Гибель кораллов

Когда речь заходит об изменении климата, большинство из нас первым делом думает об опустынивании земель и таянии ледников. Но вполне возможно, что растущие температуры сильнее всего угрожают не наземным растениям и животных, а обитателям в верхних слоев Мирового океана.

Обесцвечивание кораллов, зарегистрированное в некоторых районах Мирового океана — предвестник приближающейся катастрофы, считает часть ученых. Они предрекают гибель Большого барьерного рифа. « Апокалиптические бредни, — отвечают им оппонеты, — кораллы живучи как тараканы, а Большой барьерный риф находится в отличном состоянии».

Кто прав?

Таунсвилл, северное побережье Астралии. Здесь, во втором по величине портовом городе штата Квинсленд, находится штаб-квартира Администрации морского заповедника «Большой барьерный риф» (сокращенно — GBRMPA).

У Пола Маршалла маленький кабинет, но высокая должность. « Директор по климатическим изменениям» — значится на его визитке. Это звучит так, словно он в силах лично влиять на глобальное потепления. В чем состоит его работа?

Маршалл берет лист бумаги и чертит на нем слева направо нисходящую линию — кривую изменения состояния Большого барьерного рифа. Еще 40 лет назад кораллы покрывали половину территории рифа, сейчас — только четверть. Чуть ниже кривой он проводит толстую черту и пишет: «Худший вариант». « Моя задача состоит состоит в том, чтобы не допустить худшего», — говорит он. Другими словами, остановить вымирание кораллов и попытаться стабилизировать ситуацию на сегодняшнем уровне.

На бумаге это выглядит вполне просто.

Как спасти Большой барьерный риф? Маршалл считает, что единственного верного способа нет. Зато есть способ быстро и гарантированно уничтожить это чудо природы. Рецепт прост: повышение средней температуры воздуха в летом на два градуса Цельсия. Меньше рыб. Больше органических веществ в воде, больше туристов. Конечно, он не в силах остановить гллобальное потепление. Но ему по плечу исключить менее масштабные факторы. А дальше начнется чудо.

Имя этому чуду — самовосстановление. Любая экосистема обладает способностью восстанавливать нарушенный баланс. Как кукла-неваляшка она возвращается в исходное положение после нагрузок. Вот только к Большому барьерному рифу это сравнение не совсем подходит — его экосистема настолько расшатана, что вряд ли сможет когда-либо вернуться в исходное положение.

Способность к самовосстановлению — естественное свойство живой материи, вот чтобы запустить этот механизм природе требуется прежде всего время. Пол Маршалл хочет дать Большому барьерному рифу как можно больше времени на самовосстановление. А что, если времени не хватит?

Вилер-риф. Большое видится на расстоянии. Чтобы охватить взглядом чудо природы, судьба которого стоит на кону, нужно взглянуть на Австралию из космоса. Вдоль восточного побережья материка на 2300 километров тянется величайшее в мире сооружение, созданное живыми организмами. Большой барьерный риф фактически представляет собой мозаику из множества отдельных рифов. Около 2900 рифов усеивают здесь пространство в 350 000 квадратных километров — территорию, равную по площади Германии.

Несколько месяцев назад ученые обнаружили здесь еще одно крупное скопление рифов. Точнее даже древний коралловый комплекс, предшественник нынешнего Большого барьерного рифа. До недавнего времени считалось, что Большой барьерный риф расположен на «фундаменте» из остатков более древнего, мертвого кораллового рифа. Однако в пробах нижних слоев грунта, взятых в ходе глубоководного бурения, ученые обнаружили только горные породы. Зато на морском дне в 600 метрах от внешней кромки рифа, обращенной к Тихому океану, они наткнулись на окаменелый коралловый риф возрастом 169 000 лет. Предполагается, что риф погиб в конце последнего ледникового периода, когда уровень Мирового океана поднялся настолько, что кораллы солнечные лучи перестали доходить до кораллов. Вероятно, в то время личинки коралловых полипов мигрировали на более мелководный соседний участок и заложили там основу нынешнего Большого барьерного рифа. Так, по крайней мере, считают исследователи из Квинслендского университета.

Чтобы увидеть составные части «кораллового барьера», нужно заплыть далеко в море — большинство рифов удалены от материка более чем на 100 километров. Например, до Вилер-рифа три часа хода на катере. Сначала вокруг простирается только море, а затем на горизонте начинает брезжить белая полоска. Это пена на гребне прибоя. Там, где о кромку рифа площадью всего 1,9 квадратного километра, разбиваются океанские волны.

Существует множество фотографий рифов, со всеми их зарослями кораллов и косяками разноцветных рыб. Но ни одна фотография не может передать того ошеломляющего впечатления, которое производит риф в реальности. Коралловый риф — это целая страна со своими холмами, долинами и пещерами. На его склонах топорщатся роговидные отростки кораллов акропоров, колеблются ветви кораллов горгонарий, в песчаных низинах лежат морские огурцы — голотурии. Виляя хвостом, уплывает вдаль черноперая рифовая акула. Черепахи взирают на тебя большими глазами. Мимо проплывают рыбы… Чтобы увидеть все это, совсем необязательно знать премудрости погружения с аквалангом, достаточно самой простой маски и трубки. Потому что вода вокруг Вилер-рифа прозрачна как стекло — когда плаваешь с маской, видно вглубь на 15-20 метров.

На этих широтах в воде так мало питательных веществ, что ученые сравнивают его с пустыней. Рифы — словно оазисы жизни посреди этой пустыни. Коралловые рифы занимают лишь мизерную часть дна Мирового океана — не больше пол-процента. Но при этом треть всех видов морских рыб обитают в коралловых рифах.

Налицо парадокс: бедная питательными веществами среда и такие богатые флора и фауна. Почему в районах коралловых рифов так много живых организмов? У ученых нет ответа на этот вопрос. По одной из гипотез, это биологическое изобилие может быть обусловлено симбиозом коралловых полипов и микроскопических водорослей.

Союз столь разных организмов — это своего рода «брак по расчету», к которому партнеров подталкивает недостаток питательных веществ. Коралловый полип внешне похож на медузу со щупальцами. Но, в отличие от медузы, он не может свободно передвигаться. Он неподвижно закреплен на своем рифе. А поскольку мимо него проплывает слишком мало кормового планктона, то чтобы решить проблему пропитания, полип накапливает в своих тканях через несколько недель после рождения микроскопические водоросли — так называемые «зооксантеллы».

Эти одноклеточные водоросли обладают способностью к фотосинтезу. Поглощая солнечную энергию, они вырабатывают сахар, которым делятся со своим партнером. Благодаря этому полип растет.

На Большом барьерном рифе обитает приблизительно 600 видов коралловых полипов. Упрощенно кораллы можно разделить на мягкие и твердые. Строителями рифа являются твердые кораллы. Когда они умирают, их известковые скелеты формируют новый верхний слой рифа. На нем и поселяется коралловая «молодь». Так с каждым поколением риф увеличивается в размерах. Продолжительность жизни большинства твердых кораллов составляет несколько десятков лет.

Выцветание кораллов было впервые описано в науке летом 1979 года. В тот момент кораллы вдруг начали терять свой цвет, становясь из красно-коричневых матово-белыми и полупрозрачными. Конечно, это явление было известно науке и прежде. В разных районах Мирового океана кораллы реагировали так на на понижение солености воды, сильное загрязнение, необычно низкую или высокую температуру. Но летом 1979 года «белая коралловая чума» стала повсеместной.

Эпидемия повторялась снова и снова. Большой барьерный риф она поражала многократно: в 1980, 1982, 1992, 1994, 1998 и 2002 годах. Последняя вспышка была зафиксирована в 2006 году. Особого размаха эпидемия достигала дважды — в 1998 году (поражена почти половина популяции) и летом 2002 года, когда «белая чума» выкосила уже более половины популяции. Во всем мире в те годы погибло около 16 процентов коралловых рифов. В чем причина?

Если ответить коротко: тепловой удар. Чтобы ответить подробно, нужно вернуться в 1769 год, когда шотландец Джеймс Уатт запатентовал первый в мире паровой двигатель. Это изобретение положило начало промышленной революции. С тех пор концентрация углекислого газа в атмосфере Земли выросла на 40 процентов. (Если во времена Уатта она составляла примерно 280 мл/кубометр, то начале двадцать первого века она достигла 393 мл/кубометр. ПРОВЕРИТЬ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ!)

Средняя температура воздуха на планете поползла вверх. При этом теплел не только воздух, но и вода. За последние 100 лет и Мировой океан стал теплее на 0,7 градуса Цельсия. Казалось бы, незначительное повышение температуры, которое не должно отразиться на кораллах, которые и так обитают в теплых морях. Это верно лишь отчасти. На самом же деле в привычной для себя среде обитания кораллы существуют почти на пределе своих возможностей. Коралл, растущий в воде со средней температурой 30 градусов Цельсия, еще сможет выдержать повышение температуры на один градус. Однако коралл, привыкший к 25-градусной температуре, получает тепловой удар уже при 26 градусах. При нынешнем уровне температуры мирового океана все кораллы мира вплотную приблизились к опасному порогу.

Этот порог был значительно превышен в летние месяцы 1998 и 2002 годов. Оба года были одними из самых жарких за всю историю наблюдений за погодой.

Магнетик-айленд, остров неподалеку от Таунсвилла. В бухте, где причаливает паром, связывающий остров с материком, тоже есть небольшой риф. Он тоже ошеломляет, но совсем по другой причине. Вместо кораллов риф покрыт длинными бурыми водорослямией. Это, конечно, не одноклеточные микроводоросли типа коралловых зооксантелл, а многоклеточные растения — так называемые «макроводоросли». Вода здесь мутная; все кораллы раскрошились, превратившись в серую, похожу на муку, массу.

Похоже, все было так: летом 2002 года палящее солнце настолько разогрело толщу воды, что температура на несколько недель превысила сезонную норму. От переизбытка солнечной энергии коралловые зооксантеллы стали гиперактивными и переусердствовали. Они начали вырабатывать слишком много сахара и выделять его в виде слизи — трудноусваиваемой питательной массы, насыщенной оксидантами. Для коралла это — смертельный яд. Коралловые полипы отторгли от себя зооксантеллы и в результате, как это часто бывает в таких случаях, умерли от голода.

Выцветание коралла — это признак его гибели. Ткани, которым придавали яркую пигментацию красно-бурые одноклеточные водоросли, становятся прозрачными. Сквозь них белеет лишь известковый скелет коралла. С тех пор, как «белая чума» поразила коралловый риф у острова, прошло больше восьми лет. И сегодня, глядя на толстые бурые водоросли, задаешься вопросом: ну и где же оно, чудо самовосстановления?

Признаки самовосстановления были видны полтора года назад — на рифе действительно начали вновь селиться кораллы. Но в январе 2009 года над островом пронесся тропический ураган. И гигантские волны разнесли на куски молодые кораллы.

Вот где таится опасность для кораллового рифа, который однажды уже был разрушен. Для восстановления рифу нужно от десяти до тридцати лет спокойствия. Если за это время выдастся хотя бы одно жаркое лето или налетит ураган, то биологическое равновесие может быть нарушено окончательно.

Худший сценарий, о котором говорил Пол Маршалл, стал реальностью на многих коралловых рифах. Но не на всех. Значит ли это, что одни рифы более устойчивы к стрессу, чем другие? Почему, например, кораллы на рифе у Магнетик-Айленд выцвели, а у Вилер-риф сохранились?

Австралийский научно-исследовательский институт океанологии (AIMS) приютился в 50 километрах к югу от Таунсвилла, всего в 200 метрах от берега океана. Многие научные лаборатории, занимающиеся изучением кораллов, используют аналог морской воды — просто размешивают соль в воде. В австралийском институте воду для экспериментов берут прямо из Тихого океана.

В института постоянно гудят насосы, закачивающие океанскую воду в резервуары. В одном из них ставит свои эксперименты гидробиолог Катарина Фабрициус. Сегодня она наблюдает за бесформенными микроскопическими крупинками оранжевого цвета, плавающими в стеклянном лотке — личинками кораллов.

Повышение тмпературы Мирового океана –не единственная причина выцветания кораллов, говорит она. Есть и «вторичные факторы». Например, сила течения: кораллам больше нравится проточная водае. А еще — биологическое разнообразие: чем многочисленнее популяция рыб на рифе, тем больше естественных врагов у водорослей, которые составляют конкуренцию кораллам. « Но в первую очередь, — говорит исследовательница, — жизнь в море зависит от состава воды».

На рифах, омываемых водой с высокой концентрацией питательных веществ, насчитывается вдвое меньше видов коралловых полипов и в четыре раза больше макроводорослей по сравнению с рифами, омываемых водой с низким содержанием питательных веществ. То есть катализаторами гибели кораллов являются питательные вещества. Если бы исследовательница добавила в резервуар с личинками кораллов пакетик органических удобрений, то все они погибли бы через два-четыре дня.

А ведь шансы на самовосстановление рифов связаны именно с коралловой молодью. Кораллы способны перемещаться в воде и заново заселять безжизненные рифе только на стадии личинки.

Откуда в море попадают органические вещества, о которых говорит Катарина Фабрициус? Исследовательница показывают спутниковую фотографию, на которой видны низовья рек Бердекин и Малгрейв, впадающих в Тихий океан. Снимок был сделан во время паводка, вызванного ливнями на материке. От устьев рек по морской синеве тянутся широкие желтые шлейфы. Это донные отложения с частичками почвы, искусственных удобрений и пестицидов.

Река Малгрейв. Неподалеку от места впадения в Тихий океан, южнее города Кэрнс, река петляет по плантации сахарного тростника, принадлежащей Бобу Росси. Посевы только взошли. Росси едет по полю на тракторе, к которому подвешено приспособление в виде воронки. Оттуда в борозды сыплется азотистое удобрение.

А где река? « Как где? Да вот же она!» Росси выпрыгивает из трактора и босиком бежит вперед — вдоль ручья к берегу реки. В пяти километрах отсюда — Тихий океан. Росси жадно втягивает ноздрями воздух. « Люблю океан», — говорит он.

Бобу Росси 59 лет и большую часть своей жизни он выращивает сахарный тростник. Он пережил и годы жестокой засухи, и годы наводнений, когда Малгрейв выходил из берегов, затопляя его поля. Росси не отрицает, что во время паводков река уносит в море частички земли и удобрений. Но он сомневается, что это может повлечь за собой столь ужасные последствия, о которых говорит Катарина Фабрициус.

Боб Росси не знаком с ней лично. Но они поддерживают заочные контакты, в том числе и через администрацию морского заповедника «Большой барьерный риф». Под впечатлением результатов исследований Фабрициус руководители заповедника добились принятия закона о сокращении норма использования удобрений вдвое.

«Вы вообще знаете, сколько стоят эти удобрения? Мы и так используем самый минимум, — говорит Росси. — Как могут эти крохи навредить Большому барьерному рифу?» Он не одинок, с ним согласны многие фермеры штата Квинсленда. И исследователь Питер Ридд, который преподает физику в Университете Джеймса Кука в Таунсвилле. Он уверен: от смытых с полей органических веществ страдает не больше одного процента Большого барьерного рифа. Да и то лишь в первые две недели, потому что потом их уносит течением дальше в океан. И вообще: Большой барьерный риф находится в «чертовски хорошей форме». Питер Ридд был первым, кто сравнил кораллы с тараканами. И те, и другие, говорит он, «могут пережить атомную войну».

Может Ридд прав?

Каково будущее Большого барьерного рифа? Ученые едины во мнении: сегодня риф находится в сравнительно хорошем состоянии. Большинство, однако, считает это результатом работы заповедника, а не доказательством безвредности органических удобрений. Но дело не в этом. Чтобы понять споры, развернувшиеся на интернет-форумах между Питером Риддом и другими специалистами по коралловым рифам, нужно мысленно перенестись в будущее. Например, в 2050 год.

Аномальные температуры станут к тому времени нормой. Средняя температура Мирового океана повысится еще на один-два градуса Цельсия; в некоторых местах она будет зашкаливать за 30 градусов. Выживут ли кораллы?

Питер Ридд ответил бы на этот вопрос утвердительно. Потому что в его теорию стрессоустойчивости коралловых полипов входит и так называемое «адаптивное обесцвечивание». Существует ли этот механизм в реальности и есди да, то как он действует? На сегодняшний день это один из самых остро обсуждаемых вопросов среди специалистов по коралловым рифам. Ученые сходятся лишь в одном: теоретически кораллы могут приспособиться к меняющимся условиям.

Например, к 2050 году может резко вырасти популяция самых теплостойких кораллов. То есть: естественный отбор, эволюция. Не стоит, однако, забывать, что в ближайшие 40 лет условия обитания кораллов будут меняться быстрее, чем за последние 420 000 лет. Следовательно, и адаптация должна протекать в рекордном темпе. А поскольку живут кораллы долго, эти изменения должны произойти в течение жизни всего нескольких поколений.

Большинство экспертов уверены: это невозможно.

Возможен и вариант попроще. Коралловые полипы могут вступить в симбиоз с другим, более теплостойким видом зоокстантелл, что вполне реально, причем уже сейчас. В природе насчитывается около 50 различных типов зооксантелл, в том числе и таких, у которых повышение температуры воды не вызывает сбоя в программе. Но и у такой рокировки есть своя цена: в симбиозе с более неприхотливыми водорослями кораллы растут медленнее.

К тому же глобальное потепление сопровождается и еще одним явлением: из-за повышения температуры Мирового океана меняется и химическй состав морской воды. Верхние слои океанов поглощают треть антропогенных выбросов углекислого газа. Это около девяти тысяч мегатонн в год. Вступая в химическую реакцию с морской водой, углекислый газ образует углекислоту. В результате уровень щелочности океанской воды снижается. Как показывают научные исследования, с начала промышленной революции он уже упал на 0,1 единицы и составляет сейчас 8,1 единиц. То есть происходит закисление океанов. К 2050 году уровень pH мирового океана опустится до семи единиц. Чем это чревато для кораллов, скелет которых состоит из извести, чувствительной к кислоте?

Катарина Фабрициус из Института океанологии вместе с коллегами выяснила, как закисление океана влияет на кораллы уже сейчас. Ученые исследовали пориты — жесткие кораллы, которые образуют из карбоната кальция годичные кольца, подобно деревьям. Возраст исследуемых экземпляров достигал 400 лет. Их верхние, самые свежие слои оказались тонкими и пористыми. Перемножив показатели скорости роста и толщины слоев, ученые вывели «коэффициент кальцификации» кораллов. У поритов он оставался неизменным в течение 400 лет, а с 1990 года снизился почти на 14 процентов.

То есть закисление морей и тепло тормозят рост кораллов. Что будет, если кораллы уже сейчас вступят в симбиоз с более теплостойкими водорослями и станут расти еще медленнее? В этом случае они смогут выдержать повышение температуры воды, не подвергаясь обесцвечиванию, но будут легко разрушаться при шторме. К тому же, они станут такими тщедушными, что даже небольшие многоклеточные водоросли смогут за короткий срок их потеснить и лишить жизненного пространства.

Так можно ли назвать коралловые рифы жизнестойкими? И да, и нет. Сейчас, при благоприятных условиях, они производят впечатление стабильной экосистемы. Но уже в скором будущем они могут исчерпать свои резервы сопротивляемости.

По прогнозам ученых, к концу двадцать первого века кислотность Мирового океана снизится еще на 0,3-0,4 единицы. Судя по имеющимся данным, в такой среде кораллы не смогут формировать известковый скелет. По мнению Катарины Фабрициус, это может случиться гораздо раньше. На основании своих наблюдений, исследований других ученых и прогнозов Климатической комиссии ООН, она делает вывод: «В 2050 году наступит коллапс». Наступит тот самый хдший вариант: Большой барьерный риф превратится в царство водорослей.

Центр по изучению коралловых рифов располагается в современном здании из дерева и стали на территории Университета Джеймса Кука. Директор центра Терри Хьюз встречает в своем просторном кабинете, у него усталый вид.

«В море ситуация не такая, как на суше, — говорит он. — Пока в нем почти не наблюдаются случаи вымирания видов». В Мировом океане практически нет никаких естественных преград. Здесь лишь очень немногие виды не могут мигрировать из района, где исчезла их экологическая ниша. К тому же, популяции большинства морских обитателей огромны.

«И тем не менее, — продолжает Хьюз, — закисление мирового океана в сочетании с ростом температуры воды может действительно привести к массовой гибели морских организмов». В представленном в мае 2010 года докладе ООН о перспективах сохранения биологического разнообразия, тоже прозвучало предостережение: состояние коралловых рифов приближается к «точке невозврата». Еще немного — и безвозвратно исчезнут тысячи биологических видов.

«Если какой-то коралловый риф и можно назвать жизнестойким, — говорит Хьюз, — так это именно Большой барьерный риф». Потому что богатая Австралия может позволить себе эффективную природоохрану. А еще потому, что на континенте небольшая плотность населения. Но выживание рифа зависит не от эффективности региональных природохранных мер. « Чтобы спасти коралловые рифы по всему миру, — говорит Хьюз, — нам надо всем миром решить одну глобальную проблему». Проблему выброса парниковых газов.