Флуоресцентните протеини пламват в тези корали. Снимка на Майкъл Лесър и Чарлз Мазел, NOAA Ocean Explorer
Всеки, който е ходил на гмуркане или гмуркане с шнорхел в коралов риф, вероятно никога няма да забрави ослепителните цветове и други светски форми на тези подводни общности. Рифовете са дом на някои от най-разнообразните горещи точки за диви животни в света на стойност 400 милиарда долара туристически долари и в екосистемните услуги, които предоставят, като буфериране на брегове от бури и осигуряване на местообитание за риба, която хората ядат.
И все пак е добре известен факт, че кораловите рифове по света са в упадък благодарение на замърсяването и бързо затоплящите се океани. Определянето на това как рифовете да се ориентират - и да се разработят стъпки за опазването им - изисква начин за точно измерване на тяхното здраве. Изследователите са склонни да разчитат на инвазивни, вредни техники, за да разберат как се справят коралите или иначе те извършват проверки на сурови места, за да определят здравето на рифа само въз основа на цвета на коралите. Но сега учените обявиха нов метод за определяне на здравето на коралите, който разчита на измерването на интензивността на флуоресцентното сияние на коралите.
Да, сияние. Коралите естествено произвеждат флуоресцентни протеини, които светят зловещо зелено, когато се видят под синя светлина - почти всички корали проявяват това физиологично явление.
„Това е първото проучване, което проследява динамиката на кораловата флуоресценция и нивата на флуоресцентни протеини по време на температурен стрес и показва, че флуоресценцията на коралите може да бъде използвана като ранен индикатор за коралов стрес“, казва Мелиса Рот, морски биолог в Калифорнийския университет., Беркли (бивш от института за океанография на Скрипс в Калифорнийския университет, Сан Диего), в имейл. „Тъй като кораловата флуоресценция може да се измери неинвазивно в полето, това може да бъде важен инструмент за управление на рифовете“, каза тя. Рот и нейният колега Димитри Дехен описаха своите открития тази седмица в „ Научни доклади“ .
Степента, в която свети корал, зависи до голяма степен от друга група организми, динофлагелатни водорасли. Коралите всъщност са симбиотичен сбор от само себе си и тези микроскопични динофлагелатни водорасли - динофлагелатите помагат на коралите да постигнат хранене, което от своя страна подхранва растежа на кораловите рифове. Малките организми са отговорни и за това, че придават на коралите типичния си кафеникав оттенък.
Но динофлагелатите могат да изоставят кораба поради стресори като повишена температура, явление известно като избелване на корали. Оставени сами, без помощта на покритието на динофлагелатите, естествено бялата кожа на коралите става забележимо видима. Коралът може да живее за малко след изселване на динофлагелат, но не за дълго. Ако водораслите не се върнат, коралът ще умре.
Знаейки това, Рот и Дехен решават да проучат как флуоресценцията на коралите може да отразява настоящото състояние на корала и връзката му с динофлагелатите. Те избраха да използват Acropora yongei, обикновен разклоняващ се корал, в експериментите си, тъй като често е един от първите корали показва признаци на стрес и избелване в рифа. Те подложиха отделни корали на една от двете различни експериментални инсталации в лабораторията си. В някои контейнери те напоиха корали със студена вода, а в други заляха корали в гореща вода. Друга група корали служи за контрол. След това оставят коралите да се мачкат във водите си с регулирана температура почти три седмици.
Изследователите откриха ясно изразена зависимост между степента на избелване и концентрацията на флуоресцентни протеини на корала, което от своя страна определи силата на неговия блясък. През първите 4 до 5 дни концентрацията на флуоресцентния протеин и сиянието на студени и термично обработени корали спадна. Но към края на 20-дневния експеримент, студено стресовите корали се аклиматизираха и се възстановиха до нормалното си ниво на флуоресценция. Коралите, натоварени с топлина, от друга страна избелват и започват да светят още по-силно, вероятно защото техните динофлагелатни общности вече не блокират основната флуоресценция на корала. Подобно на свръхнова преди окончателния крах на звездата, коралите изпращат постоянен поток от интензивно сияние точно преди неизбежната си смърт.
Снимките на корали под бяла светлина (леви панели) и синя светлина (десни панели) показват как коралите, подложени на топлинен стрес, в крайна сметка избелват и увеличават флуоресцентния си блясък до края на експеримента. Снимка на Мелиса Рот, Научни доклади
След смъртта сиянието спира. В рифова система костният бял корал постепенно би се маскирал от филм от зелени водорасли, който покрива руините на вече починалия организъм.
След като коралите започват да избелват, природозащитниците или диви животни имат малко възможности да помогнат на рифовете, тъй като те започват да намаляват и често в крайна сметка умират. Но ако успеят да уловят проблема навреме, биха могли да се опитат да помогнат на коралите със стратегии като засенчване с изкуствени структури или утайки, добавяне на антиоксиданти във водата или въвеждане на по-сърдечни динофлагелати, въпреки че научните изследвания, потвърждаващи тези потенциални методи за спасяване, в голяма степен липсват.
Тази нова находка, надява се Рот, може да бъде използвана за предотвратяване на срива на рифа, служейки като своеобразна канарка в въглищната мина за корали в бедствие. „Мениджърите могат да се съсредоточат върху най-чувствителните корали на рифа, като разклоняващи се корали, и да търсят бързите спадове на флуоресценцията като ранен признак на стрес“, казва Рот. Това би им осигурило около седмичен прозорец, за да предприемат действия, преди да започне пълноценното избелване. "Избелването би било като инфаркт", обясни тя. "По-скоро ще откриете признаци на високо кръвно налягане или запушване на артериите, за да се обърнете и да избегнете сърдечен удар."
Мениджърите, които искат да визуализират здравето на своя риф, могат да наблюдават сиянието, като използват синьо фенерче и жълт филтър върху маската си за шнорхел или могат да заснемат феномена с камера, оборудвана със същите тези функции. Ако мениджърите забележат първоначалния спад на кораловото сияние, което показва предстоящ проблем, може да се предприемат незабавни действия за опит за спасяване на рифа.
„Така че идеята е, че можем да използваме кораловата флуоресценция като ранен индикатор за здравето на коралите преди избелването, което всъщност може да даде време на мениджърите да направят нещо, ако искат да предприемат действия за защита на рифа. Очевидно това може да се окаже трудно в голям мащаб “, обясни тя и добави, че„ като рифовете се разграждат, малкото, които сме останали, могат да бъдат защитени по-агресивно “.
Авторите пишат допълнително проучване за това, как тези открития могат да се прилагат за други видове корали. Те също така се надяват, че бъдещите проучвания ще съчетаят биологията и инженерството, за да помогнат за проектирането на цифрова система за изображения, която по-добре улавя и количествено определя степента, в която коралите променят своя блясък.
