Кораллы обесцвечиваются из-за утраты взаимопонимания
Коралловым рифам одной из самых изумительных экосистем Мира угрожает исчезновение. 1-ый беспокойный признак их неблагополучия так именуемое обесцвечивание (англ. bleaching), утрата цвета, вызванная тем, что полип отвергает близких симбионтов одноклеточные водные растения рода Symbiodinium. Эти симбиотические водные растения (представители группы динофлагеллят) живут прямо в клеточках полипа и играют главную роль в его кормлении.
Коралловым рифам одной из самых дивных экосистем Света угрожает исчезновение. 1-ый беспокойный признак их неблагополучия так давать имя обесцвечивание (англ. bleaching), утрата цвета, вызванная тем, что полип отвергает родных симбионтов одноклеточные водные растения рода Symbiodinium. Эти симбиотические водные растения (представители группы динофлагеллят) живут конкретно в клеточках полипа и играют главную роль в его кормлении. По неким оценкам, до 90% еды кораллов приходится на органическое вещество, образуемое в итоге фотосинтеза симбиотических водных растений. В ответ полип предоставляет водорослям укрытие, а также снабжает их дефицитными биогенными ингредиентами (азотом и фосфором) и углекислым газом (источником углерода). При наблюдаемом на данный момент увеличении температуры приповерхностных вод, схоже, нарушается вся порядок взаимосвязей меж организмом кораллового полипа и его симбионтами, и коралл начинает выкидывать здоровые фотосинтезирующие клеточки водных растений. Сумеют ли кораллы и их симбионты приспособиться к изменившимся соглашениям, пока мрачно.
В качестве первопричины обесцвечивания кораллов традиционно указывают рост температуры воды в поверхностных покровах аква толщи. Ежели это вправду так, то в критериях длящегося глобального потепления можнож ждать, что сквозь 2050 лет коралловые рифы вообщем исчезнут с личика Света. Все же Эндрю Бейрд (Andrew H. Baird) из Центра исследования кораллов при Институте Джеймса Кука (Таунсвилль, Австралия) в занятию, сделанной вместе с сотрудниками из иных научно-исследовательских учреждений Австралии, считает, что пока у нас нет способности предсказывать перспектива коралловых рифов. Причина слабенькая изученность мелких физиологических отношений (взаимопонимания) меж коралловыми полипами и их симбионтами. Но кое-какие результаты в данной области все же достигнуты, и лаконичный их обзор Бейрд и его соавторы привели в заключительном номере журнальчика Trends in Ecology and Evolution.
Начало обесцвечиванию может положить фотоингибрование нарушение службы фотосинтетического аппарата симбионта, скорее фотосистемы II, вызванное ультрафиолетом и видимым светом (в голубой числа диапазона). Порог интенсивности освещения, при тот или иной приходит фотоингибирование, быть может различным у различных внешностей водных растений, и, что чрезвычайно главно, он может изменяться, ежели организм находится в состоянии стресса. Под стрессом предполагается неспецифическая ответная реакция организма на самые различные неблагоприятные наружные действия, в том числе и на влезание температуры.
1-ый шаг фотоингибирования окислительный стресс, другими словами образование и скопление в клеточках симбионтов реактивных форм кислорода (reactive oxygen species, ROS), тот или иной могут серьезно нарушить нормальную занятие клеточки. Для охраны от реактивных форм кислорода есть особая порядок антиоксидантов, и, ежели она бережет свойскую эффективность, реактивные формы кислорода в клеточке не скапливаются. Ежели меры охраны оказываются недостаточно действенными, и повреждения все же происходят, то в тяжба вступает порядок репарации (починки), благодаря тот или другой покоробленные молекулы белка могут водиться изменены новенькими.
Разумеется, что ежели коралловый полип защитит родных симбионтов от мощного света, он может предотвратить обесцвечивание, связанное с фотоингибированием. В частности, коралл может обладать собственные флуоресцирующие пигменты, тот или иной едят видимый свет, а потом рассеивают его в внешности свечения. Этакие пигменты вправду плотно встречаются у кораллов (на Крупном Барьерном рифе их хранят 97% кораллов, возрастающих на мелководьях). Исследователи нашли также, что те группы коралловых полипов, тот или иной характеризуются густым содержанием флуоресцирующих пигментов, как разов более плотно подвергаются обесцвечиванию. Остается, правда, безызвестным, как отлично флуоресцирующие пигменты противостоят фактически тепловому, а не световому действию.
Организм симбионта, а заодно и владельца, обороняют также так-называемые микоспорин-сходственные аминокислоты (Mycosporine-like amino-acids), тот или иной едят ультрафиолет, а потом рассеивают его в внешности тепла. Желая знаменито, что коралловые полипы сами не могут производить эти аминокислоты, а зарабатывают их от симбионтов либо из заглоченной еды, содержание их в теле коралла достаточно высочайшее. Коралловый полип обладает и свою антиоксидантную порядок, а также белки теплового шока, подсобляющие клеточкам нормально работать при увеличении температуры выше нормы. Отмечено, что в кораллах, тот или иной наименее иных подвержены обесцвечиванию, выше содержание белков теплового шока.
Желая кораллы и зарабатывают практически всю нужную еду от автотрофных симбионтов, почти все из их хранят способность заглатывать пищевые объекты сквозь ротовое отверстие, сходственно большинству иных кишечнополостных. Те облики, тот или иной способны к экому плотоядному (либо, как его еще время от времени нарекают, гетеротрофному) кормленью, способны превосходнее выдерживать обесцвечивание. В то же период, ежели полип перебегает на хищное кормленье, то его симбионты, останавливаясь наименее зависимым от владельца, могут прирастить расходы на свою охрану от реактивных форм кислорода и уменьшить повреждения.
Невзирая на некий прогресс в исследовании трудности обесцвечивания кораллов, почти все причины остаются непонятными. В частности, дивит то, что отторжение симбионтов начинается при температуре, тот или иной итого на 12C превосходит средний летний максимум. Почти все организмы, зависящие от симбионтов (кораллы, актинии, губы), начинают гибнуть теснее при температура 2932C, тот или иной совсем не приходит особо высочайшей для тропиков. Большущие водные растения расслабленно выносят рост температуры до 35C, а температура, критическая для выживания тропических рыб, находится меж 34,7 и 40C. Не исключено, что конкретно симбиотические дела нарушаются при увеличении температуры.
В обычных критериях симбионты выделяет сигнальные вещества, тот или иной попадают на мембрану, образуемую обладателем для изоляции симбионта. Мембрана функционирует как медиатор, передающий эти сигналы. Ежели симбионты находятся в состоянии стресса, то их отношение с полипом может нарушиться, что и приводит к отторжению полипом симбионтов либо уничтожению собственных клеток, в тот или иной живут симбионты.
Второй вероятный вариант это стресс самого кораллового полипа, нарушающий его способность контролировать численность симбиотических водных растений. Ведь в норме частота популяции Symbiodinium снутри полипа стабильная и низкая, желая знаменито, что скорость размножения этих клеток существенно превосходит скорость размножения клеток полипа. Знаменито, что в обычных критериях существования клеточки симбионтов, выталкиваемые полипом, обычно нарушенные. В то же период при обесцвечивании, вызванном высочайшей температурой, отторгаемые симбионты смотрятся бодрствующими и нормально фотосинтезирующими. Согласно, возникает предположение, что в критериях стресса полип утрачивает способность распознавать покоробленные и здоровые клеточки симбионтов.
В заключение статьи творцы подчеркивают, что, невзирая на значимый прогресс в исследовании физиологических и молекулярно-био качеств обесцвечивания кораллов, почти все остается мрачным. В частности, по-былому совершенно безызвестна популяционная биология кораллов, что не доставляет способности предсказывать их динамику в отношения с меняющимся климатом.
Источник : Andrew H. Baird, Ranjeet Bhagooli, Peter J. Ralph, Shunichi Takahashi. Coral bleaching: the role of the host // Trends in Ecology and Evolution. 2009. V. 24. 1. P. 1620 (вся статья в раскрытом доступе).
(Алексей Гиляров )
Posted in ЭкоНаука by admin with comments disabled.