октября 2019 г.).

Google Scholar

Red Sea The Project (2019). Доступно по адресу: https://www.theredsea.sa/en/project (по состоянию на 20 октября 2019 г.).

Google Scholar

Исследование водного транспорта Красного и Мертвого морей Экологическая и социальная оценка (2014). Доступно по адресу: http://siteresources.worldbank.org/EXTREDSEADEADSEA/Resources/5174616-1416839444345/ESA_ES_Mar_2014_English.pdf (по состоянию на 30 октября 2019 г.).). (2013). Первые биологические измерения глубоководных кораллов Красного моря. Науч. Реп. 3:2802. doi: 10.1038/srep02802

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ройк А., Рётиг Т., Погорейц К., Садерн В. и Вулстра К. Р. (2018). Карбонатные балансы коралловых рифов и экологические факторы в центральной части Красного моря – естественная среда с высокой температурой и высокой общей щелочностью. Биогеонауки 15, 6277–6296. doi: 10.5194/bg-15-6277-2018

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Шаала, Л. А., Юссеф, Д. Т. А., Бадр, Дж. М., Сулейман, М., и Хедр, А. (2015). Биологически активные вторичные метаболиты морских губок-веронгид Красного моря suberea. март Наркотики 13, 1621–1631. doi: 10.3390/md13041621

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Шлезингер Т. и Лойя Ю. (2019). Нарушение синхронности нереста: скрытая угроза живучести кораллов. Наука 365, 1002–1007. doi: 10.1126/science.aax0110

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Штайнер З. , Турчин А. В., Харпаз Э. и Сильверман Дж. (2018). Химический состав воды показывает значительное снижение скорости кальцификации кораллов в южной части Красного моря. Нац. коммун. 9:3615. doi: 10.1038/s41467-018-06030-6

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Годовой отчет статистики трафика Суэцкого канала за 2018 г. (2019 г.)) Доступно по адресу: https://www.suezcanal.gov.eg/English/Downloads/DownloadsDocLibrary/Navigation Reports/Annual Reports???/2018.pdf (по состоянию на 30 октября 2019 г.).

Google Scholar

Израильская национальная программа мониторинга Эйлатского залива — доступные данные (2019 г.). Межуниверситетский институт морских наук. Доступно по адресу: https://iui-eilat.huji.ac.il/Research/NMPMeteoData.aspx (по состоянию на 30 октября 2019 г.).

Google Scholar

Иордано-израильская программа мониторинга залива Акаба [JIMP] (2005). Доступно по адресу: http://www.sviva.gov.il/English/env_topics/marineandcoastalenvironment/Documents/IsraelJordanMonitoringProgram-GulfOfAqaba-Summary2005. pdf (по состоянию на 30 октября 2019 г.).).

Google Scholar

UN Environment, ISU, ICRI и Trucost (2018). Экономика коралловых рифов: экономическое обоснование инвестиций в защиту, сохранение и улучшение здоровья коралловых рифов. 36. Доступно по адресу: http://wedocs.unep.org/xmlui/bitstream/handle/20.500.11822/26694/Coral_Reef_Economy.pdf?sequence=1&isAllowed=y (по состоянию на 10 апреля 2019 г.).

Google Scholar

UNEP/MAP (2016). Комплексная программа мониторинга и оценки Средиземного моря и побережья и соответствующие критерии оценки. 904:24 Афины: ЮНЕП.

Google Scholar

Вулстра, Ч. Р., и Берумен, М. Л. (редакторы) (2019). Коралловые рифы Красного моря. Чам: Спрингер.

Google Scholar

Уитмен, Э. (2019). Земля без воды: борьба за то, чтобы Иордания не иссякла. Природа 573, 20–23. doi: 10.1038/d41586-019-02600-w

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Винтур, П. (2019). Иранский нефтяной танкер поврежден взрывами недалеко от портового города Саудовской Аравии. Доступно по адресу: https://www.theguardian.com/world/2019/oct/11/iranian-oil-tanker-on-fire-after-blast-near-saudi-port-city-report (по состоянию на 11 октября 2019 г.). 2019).

Google Scholar

Мировые морские новости (2019). Хуситы ищут помощи, чтобы предотвратить массовый разлив нефти в Йемене из-за утечки FSO. Доступно по ссылке: https://worldmaritimenews.com/archives/288102/report-houthis-seeking-help-to-prevent-massive-oil-spill-off-yemen-from-leaking-fso/ (по состоянию на 17 декабря 2019 г. ).

Google Scholar

Ziegler, M., Grupstra, CGB, Barreto, M.M., Eaton, M., BaOmar, J., Zubier, K., et al. (2019). Структура бактериального сообщества кораллов реагирует на изменения окружающей среды в зависимости от хозяина. Нац. коммун. 10:3092. doi: 10.1038/s41467-019-10969-5

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ziegler, M. , Roik, A., Porter, A., Zubier, K., Mudarris, M.S., Ormond, R., et al. (2016). Динамика микробного сообщества кораллов в ответ на антропогенное воздействие вблизи крупного города в центральной части Красного моря. 904:23 мар. Загрязнение. Бык. 105, 629–640. doi: 10.1016/j.marpolbul.2015.12.045

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Научная программа | Фонд восстановления кораллов

НАУКА

Фонд восстановления кораллов™ — это научно-ориентированная организация, находящаяся в авангарде мирового сообщества по восстановлению кораллов.

Исследования и инновации лежат в основе всего, что мы делаем, а данные определяют эволюцию наших методов реставрации.

Мы работаем с отдельными исследователями, а также с группами, включая государственные учреждения США, университеты, неправительственные организации и другие организации.

, управляемые данными

РЕСТОРИТЕЛЬНЫЙ МОТОРИНГ МОНИЩАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЛЕКЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ БАСУБЫ ДЕЙСТВИЯ

РАССКРЫВАЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Мониторинг нашего воздействия

первостепенное значение.

​

Мы используем традиционные методы исследования, а также передовые методы фотомозаики, чтобы лучше понять пространственное воздействие нашей полевой работы.

ФОТОМОЗАИКА

Научное партнерство

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Наша научная программа способствует научному сотрудничеству с широким кругом исследователей, чтобы ответить на вопросы, которые влияют на нашу работу.

Наши питомники Coral Tree™, кораллы и места восстановления предоставляют ученым уникальный ресурс для исследования коралловых рифов.

НАШЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Сохранение разнообразия

БАЗА ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Мы собираем и сопоставляем подробную генетическую информацию о каждом коралле, проходящем через наши питомники.

​

Теперь мы управляем крупнейшей в мире генетической ковчегом и базой данных генотипов кораллов.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОВЧЕГ

Исследования и разработки

ИННОВАЦИИ ВОЖДЕНИЯ

Мы постоянно работаем над совершенствованием наших методов.

В настоящее время наша команда исследует новые методы высадки, которые позволят нам более эффективно высаживать кораллы.

ИССЛЕДОВАНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЯ

Наши методологии разрабатываются в результате тщательных исследований и сбора данных.

Мы работаем с ведущими исследователями, университетами, учеными и другими организациями, чтобы помочь ответить на вопросы, которые помогут нам в достижении наших целей по восстановлению кораллов.

У нас также есть уникальная возможность предоставить исследователям кораллы из наших питомников, а также ограниченную поддержку на местах для экспериментальной работы, которая соответствует нашим исследовательским приоритетам.

Решения основаны на списке приоритетов исследований, установленном нашим Научно-консультативным комитетом. Это позволяет нам: сосредоточить внимание на том, как мы тратим ограниченное финансирование исследований; определить , какие проекты получают кораллы, выращенные в питомниках, для экспериментальных целей; и назначьте персонал и лодки для поддержки внешних проектов.

КОРАЛЛОВЫЕ ПИТОМНИКИ

Данные, которые мы собираем по нашим методам размножения кораллов для девяти видов, с которыми мы работаем, помогают нам повысить эффективность и количество выращенных в питомниках кораллов, которые можно успешно пересадить.

МЕТОДЫ ВЫСЕИВАНИЯ

В настоящее время мы участвуем в исследованиях и разработках, которые позволят нам более эффективно перемещать изобилие кораллов, которые мы выращиваем, в дикую природу
.

МЕСТА ВОССТАНОВЛЕНИЯ

Текущие исследования направлены на то, чтобы лучше понять, почему в одних местах выживаемость высаженных кораллов
выше, чем в других. Выявление все более подходящих мест для восстановления является приоритетом исследований.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Наше исследование отслеживает, как разные генотипы кораллов (и связанные с ними микробы и симбионты) коррелируют с ростом и состоянием, а также с успехом различных методов посадки.

ЭКОЛОГИЯ

Мониторинг наших посадок показывает, как экология влияет на успех восстановления. В частности, мы можем оценить, как другие организмы и топография рифа влияют на состояние пересаженных кораллов.

БОЛЕЗНИ И ОТБЕЛИВАНИЕ

Проекты, направленные на борьбу с болезнями кораллов или обесцвечиванием кораллов, имеющие непосредственное отношение к экологии восстановления кораллов, считаются высокоприоритетными.

ФОТОМОЗАИКА

Последние достижения в области технологий визуализации и обработки изображений теперь применяются для сбора данных под водой.

Используя специализированное компьютерное программное обеспечение и простые подводные камеры, мы начинаем наносить на карту участки рифов Флорида-Кис в виде «фотомозаики».

Эти мозаики охватывают несколько тысяч квадратных метров площади рифа и могут использоваться для сравнения роста и здоровья высаженных кораллов с течением времени, а также для документирования изменений в рифовом ландшафте.

Фотомозаика может сократить количество человеко-часов, необходимых на месте, собирать те же показатели мониторинга, которые собирались с помощью предыдущих методов мониторинга, и предлагает потенциал для сбора новой информации, ранее недоступной под водой.

Эти улучшения переводят 
в явное повышение эффективности сбора данных CRF™ и расширение научных знаний.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ БАНК

В настоящее время мы работаем с 1305 предполагаемыми генотипами кораллов 20 видов.

Чтобы усилия по восстановлению были успешными в долгосрочной перспективе, важно, чтобы кораллы, которые мы пересаживаем, были генетически разнообразны.

Наши питомники теперь стали жизненно важным хранилищем генетического разнообразия кораллов, популяции которых находятся в состоянии упадка. Наш генетический ковчег включает в себя крупнейший в мире генетический «банк» кораллов. Некоторые из этих генотипов теперь можно найти только в нашем генетическом банке, так как они, к сожалению, утеряны в дикой природе.

У нас есть исчерпывающая информация обо всех наших видах кораллов, включая генотипы, места сбора, фенотипические наблюдения в наших питомниках, местонахождение в питомниках и данные генетического секвенирования.

 В ближайшие годы наша цель — секвенировать каждый коралл и сделать эту информацию общедоступной через генетическую базу данных, которая будет использоваться в качестве координационного центра для всех генетически сознательных реставраций кораллов.

НАУЧНО-КОНСУЛЬТАТИВНЫЙ КОМИТЕТ

Наш Научный консультативный комитет следит за тем, чтобы в наших программах применялись наилучшие доступные научные данные.

Они также консультируют нас по нашим стратегиям реставрации, исследований и обучения и играют ключевую роль в выявлении важных возникающих научных проблем, которые нас беспокоят.

Д-р Ричард Додж

Исполнительный директор Национального института коралловых рифов, Университет NOVA

Доктор Додж проводил исследования коралловых рифов по всему миру и является экспертом в области воздействия на коралловые рифы естественных и антропогенных воздействий.

ПРОФИЛЬ

Д-р Лес Кауфман

Профессор биологии Бостонского университета

Д-р Кауфман является экспертом в области экологии коралловых рифов, специализируясь на экологии сообщества и процессах деградации и регенерации, которые описывают функции коралловых рифов.

Д-р Стивен Миллер

Председатель Научного комитета CRF

Д-р Миллер поддерживает долгосрочную программу мониторинга коралловых рифов на островах Флорида-Кис, уделяя особое внимание кораллам оленьим рогам и лосям, бентосным сообществам в целом и запрету добычи зоны.

ПРОФИЛЬ

Д-р Джон Огден

Почетный профессор Университета Южной Флориды

Д-р Огден изучал коралловые рифы во Флориде и по всему Карибскому бассейну, стремясь претворить научную информацию в политику.

ПРОФИЛЬ

ПРОДОЛЖЕНИЕ >>>

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Мы работаем с ведущими исследователями, университетами, учеными и другими организациями, чтобы помочь найти ответы на вопросы, которые помогут нам в достижении наших целей восстановления кораллов.

Мы также находимся в уникальном положении, поскольку можем предоставить исследователям кораллы из наших питомников, а также ограниченную поддержку на местах для экспериментальной работы, которая соответствует нашим исследовательским приоритетам.

В прошлом году мы работали над содействием сотрудничеству со следующими 11 исследовательскими партнерами:

Илиана Баумс

Penn State

Илиана Баумс участвовала в исследованиях нереста в 2017 г. Ее лаборатория разработала 2294 высококачественных SNP. определить генотипы, популяции и гибридный статус карибских акропор, помогая в выборе генетически разнообразных генотипов для питомников и высаживания. Она также работает над секвенированием и сборкой генома Acropora palmata на уровне хромосом.

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПРОЕКТЫ

Сотрудничество с аспирантами и аспирантами является взаимовыгодным партнерством; наша инфраструктура поддерживает их исследования, и, в свою очередь, Coral Restoration Foundation™ получает ценные данные и идеи.

Наши текущие совместные исследования выпускников перечислены ниже.

Свяжитесь с нами, если вы хотите работать с Coral Restoration Foundation™ над исследовательским проектом.

Коди Блисс

Перемещение A. cervicornis в коралловые питомники различных географических регионов южной Флориды

Коди в настоящее время получает степень магистра НГУ в области морской биологии и управления прибрежной зоной. Он изучает, как коралловые фрагменты оленьего рога растут в двух географически разделенных коралловых питомниках на юго-востоке Флориды. Был проведен взаимный транспортный эксперимент с использованием фрагментов кораллового питомника NSU по оценке и мониторингу восстановления коралловых рифов, расположенного в Форт-Лодердейле (округ Броуард), и питомника CRF в Тавернье (округ Монро). Основная цель этого продолжающегося исследования — определить, могут ли фрагменты оленьих рогов, полученные из разных географических регионов, выжить в нескольких местах на рифовом массиве.