Устойчивость коралловых рифов
Устойчивость коралловых рифов — это биологическая способность коралловых рифов восстанавливаться после природных и антропогенных нарушений, таких как штормы и эпизоды обесцвечивания . [ 1 ] Устойчивость означает способность биологических или социальных систем преодолевать давление и стрессы, сохраняя ключевые функции посредством сопротивления изменениям или адаптации к ним. [ 2 ] Сопротивление рифов показывает, насколько хорошо коралловые рифы переносят изменения химического состава океана , уровня моря и температуры поверхности моря . [ 3 ] Устойчивость и устойчивость рифов являются важными факторами восстановления коралловых рифов после воздействия закисления океана . Естественная устойчивость рифов может использоваться в качестве модели восстановления коралловых рифов и возможности управления морскими охраняемыми территориями (МОР).
Термический допуск
[ редактировать ]Многие кораллы используют симбиотические водоросли, называемые зооксантеллами, для поглощения питательных веществ посредством фотосинтеза . Кораллы получают около 60-85% общего питания от симбиотических зооксантелл. [ 4 ] Небольшое повышение температуры поверхности моря может привести к гибели зооксантелл. Коралловые хозяева обесцвечиваются, когда теряют зооксантеллы. Различия в симбионтах, определяемые генетическими группировками ( клады АН), могут объяснить термоустойчивость кораллов. [ 5 ] Исследования показали, что некоторые кораллы содержат термостойкие клады зооксантелл. Кораллы, в которых обитают в основном симбионты клады D и некоторые типы термостойких симбионтов клады C, позволяют кораллам избегать обесцвечивания так же сильно, как и другим, испытывающим тот же стрессор. [ 6 ] Ученые до сих пор спорят о том, обусловлена ли термическая устойчивость кораллов смешиванием или перемещением симбионтов или термоустойчивыми или термочувствительными типами зооксантелл. Виды кораллов, на которых обитают несколько типов зооксантелл, могут выдерживать изменение температуры на 1–1,5 ° C. [ 6 ] Однако известно, что лишь немногие виды кораллов содержат несколько типов зооксантелл. Кораллы с большей вероятностью будут содержать симбионтов клады D после нескольких событий обесцвечивания кораллов. [ 6 ]
Восстановление рифов
[ редактировать ]
Исследования средиземноморских видов кораллов Oculina patagonica [ 7 ] показали, что присутствие эндолитных водорослей в скелетах кораллов может обеспечить дополнительную энергию, которая может привести к восстановлению после отбеливания. [ 8 ] Во время отбеливания потеря зооксантелл уменьшает количество света, поглощаемого тканью коралла, что позволяет большему количеству фотосинтетически активной радиации проникать в скелет коралла. Увеличение количества фотосинтетически активной радиации в скелетах кораллов вызывает увеличение биомассы эндолитных водорослей и продукцию фотоассимилятов . [ 8 ] Во время обесцвечивания энергозатраты коралловой ткани фототрофных эндолитов увеличиваются, а энергозатраты зооксантелл сокращаются. Эта дополнительная энергия могла бы объяснить выживание и быстрое восстановление O. patagonica после обесцвечивания. [ 8 ] Исследование Австралийского исследовательского совета показало, что потеря быстрорастущих кораллов может привести к снижению устойчивости оставшихся кораллов. Исследование проводилось как в Карибском, так и в Индо-Тихоокеанском регионе и пришло к выводу, что последний может быть более устойчивым, чем первый, на основании нескольких факторов; процесс травоядности и темпы формирования цветения водорослей. [ 9 ]
Влияние обесцвечивания кораллов на биоразнообразие
[ редактировать ]
Обесцвечивание кораллов является основным последствием стресса на коралловых рифах. События обесцвечивания из-за явных изменений температуры, загрязнения и других изменений условий окружающей среды вредны для здоровья кораллов, но кораллы могут восстановиться после обесцвечивания, если стресс не является хроническим. [ 10 ] Когда кораллы подвергаются длительному периоду сильного стресса, смерть может наступить из-за потери зооксантелл, которые жизненно важны для выживания кораллов из-за питательных веществ, которые они поставляют. [ 11 ] Обесцвечивание, деградация и гибель кораллов оказывают огромное влияние на окружающую экосистему и биоразнообразие. Коралловые рифы представляют собой важные разнообразные экосистемы, в которых обитает множество организмов, которые оказывают различные услуги по поддержанию здоровья рифов. Например, травоядные рифовые рыбы, такие как рыба-попугай, поддерживают уровень макроводорослей . Сохранение морских водорослей способствует уменьшению космической конкуренции между организмами, ищущими субстрат, такими как кораллы, за установление и размножение, создавая более сильный и устойчивый риф. [ 12 ] Однако, когда кораллы обесцвечиваются, организмы часто покидают среду обитания коралловых рифов, что, в свою очередь, лишает их тех услуг, которые они ранее предоставляли. Рифы также управляют многими экосистемными услугами, такими как обеспечение продовольствием многих людей во всем мире, самообеспечение которых зависит от рыболовных рифов. Есть свидетельства того, что некоторые виды кораллов устойчивы к повышенным температурам поверхности моря в течение короткого периода времени. [ 13 ]
Природные нарушения
[ редактировать ]Природные силы, такие как болезни и штормы, разрушают кораллы. Частота заболеваний кораллов, вызванных микробными патогенами, с годами увеличилась, что способствует смертности коралловых рифов. [ 14 ] Бактериальные, грибковые, вирусные и паразитарные инфекции могут приводить к физиологическим и морфологическим последствиям. Некоторые из наиболее распространенных заболеваний кораллов включают болезнь черной полосы , белую оспа , белую чуму и болезнь белой полосы , все из которых связаны с деградацией тканей и обнажением скелета коралла. [ 15 ] Подобные заболевания могут быстро распространяться среди здоровых коралловых рифов, потенциально делая их более восприимчивыми к травмам в результате таких потрясений, как штормы. Штормы, в том числе циклоны и ураганы, могут вызвать механическое разрушение рифов и изменение осадконакопления. [ 16 ] Сильные волны, возникающие в результате этих возмущений, могут ударить по кораллам, заставляя их смещаться, а также могут привести к контакту рифа с высвободившимися отложениями и пресной водой.
Антропогенные нарушения
[ редактировать ]Антропогенные силы способствуют деградации коралловых рифов, снижая их устойчивость. Некоторые антропогенные силы, которые разрушают кораллы, включают загрязнение, отложение осадков в результате освоения прибрежных зон и подкисление океана из-за увеличения выбросов ископаемого топлива. Выбросы углерода приводят к нагреванию и закислению поверхностных вод океана. [ 17 ] Сжигание ископаемого топлива приводит к выбросам парниковых газов, таких как углекислый газ, в атмосферу. Океан поглощает часть выбрасываемого углекислого газа, нанося вред естественным процессам, происходящим в океане. Закисление океана приводит к снижению pH океанской воды, что отрицательно влияет на образование структур карбоната кальция, которые необходимы для развития кораллов. [ 18 ] Развивающиеся прибрежные районы могут привести химических веществ и питательных веществ к попаданию в окружающие воды. Загрязнение питательными веществами приводит к чрезмерному разрастанию водной растительности, которая способна вытеснить кораллы за пространство, питательные вещества и другие ресурсы. [ 19 ] Чрезмерный вылов рыбы также может иметь разрушительные последствия для коралловых рифов. Из-за продовольственной безопасности, которую обеспечивают рифы, они часто подвергаются чрезмерному вылову рыбы, что может привести к тому, что экосистемы рифов не смогут восстановиться после нанесения ущерба. [ 20 ] Восстановление может оказаться сложной задачей из-за прямого вреда, который рыболовная деятельность может нанести коралловым рифам в результате повреждения рыболовными снастями, включая сети, лески и ловушки. Кроме того, заметные изменения в морской жизни, такие как исчезновение травоядных рыб, которые приносят ценные услуги коралловым рифам, могут снизить функционирование экосистемы в целом. [ 21 ] Еще одной антропогенной силой, разрушающей коралловые рифы, является донное траление; метод рыболовства, при котором со дна океана очищаются места обитания коралловых рифов и другие организмы, обитающие в субстрате. Донное траление приводит к физическому разрушению и стрессу, что приводит к разрушению кораллов и вылетанию зооксантелл. Подобно донному тралению, крепление на скалах, используемое для ловли рыбы, может привести к физическому повреждению этих хрупких рифов из-за большого веса якоря, тросов и цепей. [ 22 ] Если коралловые рифы регулярно подвергаются физическим повреждениям, таким как закрепление камней, это может привести к снижению устойчивости к закислению океана. Экотуризм – еще один антропогенный фактор, способствующий деградации коралловых рифов. Во время экотуризма люди могут вызвать стресс у кораллов, случайно касаясь, загрязняя или отламывая части рифа, что часто приводит к обесцвечиванию кораллов, когда они пытаются бороться с вторжением. [ 23 ] Однако экотуризм вреден не только тогда, когда люди находятся достаточно близко, чтобы прикоснуться к кораллу. Менее прямые воздействия, такие как вредные химические вещества в солнцезащитных кремах и отложения, вызванные туристической индустрией, также могут иметь необратимые последствия. [ 23 ]
Управление коралловыми рифами
[ редактировать ]Пытаясь предотвратить обесцвечивание кораллов, ученые экспериментируют, «засеивая» кораллы, которые могут содержать несколько типов зооксантелл, термостойкими зооксантеллами. [ 1 ] MPA начали применять методы управления устойчивостью рифов, чтобы улучшить «иммунную систему» коралловых рифов и способствовать восстановлению рифов после обесцвечивания. [ 3 ]
Организация по охране природы разработала и постоянно совершенствует модель, помогающую управлять и повышать устойчивость рифов. Хотя эта модель не гарантирует устойчивости рифов, она представляет собой понятную модель управления, которой стоит следовать. Принципы, изложенные в их модели: [ 3 ]
- Представленность и репликация : Выживаемость кораллов обеспечивается путем представления и репликации устойчивых видов и мест обитания в сети MPA. Присутствие устойчивых видов в управлении МОР поможет защитить кораллы от обесцвечивания и других природных нарушений.
- Критические районы : Приоритетные районы сохранения обеспечивают защиту критически важных морских районов, таких как источники личинок для регенерации коралловых рифов или места нагула для нереста рыбы .
- Связь : сохранение связи между коралловыми рифами и окружающей средой обитания обеспечивает здоровые коралловые сообщества и среду обитания рыб.
- Эффективное управление . Стратегии, основанные на устойчивости, основаны на уменьшении угроз для поддержания здоровья рифов. Измерения эффективности управления МОР позволяют осуществлять адаптивное управление .
Ученые также разработали новую методику Смитсоновского национального зоопарка и института природоохранной биологии при финансовой поддержке природоохранной организации Revive and Restore. Этот метод называется криоконсервацией и включает замораживание и оттаивание целых фрагментов кораллов, что приводит к замедлению исчезновения видов кораллов и восстановлению поврежденных рифов. Предыдущие методы криоконсервации кораллов основывались в основном на замораживании спермы и личинок, что затрудняло сбор, поскольку нерест происходит всего несколько дней в году. Этот предыдущий метод был также трудным, потому что частые морские волны тепла и теплые воды могут вызвать у кораллов биологический стресс, в результате чего их репродуктивный материал становится слишком слабым, чтобы его можно было заморозить или оттаять. Новый метод проще и работает быстрее, поскольку позволяет исследователям и заповедникам работать в течение всего года, а не ждать, пока определенный вид нерестится и подвергать стрессу репродуктивные материалы кораллов. [ 24 ] Ученые также глубже изучили энергетические запасы и питание кораллов. Питание зоопланктоном, артемией и водорослями может служить буфером от суровых последствий изменения климата. Кормление кораллов может помочь им сохранить биомассу тканей и запасы энергии, а также повысить содержание азота, что позволит повысить концентрацию зооксантелл и усилить фотосинтез. [ 25 ] [ 26 ] Повышенная скорость кормления также может позволить некоторым видам обесцвеченных и восстанавливающихся кораллов превысить свои ежедневные потребности в метаболической энергии. Эти результаты позволяют предположить, что виды кораллов с высоким уровнем CHAR (процентная доля гетеротрофно приобретенного углерода в ежедневном дыхании животных) могут быть более устойчивыми к обесцвечиванию, становясь доминирующими видами и помогая защитить пострадавшие рифы от вымирания. [ 27 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Программа сохранения коралловых рифов: устранение ключевых угроз NOAA . Проверено 7 декабря 2011 г.
- ^ Холлинг, К.С. (1973) «Устойчивость и стабильность экологических систем» Ежегодный обзор экологии и систематики , 4 : 1–23.
- ^ Перейти обратно: а б с Модель набора инструментов по обеспечению устойчивости рифов: Введение The Nature Conservancy Получено 7 декабря 2011 г.
- ^ Фудзисе, Л., Ямашита, Х., Сузуки, Г., Сасаки, К., Ляо, Л.М., Койке, К. (2014) Умеренный тепловой стресс вызывает активное и немедленное изгнание фотосинтетически поврежденных зооксантелл ( Symbiodinium ) из кораллов PLoS ОДИН, 9 (12): 1-18.
- ^ Сампайо, Э.М., Риджуэй, Т., Бонгертс, П., Хоег-Гульдберг, О. (2008) «Восприимчивость к обесцвечиванию и смертность кораллов определяются мелкомасштабными различиями в типах симбионтов» PNAS Environmental Sciences, 105 (30) : 10444–10449.
- ^ Перейти обратно: а б с Беркельманс Р. и М.Дж.Х ван Оппен (2006) «Роль зооксантелл в термоустойчивости кораллов: «самородок надежды» для коралловых рифов в эпоху изменения климата» Труды Лондонского королевского общества, серия B , 273 : 2305–2312
- ^ Паломарес М.Л., Поли Д., ред. (2011). « Oculina patagonica » в SeaLifeBase . Версия за декабрь 2011 года.
- ^ Перейти обратно: а б с Файн, Маоз, Лойя, Йосси (2002) «Эндолитические водоросли: альтернативный источник фотоассимилятов во время обесцвечивания кораллов» Proceedings of the Royal Society, 269 (1497): 1205–1210.
- ^ Рофф, Джордж; Мамби, Питер Дж. (1 июля 2012 г.). «Глобальное неравенство в устойчивости коралловых рифов» . Тенденции в экологии и эволюции . 27 (7): 404–413. дои : 10.1016/j.tree.2012.04.007 . ISSN 0169-5347 . ПМИД 22658876 .
- ^ Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. «Что такое обесцвечивание кораллов?» . Oceanservice.noaa.gov . Проверено 25 августа 2020 г.
- ^ «Зооксантеллы и обесцвечивание кораллов | Смитсоновский институт океана» . Ocean.si.edu . Проверено 25 августа 2020 г.
- ^ Пратчетт, Морган С.; Хоуи, Эндрю С.; Уилсон, Шон К.; Мессмер, Ванесса; Грэм, Николас Эй Джей (сентябрь 2011 г.). «Изменения в биоразнообразии и функционировании сообществ рифовых рыб после обесцвечивания и потери кораллов» . Разнообразие . 3 (3): 424–452. дои : 10.3390/d3030424 . hdl : 10754/334624 .
- ^ Карран, Сара Р .; Агарди, Тунди (июнь 2002 г.). «Системы общей собственности, миграция и прибрежные экосистемы» . Амбио: журнал о человеческой среде . 31 (4): 303–305. Бибкод : 2002Амбио..31..303C . дои : 10.1579/0044-7447-31.4.303 . ISSN 0044-7447 . ПМИД 12174600 . S2CID 24074727 .
- ^ Сисней, Марша А.; Камминс, Р. Хейс; Вулф, Кристофер Р. (15 декабря 2018 г.). «Заболеваемость болезнью черных полос, болезнью коричневых полос и белым синдромом у ветвящихся кораллов на Большом Барьерном рифе» . Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 214 : 1–9. Бибкод : 2018ECSS..214....1S . дои : 10.1016/j.ecss.2018.09.005 . ISSN 0272-7714 . S2CID 133646016 .
- ^ Шарма, Дикша; Равиндран, Чиннараджан (01 июня 2020 г.). «Болезни и возбудители морских беспозвоночных кораллов индийских рифов» . Журнал патологии беспозвоночных . 173 : 107373. doi : 10.1016/j.jip.2020.107373 . ISSN 0022-2011 . ПМИД 32272136 . S2CID 215726552 .
- ^ Армелен-Вивьен, Мирей Л. (1994). «Воздействие штормов и циклонов на коралловые рифы: обзор» . Журнал прибрежных исследований : 211–231. ISSN 0749-0208 . JSTOR 25735600 .
- ^ Брейс, Клэр (2018). «Изменение климата под поверхностью: влияние закисления океана на рифовые кораллы» . Новое изобретение . 11 (2): 1 – через академический поиск завершен.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США, штат Огайо (30 января 2017 г.). «Угрозы коралловым рифам» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 25 августа 2020 г.
- ^ Министерство торговли США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований. «Антропогенные угрозы кораллам - Кораллы: Образование Национальной океанической службы NOAA» . Oceanservice.noaa.gov . Проверено 25 августа 2020 г.
- ^ Синнер, Джошуа (01 апреля 2014 г.). «Средства существования коралловых рифов» . Текущее мнение об экологической устойчивости . Проблемы изменения окружающей среды. 7 : 65–71. Бибкод : 2014COES....7...65C . дои : 10.1016/j.cosust.2013.11.025 . ISSN 1877-3435 .
- ^ Маклин, Мэтью; Куэтос-Буэно, Хавьер; Недлик, Осаму; Лакимисс, Марстон; Хоук, Питер (30 ноября 2016 г.). «Локальные стрессоры, устойчивость и изменение исходного состояния коралловых рифов» . ПЛОС ОДИН . 11 (11): e0166319. Бибкод : 2016PLoSO..1166319M . дои : 10.1371/journal.pone.0166319 . ISSN 1932-6203 . ПМК 5130202 . ПМИД 27902715 .
- ^ Мейнард, Джеффри А.; Энтони, Кеннет Р.Н.; Афатта, Сихам; Даль-Таккони, Нанси; Хоэг-Гульдберг, Уве (19 марта 2010 г.). «Как сделать модель значимой для управляющих коралловыми рифами в развивающейся стране: пример чрезмерного вылова рыбы и постановки на якорь на камнях в Индонезии: чрезмерный вылов рыбы и установка на якорь на камнях в Индонезии» . Биология сохранения . 24 (5): 1316–1326. дои : 10.1111/j.1523-1739.2010.01487.x . ПМИД 20337685 . S2CID 11512144 .
- ^ Перейти обратно: а б Коссио, Камила (18 апреля 2016 г.). «Коралловые рифы и непреднамеренное воздействие туризма» . Земное правосудие . Проверено 25 октября 2023 г.
- ^ «Новая технология может способствовать быстрой криоконсервации всех видов кораллов» . Национальный зоопарк Смитсоновского института . 23 августа 2023 г. Проверено 25 октября 2023 г.
- ^ Гроттоли, Андреа Г.; Мартинс, Паула Далчин; Уилкинс, Майкл Дж.; Джонстон, Майкл Д.; Уорнер, Марк Э.; Цай, Вэй-Цзюнь; Мелман, Тодд Ф.; Ходли, Кеннет Д.; Петтай, Д. Тай; Левас, Стивен; Шепф, Верена (16 января 2018 г.). «Физиология кораллов и динамика микробиома в условиях комбинированного потепления и закисления океана» . ПЛОС ОДИН . 13 (1): e0191156. Бибкод : 2018PLoSO..1391156G . дои : 10.1371/journal.pone.0191156 . ISSN 1932-6203 . ПМК 5770069 . ПМИД 29338021 .
- ^ Гроттоли, Андреа Г. (1 июня 2002 г.). «Влияние светлых и артемийных креветок на скелетную δ13C гавайского коралла Porites compressa: аквариумный эксперимент» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 66 (11): 1955–1967. Бибкод : 2002GeCoA..66.1955G . дои : 10.1016/S0016-7037(01)00901-2 . ISSN 0016-7037 .
- ^ Гроттоли, Андреа Г.; Родригес, Лиза Дж.; Паларди, Джеймс Э. (апрель 2006 г.). «Гетеротрофная пластичность и устойчивость обесцвеченных кораллов» . Природа . 440 (7088): 1186–1189. Бибкод : 2006Natur.440.1186G . дои : 10.1038/nature04565 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 16641995 . S2CID 4422247 .
Дальнейшие ссылки
[ редактировать ]- Оливер, Томас Эндрю (2009) Роль водорослевых симбионтов кораллов в адаптации коралловых рифов к изменению климата ProQuest. ISBN 978-0-549-98995-0 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Устойчивость рифов - заповедник коралловых рифов The Nature Conservancy
