12.2 Екосистеми коралових рифів

Last updated

Oct 26, 2022
Save as PDF
- 12.1: Зони морських середовищ
- 12.3 Арктичні екосистеми

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Корали з Великого Бар'єрного рифу Австралії. (Вікіпедія)

Коралові рифи характеризуються структурами, які забезпечують середовище проживання риб і безхребетних видів, що складають екосистему. Жорсткі корали створюють сам риф. Зазвичай вони складаються з шару колоніальних поліпів, які живуть на поверхні скелета карбонату кальцію, який виділяється кораловими поліпами. Корали покладаються на симбіотичні відносини з водоростями зооксантелл, які можна знайти в гастродермі, «шлунку» коралових поліпів. Зооксантелли фотосинтезуються, перебуваючи всередині свого господаря, і забезпечують необхідні поживні речовини та енергію для поліпа, переносячи 95% вироблених цукрів (Muscatine, 1990). Натомість корали постачають зооксантелли поживними речовинами, необхідними для фотосинтезу, такими як аміак та фосфат з їх метаболізму відходів. Ці поживні речовини, здається, мають важливе значення для виживання зооксантелл, оскільки товща води в тропіках зазвичай позбавлена необхідних неорганічних сполук (Trench, 1979).

Поліпи коралів Eusmilia fastigiata (Вікіпедія) Зооксантелли

https://commons.wikimedia.org/wiki/F...pistillata.jpg

Оптимальний діапазон для росту коралів

Неглибокі коралові рифи знаходяться в прозорих тропічних водах з температурою близько 70—85° F або 21—29° C Температура, солоність, поживні речовини, стан насичення арагонітом та світло є одними з найважливіших факторів контролю географічного розподілу мілководних коралових рифів (Couce et al., 2012) (Kleypas та ін., 1999). Глобальні, середньорічні межі допуску для коралових рифів становлять 21,7—29,6° C для температури, 28,7—40,4 psu для солоності, 4,51 мкмоль L-1 для нітрату, 0,63 мкмоль L-1 для фосфату та 2,82 для стану насичення арагоніту. Усереднена мінімальна інтенсивність світла в коралових рифах становить 450 мкмоль фотонів м-2 с-1 (Guan et al., 2015).

Місця існування неглибоких коралових рифів процвітає в достатньому сонячному світлі

Вплив більш високих температур на корали

Коралові рифи є однією з найбільш вразливих екосистем до зміни клімату та змін. Корали, будівельні блоки карбонатних рифів, мають обмежену термічну толерантність. Це призводить до подій «відбілювання» (втрата симбіотичних водоростей), коли температура морської поверхні піднімається вище заданого порогу (Graham et al., 2008). Температура моря в тропічних регіонах зросла на 1° C за минуле століття. Ці підвищення температури можуть перевищувати термічну толерантність коралів та їх фотосинтетичних симбіонтів, зооксантелл, і викликати більш часте і поширене відбілювання. (Гульдберг, 1999). Будь ласка, перегляньте розділ X.X для отримання додаткової інформації про відбілювання коралів.

Показано вище риф, де значна кількість коралів були вибілені. (Вікімедіа)

Ця графіка узагальнює процеси відбілювання коралів (Вікімедіа)

Корали та макроводорості фазові зрушення

Інші суттєві впливи на деградацію коралових рифів також існують. Конкретні фактори, такі як евтрофікація, збільшення седиментації, туризм та підвищення тиску на риболовлю, можуть взаємодіяти зі зміною клімату, створюючи негативні синергетичні ефекти (Wilkinson and Buddemeier, 1994). Деградуючі рифи зазнають фазового зсуву, в якому велика кількість коралів зменшується і переходить на збільшення кількості більших м'ясистих макроводоростей (Done, 1992). Основні драйвери, які були наведені для пояснення такого зсуву, - це перш за все від евтрофікації (Lapointe, 1997) та скорочення травоїдної (Hughes, 1994). Евтрофікація в основному викликана високим стоком азоту і фосфору з сільськогосподарських угідь, які просочуються в океан. Підвищене навантаження поживних речовин створює оптимальне середовище для виробництва макроводоростей, що є прямим конкурентом кораловим рифам, оскільки вони зменшують загальну кількість доступного світла для фотосинтезу зооксантелл. Інтенсивне харчування рослиноїдними рибами та морськими їжаками сприяє кораловим екосистемам, виключаючи наявність макроводоростей. Підвищений риболовецький тиск зменшив кількість рослиноїдних риб на порядки, оцінюється приблизно на 60% зменшення (Jackson, 1997) (Bellwood et al., 2004). З цієї причини важливо зберегти види, що спеціалізуються на травоїдних, якщо нашою метою є збереження коралових екосистем (Adam et al., 2015).

Здоровий кораловий риф, де немає водоростей, може підтримувати велику кількість біорізноманіття. (Вікіпедія)

Корисні інструменти:

https://www.youtube.com/watch?v=2aAfIlRjgk8: Риба-папуга, що тримає макроводорості під контролем через травоїдні
https://www.youtube.com/watch?v=1aWoTGgVUkc: Дженніфер Сміт зі Скриппса, що пояснює основи коралових рифів
https://www.youtube.com/watch?v=60jof35WuAo: Пояснення відбілювання коралів
https://www.youtube.com/watch?v=rHHuq_COHZs: Морська дослідницька станція острова Херон Університет Квінсленда Кораловий риф експеримент зі зміни клімату

Посилання

Адам, Томас С., та ін. «Травоїдна і стійкість Карибських коралових рифів: прогалини в знаннях та наслідки для управління». Березень Еколь Прог Сер 520 (2015): 1-20.
Беллвуд, Девід Р., та ін. «Протистояння кризі коралових рифів». Природа 429.6994 (2004): 827-833.
Couce E, Ridgwell A, Hendy EJ (2012) Екологічний контроль на глобальному розподілі мілководних коралових рифів. J Біогеографія 39:1508—1523 рр.
Виконано TJ (1992) Фазові зрушення в громадах коралових рифів та їх екологічне значення. Гідробіологія 247:121} 132
Гаттузо, Ж.-П., Франкінгуль, М., Бурж, І., Ромен, С., і Буддемайер, Р.В. (1998). Вплив насичення карбонатом кальцію морської води на кальцифікацію коралів. Глобальні планетарні зміни 18, 3747.
Грем, Ніколас AJ та ін. «Потеплення клімату, морські заповідні райони та цілісність екосистем коралових рифів у масштабі океану». Лос один 3.8 (2008): e3039.
Гуань, Йі, Сонке Хон та Агостіно Меріко. «Відповідні екологічні діапазони для потенційних середовищ існування коралових рифів у тропічному океані». Вже один 10.6 (2015): e0128831.
Хое-Гульдберг, Ове. «Зміна клімату, відбілювання коралів та майбутнє світових коралових рифів». Морські та прісноводні дослідження 50,8 (1999): 839-866.
Хьюз TP (1994) Катастрофи, фазові зрушення та масштабна деградація Карибського коралового рифу. Наука 265:1547-1551
Jackson JBC (1997) Рифи з часів Колумба. Коралові рифи 16: S23−S32
Kleypas JA, McManus JW, Meñez LAB (1999) Екологічні межі розвитку коралових рифів: де ми проводимо лінію. Ам-зоопарк 39:146—159.
Lapointe BE (1997) Пороги поживних речовин для контролю знизу вгору макроводоростей цвітіння на коралових рифах на Ямайці та південному сході Флориди. Лимон Океангор 42:1119} 1131
Мускатін, Л. «Роль симбіотичних водоростей у вуглецевому та енергетичному потоці в рифових коралах». Екосистеми світу 25 (1990): 75-87.
Тренч, Р.К. (1979). Клітинна біологія симбіозу рослинних тварин. Щорічні огляди фізіології рослин 30, 485-531.
Вілкінсон, К.Р., і Буддемайер, Р.В. (1994). Глобальні зміни клімату та коралові рифи: наслідки для людей та рифів. Звіт Глобальної цільової групи ЮНЕП-IOC-ASPEI-IUCN щодо наслідків зміни клімату на коралові рифи. МСОП, Гланд, Швейцарія, 124 с.