Учёный из Университета штата Флорида обнаружил, что методы размножения отдельных видов кораллов играют решающую роль в их способности выживать и даже процветать в быстро меняющейся среде.
Профессор биологических наук Дон Левитан изучил, как кораллы вида «горчичный холм» — вид, обитающий в Карибском море и размножающийся бесполым путём, — выживают с гораздо большей скоростью, чем другая форма кораллов, которая полагается на метод размножения с помощью яиц и сперматозоидов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Ecology.
«Коралловые рифы, особенно в Карибском бассейне, на протяжении десятилетий подвергались деградации из-за различных стрессовых факторов, большинство или все из которых связаны с деятельностью человека», — сказал Левитан.
«Однако не все виды кораллов сокращаются с одинаковой скоростью, и некоторые виды — по крайней мере, пока — всё ещё относительно распространены. Это исследование подчёркивает, как сочетание долгосрочного мониторинга и современных методов генетического анализа может выявить ранее неизвестные закономерности и процессы выживания кораллов».
Исследование основано на данных, собранных на сайте долгосрочного мониторинга рифов, созданном в 1980-х годах на Виргинских островах США соавтором Питером Эдмундсом, профессором биологии Калифорнийского государственного университета в Нортридже. Данные, охватывающие почти 40 лет, позволили провести одни из наиболее комплексных исследований коралловых рифов на сегодняшний день, включая это исследование.
«Эта статья представляет собой кульминацию многолетней работы с доктором Левитаном», — сказал Эдмундс.
«Общественность знает, что рифы в беде. Это исследование предоставляет позитивные новости, поскольку описывает, как избранные виды кораллов могут реагировать на сложные условия. Рифы завтрашнего дня будут сильно отличаться от тех, что были в прошлом, но наша работа показывает, как один вид кораллов — скромный коралл „горчичный холм“ — может стать доминирующим на будущих карибских рифах».
Левитан напрямую сравнил размножение кораллов «горчичный холм» с размножением лопастного звёздчатого коралла.
Лопастной звёздчатый коралл, достигающий до 10 футов в ширину, напоминает бугристый валун и создаёт критически важную структуру для рифовых местообитаний. Как и большинство кораллов, он размножается, выпуская яйца и сперматозоиды в окружающие воды; яйцеклетки и сперматозоиды встречаются случайно, прежде чем дрейфовать и оседать на другом рифе.
Однако коралл «горчичный холм» является исключением. Эти кораллы, ярко-жёлтого цвета, часто размножаются бесполым путём. Их личинки развиваются внутри организма, прежде чем быть выпущенными, а бесполые личинки формируют генетически идентичные сообщества в пределах отдельных рифов.
«Коралловые рифы состоят из множества видов, каждый из которых имеет свои характеристики и динамику, — сказал Левитан. — Коралл „горчичный холм“ по-прежнему подвержен высоким темпам смертности, но выживает, потому что он небольшой, быстро достигает зрелости и производит потомство, даже если партнёры для размножения недоступны».
«Однако физическая структура рифов создаётся массовыми видами, такими как лопастной звёздчатый коралл и другие кораллы, размножающиеся внешним оплодотворением. Рифы становятся плоскими, когда эти виды сокращаются, что приводит к критической потере среды обитания для многих беспозвоночных и рыб».
Личинки кораллов, размножающихся внешним оплодотворением, могут дрейфовать в течение нескольких дней или недель, пока не осядут на рифах, которые могут находиться на расстоянии от 2000 футов до 100 миль и где условия резко отличаются от условий рифа происхождения личинки. Эта репродуктивная стратегия также чувствительна к плотности популяции, поскольку низкая численность может снизить шансы сперматозоидов найти яйцеклетки.
В отличие от видов, размножающихся внешним путём, популяции кораллов «горчичный холм» генетически уникальны для каждого рифа, состоят из семейных групп и клонов или особей, размножающихся бесполым путём.
Исследовательская группа обнаружила, что это может быть ключом к сохранению популяции кораллов «горчичный холм» среди экологического стресса. Особи, способные выжить на конкретном рифе, могут продолжать производить успешных генетических особей, со временем создавая подходящую среду обитания для рифа.
«Такие проекты имеют решающее значение, поскольку мы ищем пути защиты того, что осталось, обеспечения его долговечности для наших детей и подготовки следующего поколения учёных и управленцев для решения проблем, которые они унаследуют», — сказал Эдмундс.
«Если мы не будем продолжать тщательно и последовательно изучать окружающую среду, особенно коралловые рифы, критически важные аспекты мира природы ускользнут и будут жить только на планшетах и телефонах».
Дополнительными сотрудниками в этой работе стали два выпускника докторантуры Университета штата Флорида и бывшие студенты Левитаны: научный сотрудник Университета штата Орегон Кевин Олсен и научный сотрудник SPIRE Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл Рэйчел Бест.
Предоставлено Университетом штата Флорида.