Исследование на Муреа показывает, что наличие коралловых скелетов влияет на восстановление коралловых рифов после обесцвечивания

Ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре исследовали, как эти два типа нарушений влияют на коралловые рифы. Они обнаружили, что кораллы изо всех сил пытались оправиться от обесцвечивания больше, чем от штормов, даже когда уровень смертности был одинаковым между двумя событиями. Скелеты, оставшиеся после обесцвечивания, обеспечивают защиту для водорослей, которые затем соскребают медленно растущие кораллы. Исследование, которое возглавил докторант Кай Купецки, опубликовано в журнале Экология.

Большинство кораллов на мелководье являются домом для симбиотических водорослей, которые обеспечивают животных пищей в обмен на безопасный дом и кормушки. Но экстремальные условия могут нарушить это устройство, заставив кораллы вытеснить своих партнеров в процессе, известном как обесцвечивание, что часто приводит к летальному исходу.

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре изучают коралловые рифы и рифовые экосистемы вокруг острова Муреа во Французской Полинезии с конца 1980-х годов. Второй визит Копецки на остров совпал с крупным мероприятием по отбеливанию. «Видеть так много блестящих белых коралловых скелетов очень огорчительно», — сказал он, но выразил утешение тем, что коралловые рифы острова в прошлом оказались удивительно устойчивыми.

К сожалению, на этот раз проявляется другая закономерность. Морские травы, главные конкуренты космических кораллов на рифе, начинают колонизировать обесцвеченные скелеты. Кубицки задался вопросом, может ли наличие скелетов привести кораллы к состоянию, в котором доминируют водоросли.

Предыдущая работа на Муреа показала, что тропические рифы могут содержать сообщества, в которых преобладают кораллы или водоросли. Эти отдельные состояния устойчивы к небольшим возмущениям, но сильное потрясение может перевести экосистему из одного состояния в другое в процессе, называемом гистерезисом. Как только это произойдет, кораллы не вернутся в свое прежнее состояние, даже если условия будут именно такими. Система нашла новый баланс.

Копецки разработал математическую модель для сравнения динамики кораллов после обесцвечивания, когда скелеты остаются на месте, и после шторма, когда кораллы остаются голыми. Он использовал систему из пяти дифференциальных уравнений, чтобы зафиксировать переход между пустым пространством, живыми и мертвыми ветвящимися кораллами и зарослями морских водорослей на рифе.

Результаты были говорящими. «Тот факт, что эти скелеты остались на рифе, приводит к совершенно иным схемам восстановления», — сказал Купецки.

Скелеты кораллов, кажется, защищают крошечные водоросли от травоядных, которые могут держать их под контролем. Животные не могут проникнуть во все щели, поэтому водоросли закрепляются, откуда и распространяются.

Эта защита, по-видимому, не обеспечивает таких же преимуществ для молодых кораллов. Авторы считают, что кораллы не испытывают давления со стороны таких хищников, как водоросли. Более того, при возможности водоросли могут быстро обогнать кораллы. «Коралл буквально закрепляет скалы, в то время как водоросли в основном представляют собой мягкое, быстрорастущее растительное вещество», — говорит старший автор Холли Мюллер, доцент кафедры экологии, эволюции и морской биологии.

Наращивание кораллов — медленный процесс, и гибель кораллов обычно уравновешивается пополнением. Новый рост объединяет мертвые скелеты в структуру более крупных кораллов. Но обесцвечивание сразу убивает много кораллов, особенно крупных и старых, и скелеты в конечном итоге становятся хрупкими из-за эрозии. Это не прочная основа для молодых кораллов, на которой они могли бы строить свою жизнь.

Если мертвые скелеты мешают восстановлению кораллов, почему бы просто не удалить их?

Этот подход получает поддержку в других экосистемах. «Подумайте о запланированных пожарах или прореживании мертвых деревьев в лесах, чтобы система была более устойчивой к будущим нарушениям», — сказал Купецки.

Тем не менее, коралловые скелеты дают много преимуществ. Они являются домом для разных видов животных, и некоторые данные свидетельствуют о том, что структурная сложность коралловых рифов связана с быстрым восстановлением коралловых рифов.

«Эффект действительно зависит от природы этой структуры», — сказал Кубицки. Плотность материала, прочность и пространственное расположение влияют на динамику рифа. «Эти аспекты необходимо принять во внимание, прежде чем мы выйдем и просто начнем копать рифы».

Команда проводит ряд экспериментов на Муреа, в том числе тот, который изучает, как кораллы восстанавливаются после удаления мертвых коралловых скелетов. Несколько других проверяют предположения, которые Копецки использовал для создания своей модели. Например, насколько мертвый коралл снижает травоядность? Как скелеты влияют на рост живых кораллов?

«Исследование Кея — классический пример ценности математических моделей в экологии, — сказал Мюллер. Кораллы могут жить сотни лет, а восстановление коралловых рифов может занять десятилетия. «Это не просто эксперимент, который можно провести реалистично.

Она продолжила: «Но если у вас есть модель, и вы доверяете тому, как вы вставили эту модель, потому что вы провели другие эксперименты, тогда вы можете делать эти прогнозы на десятилетия вперед».