Возьмем, к примеру, морские водоросли. Обычно это враг кораллов, выделяющий токсичные химические вещества, блокируя солнечный свет и повреждая кораллы своей шероховатой поверхностью. Но когда орды голодных морских звезд с терновым венцом вторгаются на риф, все меняется, сообщает исследование, которое будет опубликовано 25 августа в журнале Proceedings of the Royal Society B.Морские водоросли, кажется, защищают кораллы от мародерствующих морских звезд, придавая новый смысл пословице: «Враг моего врага — мой друг».
Полученные данные демонстрируют сложность взаимодействия между видами в экосистемах и предоставляют информацию, которая может быть полезна для управления коралловыми рифами, находящимися под угрозой исчезновения.«На рифах, которые мы изучаем, водоросли уменьшают рост кораллов как химическими, так и механическими средствами», — сказал Марк Хэй, профессор Школы биологии Технологического института Джорджии и старший автор статьи. «Но мы обнаружили, что морские водоросли могут принести пользу кораллам, уменьшая хищничество морских звезд с терновым венцом.
Кораллы, окруженные водорослями, были практически невосприимчивы к атакам морских звезд, по сути превращая водоросли из врагов в друзей».Исследование было поддержано Национальным научным фондом, Национальными институтами здравоохранения и фондом Тизли Технологического института Джорджии.Морские звезды с терновым венцом (Acanthaster planci) представляют собой серьезную проблему в Тихом океане, где популяции организмов циклически растут и исчезают. Например, на Большом Барьерном рифе коралловый покров уменьшился более чем на 50 процентов за 25 лет, и большая часть вины ложится на прожорливых покрытых хребтами существ, которые могут преодолевать до 80 метров в день.
«Необязательно видеть терновый венец, чтобы знать, что они были на рифе», — сказал Коди Клементс, аспирант Технологического института Джорджии в лаборатории Хэя и первый автор статьи. «Вы можете видеть, где они были, потому что они оставляют следы обесцвеченных белых кораллов. Все, что они оставляют, — это коралловые скелеты».Морские звезды забираются на любимые кораллы, выворачивают свои животы ртом и переваривают живые ткани кораллов, оставляя белые скелеты, как след из хлебных крошек, что позволяло Клементсу не только видеть, где были эти существа, но и отслеживать их до укрытий в скалах.
Во время двухлетнего исследования в морской охраняемой зоне у побережья островов Фиджи Клементс использовал как наблюдения, так и полевые эксперименты, чтобы изучить роль морских звезд и водорослей в здоровье кораллов.«Морские охраняемые районы, где мы работаем, часто окружены участками коралловых рифов, которые деградировали и имеют много морских водорослей», — сказал Клементс. «Если распространенность морских водорослей в этих деградированных районах растет, вполне вероятно, что эти хищники переместятся в охраняемые районы с большим количеством кораллов и меньшим количеством водорослей. Это может поставить под угрозу усилия по сохранению в этих относительно небольших морских охраняемых районах, созданных для защиты кораллов».
Клементс сначала оценил влияние морских водорослей, сравнив рост кораллов, окруженных водорослями разного уровня. Чтобы точно измерить рост, он установил тестовые колонии коралла Montipora hispida, прикрепленные к горлышкам пластиковых бутылок с безалкогольными напитками. Соответствующие пробки от бутылок были прибиты к скале на морском дне, что позволяло отвинчивать колонии от якорных стоянок для точного взвешивания, а затем возвращать их обратно. Он поместил различное количество водорослей Sargassum polycystum рядом с каждой тестовой колонией.
«Морские водоросли отрицательно сказались на росте кораллов, и чем больше водорослей присутствовало, тем большее влияние я наблюдал», — сказал он.Чтобы изучить взаимосвязь между атаками морских звезд и покровом из морских водорослей, Клементс использовал фотографии, чтобы оценить степень ущерба, нанесенного морскими звездами различным колониям кораллов за пределами охраняемой морской зоны, и связал ущерб с количеством морских водорослей на кораллах в атакованных районах. Колонии кораллов, которые подверглись нападению, покрывали водорослями в среднем всего восемь процентов, в то время как соседние колонии тех же видов, которые не подвергались нападению, покрывали водорослями в среднем 55 процентов.Чтобы более точно оценить защитную роль морских водорослей, Клементс провел эксперимент.
Он изготовил десять клеток, в которые поместил две колонии кораллов Montipora, одну из которых окружали водоросли разного уровня — от двух до восьми ветвей — а в другой не было прилегающих водорослей. В каждую клетку он поместил морскую звезду, затем заметил, сколько кораллов будет съедено.«При самой высокой плотности водорослей морские звезды полностью отпугивали», — сказал Клементс. «Они бы не стали есть кораллы, окруженные водорослями». Кораллы, окруженные водорослями с меньшей плотностью, иногда употреблялись в пищу, в то время как кораллы без защиты от водорослей всегда потреблялись морскими звездами.
Исследователи не уверены, является ли защитный эффект морских водорослей механическим или химическим — или, возможно, и тем, и другим. Но когда Клементс повторил эксперимент с пластиковыми аквариумными водорослями вместо настоящих водорослей, он обнаружил, что они также обладают защитным действием, предполагая, что водоросли могут быть просто физическими препятствиями, из-за которых морским звездам трудно найти или потребить коралл.
Наконец, Клементс исследовал питание морских звезд, когда хищнику давали выбор между незащищенным кораллом, который он обычно не ест (Porites cylindra), и монтипорой — излюбленной добычей, — которая была окружена саргуссумом. Морские звезды не съели Монтипору и подождали целых десять дней, прежде чем окончательно съесть поритов.
«Если у вас есть выбор между мороженым и брокколи, вы выберете мороженое — если только брокколи не единственное, что вы можете получить», — сказал он.Различная взаимосвязь между кораллами и водорослями иллюстрирует сложность, которую ученые должны понимать при изучении разнообразных видов экосистем, таких как коралловые рифы, отметил Клементс.«В сценарии, в котором не были бы морские звезды в виде тернового венка, взаимодействие с водорослями было бы негативным для кораллов», — отметил он. «Но когда вы добавляете терновый венец в уравнение, для коралла может быть выгодно ассоциироваться с водорослями.
Даже если он страдает замедленным ростом, это лучше, чем быть съеденным».Информация, полученная в результате подобных исследований, может помочь ученым защитить кораллы, которые необходимы для выживания рифовых экосистем.«Нас интересует не только то, как протекают прямые взаимодействия между видами, но и то, как эти косвенные взаимодействия входят в картину и влияют на более широкое сообщество», — сказал Клементс. «Когда дело доходит до коралловых рифов, это очень важно, потому что эти взаимодействия могут повлиять на траекторию всего сообщества организмов».
Это исследование было поддержано Национальным научным фондом в рамках гранта OCE-0929119, Международным центром Фогарти Национальных институтов здравоохранения в рамках грантов U01-TW007401 и U19TW007401, а также Фондом Тизли Технологического института Джорджии. Авторы несут исключительную ответственность за содержание и не обязательно отражают официальную точку зрения Национального научного фонда или Национальных институтов здравоохранения.
ЦИТАТА: Коди С. Клементс и Марк Э. Хэй, «Конкуренты как сообщники: участники водорослей прячут кораллы от хищных морских звезд» (Proceedings of the Royal Society B, 2015).