Кораллы обесцвечиваются из-за утраты взаимопонимания
Коралловым рифам одной из самых изумительных экосистем Мира угрожает исчезновение. Главный беспокойный признак их неблагополучия так нарекаемое 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 изумительных экосистем Мира угрожает исчезновение. Главный 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 кормленьи. 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 росте 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 как правило указывают увеличение 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 особы Мира. Но Эндрю Бейрд (Andrew H. Baird) из Центра исследования кораллов при Институте Джеймса Кука (Таунсвилль, Австралия) в службе, сделанной общо с сотрудниками из иных научно-исследовательских учреждений Австралии, считает, что пока у нас нет потенциала предсказывать перспектива коралловых рифов. Причина слабенькая изученность высоких физиологических отношений (взаимопонимания) меж коралловыми полипами и их симбионтами. Но кое-какие результаты в данной для нас области все же достигнуты, и короткий их обзор Бейрд и его соавторы привели в ругательном номере журнальчика Trends in Ecology and Evolution.
Начало обесцвечиванию может положить фотоингибрование нарушение занятия фотосинтетического аппарата симбионта, поточнее фотосистемы II, вызванное ультрафиолетом и видимым светом (в голубой доли диапазона). Порог интенсивности освещения, при тот или другой настает фотоингибирование, быть может различным у различных обликов 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 взлет температуры.
Главный шаг фотоингибирования окислительный стресс, другими словами образование и скопление в клеточках симбионтов реактивных форм кислорода (reactive oxygen species, ROS), тот или другой 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 процесс вступает порядок репарации (починки), благодаря тот или другой покоробленные молекулы белка могут водиться изменены новенькими.
Разумеется, что ежели коралловый полип защитит близких симбионтов от мощного света, он может предотвратить обесцвечивание, связанное с фотоингибированием. В частности, коралл может обладать собственные флуоресцирующие пигменты, тот или другой кушают видимый свет, а потом рассеивают его в облике свечения. Экие пигменты вправду густо встречаются у кораллов (на Большущем Барьерном рифе их хранят 97% кораллов, возрастающих на мелководьях). Исследователи нашли также, что те группы коралловых полипов, тот или другой характеризуются густым содержанием флуоресцирующих пигментов, как разов более густо подвергаются обесцвечиванию. Остается, правда, неведомым, 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 другой кушают ультрафиолет, а потом рассеивают его в облике тепла. Желая не секрет, что коралловые полипы сами не могут производить эти аминокислоты, а приобретают их от симбионтов либо из заглоченной еды, содержание их в теле коралла достаточно высочайшее. Коралловый полип располагает и свою антиоксидантную налаженность, а также белки теплового шока, подсобляющие клеточкам нормально работать при росте температуры выше нормы. Отмечено, что в кораллах, тот или другой наименее иных подвержены обесцвечиванию, выше содержание белков теплового шока.
Желая кораллы и приобретают 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 другой способны к экому плотоядному (либо, как его еще время от времени давать имя, гетеротрофному) кормленью, способны превосходнее выносить обесцвечивание. В то же пора, 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, восхищает 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 прибывает особо высочайшей для тропиков. Большущие водные растения расслабленно выносят увеличение температуры до 35C, а температура, критическая для выживания тропических рыб, находится меж 34,7 и 40C. Не исключено, что конкретно симбиотические дела нарушаются при росте температуры.
В обычных критериях симбионты выделяет сигнальные вещества, тот или другой попадают на мембрану, образуемую обладателем для изоляции симбионта. Мембрана действует 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.
Иной вероятный вариант это стресс самого кораллового полипа, нарушающий его способность контролировать численность симбиотических водных растений. Ведь в норме густота популяции Symbiodinium снутри полипа стабильная и низкая, желая не секрет, что скорость размножения этих клеток существенно превосходит скорость размножения клеток полипа. Не секрет, что в обычных критериях существования клеточки симбионтов, выталкиваемые полипом, обычно нарушенные. В то же пора 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 создатели подчеркивают, что, невзирая на полноценный прогресс в исследовании физиологических и молекулярно-био качеств обесцвечивания кораллов, почти все остается мрачным. В частности, по-прошлому совершенно безызвестна популяционная биология кораллов, что не доставляет потенциала 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.