Коралловые рифы всего мира подвергаются смертельной опасности из-за изменения климата. Но почему некоторые кораллы умирают, а другие нет, даже при воздействии одинаковых условий окружающей среды? Междисциплинарная исследовательская группа из Северо-Западного университета и Полевого музея естественной истории нашли удивительный ответ: кораллы сами играют не последнюю роль в своей восприимчивости к смертельному обесцвечиванию из-за наличия способности своих скелетов рассеивать свет.

В исследованиях использовались оптические технологии, которые первоначально были разработаны для применения в медицине и предназначены для раннего обнаружения рака. Применяя данный метод в своих исследованиях, ученые обнаружили, что рифообразующие кораллы рассеивают свет по-разному. Кораллы, которые менее эффективно рассеивают свет, сохраняют водоросли лучше в стрессовых условиях и, скорее всего, имеют больше шансов на выживание. Кораллы, скелеты которых рассеивают свет наиболее эффективно, имеют преимущество при нормальных условиях, но они больше всего страдают от повреждений при стрессе.

Полученные результаты помогут предсказать реакцию коралловых рифов на стресс при повышении температуры морской воды и кислотности, а ученые в дальнейшем смогут эффективно корректировать природоохранные мероприятия.

"Мы решили разгадать часть головоломки, почему коралловые рифы подвергаются отбеливанию и умирают, - говорит А. Луиза Марселино, ведущий автор исследований, молекулярный биолог и научный сотрудник, профессор гражданской и экологической инженерии Северо-Западного университета. – В нашем исследовании мы впервые рассмотрели светорассеивающие свойства кораллов в качестве фактора риска".

"Коралловые рифы можно назвать тропическими лесами океанов - последствия будут катастрофическими, если коралловые рифы гибнут в большом количестве, - сказал Бекман, который изобрел оптический метод, используемый командой. – Кораллы – это также и оптические машины. Определив, сколько света отражают скелеты отдельных видов коралловых, мы узнали, какие виды более устойчивы в условиях стресса".

Водоросли обеспечивают поступление питательных веществ к кораллам и в ответ получают жилье и свет для фотосинтеза. Когда кораллы теряют свои водоросли, они часто умирают от голода вскоре после этого, оставляя свои белые скелеты.

Команда ученых замеряла освещенность и усиление света внутри скелетов 96 различных видов кораллов. Скорость потери водорослей зависит от внутренних процессов на микроуровне. Это было невозможно измерить, пока не появился низкокогерентный усилитель обратного рассеяния (LEBS) Бакмана. Отсутствие такой техники – одна из причин, почему это явление никогда не было изучено ранее.

Образцы брали из давних коллекций кораллов из Полевого музея, в том числе десятки их сохранились еще со времен Чикагской колумбийской выставки и Всемирной выставке 1893 года, а также из коллекций Смитсоновского института.

Исследователи создали родословную кораллов, которая показала, что отбеливание, связанное с физикой рассеивания света, проходит по всей эволюционной истории кораллов. Коралловые рифы, как полагают, возникли около 220 миллионов лет назад, и кораллы, живущие сегодня, являются потомками различных ответвлений этих старых родословных линий.

"Мы обнаружили, что отбеливание и рассеяние света связано и проходит через всю историю коралловых рифов. Этот важный механизм повторяется во всех основных группах коралловых, независимо от отношений или эволюционного возраста".

Кораллы эволюционировали, чтобы эффективно рассеивать свет. Кораллы, скелеты которых рассеивают свет наиболее эффективно, имеют преимущество при нормальных условиях. Они также имеют тенденцию расти быстрее, так как это приводит к формированию скелетной структуры, которая в большей степени способствует рассеиванию.

Однако, когда некоторые водоросли утрачиваются в результате стресса, известковые скелеты усиливают свет так, что оставшимся водорослям приходится иметь дело с еще большим количеством света. Тем самым они попадают под еще больший риск повреждения. Это создает порочный круг, заставляя все больше и больше водорослей покидать кораллы. Менее эффективно рассеивающие свет кораллы, с другой стороны, такой порочный круг не создают.

Источник: www.northwestern.edu