коралловый риф

Морские места обитания
Биоразнообразие кораллового рифа
Прибрежная зона Приливная зона Эстуарии Луга с водорослями Ламинарии леса коралловые рифы Берега океана континентальный шельф Неритическая зона Проливы Пелагическая зона Океаническая зона Подводные горы Гидротермальные источники Холодные просачивания Демерсальная зона Бентическая зона
v т е

Коралловые рифы подводная экосистема характеризуется рифообразующими кораллами . Рифы формируются из колоний из коралловых полипов , удерживаемых вместе карбонат кальция . Большинство коралловых рифов построено из каменных кораллов , полипы которых группируются в группы.

Коралл принадлежит к классу Anthozoa животного типа Cnidaria , в который входят морские анемоны и медузы . В отличие от морских анемонов, кораллы выделяют твердые карбонатные экзоскелеты, которые поддерживают и защищают коралл. Большинство рифов лучше всего растут в теплой, мелкой, чистой, солнечной и волнующейся воде. Коралловые рифы впервые появились 485 миллионов лет назад, на заре раннего ордовика , вытеснив микробные и губчатые рифы кембрия . ^[1]

Иногда их называют тропические леса на море , ^[2] мелкие коралловые рифы образуют некоторые из самых разнообразных экосистем Земли. Они занимают менее 0,1% площади океана в мире, около половины территории Франции, но они обеспечивают дом , по крайней мере , 25% всех морских видов , ^{[3] [4] [5] [6]} в том числе рыбы , моллюсков , черви , ракообразные , иглокожие , губки , оболочники и другие книдарии . ^[7]Коралловые рифы процветают в океанических водах, которые содержат мало питательных веществ. Чаще всего они встречаются на небольших глубинах в тропических водах, но глубоководные и холодноводные коралловые рифы существуют в меньших масштабах в других районах.

Коралловые рифы предоставляют экосистемные услуги для туризма, рыболовства и защиты береговой линии . Ежегодная глобальная экономическая стоимость коралловых рифов оценивается от 30–375 миллиардов долларов США ^{[8] [9]} до 9,9 триллионов долларов США. ^[10] Коралловые рифы хрупкие, отчасти потому, что они чувствительны к водным условиям. Они находятся под угрозой из-за избытка питательных веществ (азота и фосфора), повышения температуры, закисления океана , перелова рыбы (например, в результате взрывной ловли , ловли цианидов , подводной охоты с аквалангом ), использования солнцезащитных кремов ^[11] и вредных методов землепользования, в том числесток и просачивания (например, из нагнетательных скважин и выгребных ям). ^{[12] [13] [14]}

Формирование

Большинство коралловых рифов образовались после последнего ледникового периода, когда таяние льда вызвало повышение уровня моря и затопление континентальных шельфов . Возраст большинства коралловых рифов составляет менее 10 000 лет. По мере того, как сообщества обосновывались, рифы росли вверх, шагая к повышению уровня моря . Рифы, которые поднимались слишком медленно, могли затонуть без достаточного освещения. ^[15] Коралловые рифы находятся в глубоком море вдали от континентальных шельфов , вокруг океанических островов и атоллов . Большинство этих островов имеют вулканическое происхождение. Другие имеют тектоническое происхождение, когда движения плит поднял глубокое дно океана.

В структуре и распределении коралловых рифов , ^[16] Чарльз Дарвин изложил свою теорию формирования атоллов рифов, идею он зачат во время рейса Beagle . Он предположил, что поднятие и опускание земной коры под океанами сформировали атоллы. ^[17] Дарвин изложил последовательность из трех этапов формирования атолла. По мере оседания дна острова и океана вокруг потухшего вулканического острова образуется окаймляющий риф . По мере того, как опускание продолжается, окаймляющий риф становится барьерным рифом и, в конечном итоге, рифом атолла.

• Теория Дарвина начинается с вулканического острова, который вымирает.

• По мере оседания дна острова и океана рост кораллов образует окаймляющий риф , часто включающий неглубокую лагуну между сушей и основным рифом.

• По мере того, как опускание продолжается, окаймляющий риф становится более крупным барьерным рифом дальше от берега с большей и более глубокой лагуной внутри.

• В конечном итоге остров опускается под воду, и барьерный риф становится атоллом, окружающим открытую лагуну.

Дарвин предсказал, что под каждой лагуной будет скальная основа, остатки первоначального вулкана. ^[18] Последующие исследования подтвердили эту гипотезу. Теория Дарвина вытекала из его понимания, что коралловые полипы процветают в тропиках, где вода взволнована, но могут жить только в ограниченном диапазоне глубин, начиная чуть ниже отлива . Там, где позволяет уровень подстилающей земли, кораллы растут вокруг побережья, образуя окаймляющие рифы, и в конечном итоге могут превратиться в барьерный риф.

Там, где дно поднимается, вокруг побережья могут расти окаймляющие рифы, но кораллы, поднятые над уровнем моря, умирают. Если суша опускается медленно, окаймляющие рифы не отстают, вырастая вверх на основе более старых мертвых кораллов, образуя барьерный риф, окружающий лагуну между рифом и сушей. Барьерный риф может окружать остров, и как только остров опускается ниже уровня моря, примерно круглый атолл из растущих кораллов продолжает не отставать от уровня моря, образуя центральную лагуну. Барьерные рифы и атоллы обычно не образуют замкнутых кругов, а местами разбиты штормами. Как и повышение уровня моря, быстро опускающееся дно может подавить рост кораллов, убивая кораллы и рифы из-за того, что называется утоплением кораллов . ^[20] Кораллы, питающиеся зооксантеллами.могут умереть, когда вода становится слишком глубокой для их симбионтов, чтобы адекватно фотосинтезировать , из-за уменьшения воздействия света. ^[21]

Двумя основными переменными, определяющими геоморфологию или форму коралловых рифов, являются природа субстрата, на котором они покоятся, и история изменения уровня моря относительно этого субстрата.

Большой Барьерный риф, которому около 20 000 лет, является примером того, как коралловые рифы формировались на континентальных шельфах. Уровень моря был тогда на 120 м (390 футов) ниже, чем в 21 веке. ^{[22] [23]} Когда уровень моря поднялся, вода и кораллы вторглись на то, что раньше было холмами австралийской прибрежной равнины. К 13000 лет назад уровень моря поднялся на 60 м (200 футов) ниже, чем в настоящее время, и многие холмы прибрежных равнин превратились в континентальные острова . По мере того, как уровень моря продолжался, вода покрывала большую часть континентальных островов. Затем кораллы могут зарасти холмы, образуя рифы и рифы. Уровень моря на Большом Барьерном рифе существенно не изменился за последние 6000 лет. ^[23]Возраст живого рифового сооружения оценивается от 6000 до 8000 лет. ^[24] Хотя Большой Барьерный риф образовался вдоль континентального шельфа, а не вокруг вулканического острова, принципы Дарвина применимы. Разработка остановилась на стадии барьерного рифа, поскольку Австралия не собирается погружаться. Он сформировал самый большой в мире барьерный риф на расстоянии 300–1000 м (980–3280 футов) от берега, протянувшись на 2 000 км (1200 миль). ^[25]

Здоровые тропические коралловые рифы растут по горизонтали от 1 до 3 см (от 0,39 до 1,18 дюйма) в год, а по вертикали - от 1 до 25 см (от 0,39 до 9,84 дюйма) в год; однако они растут только на глубине менее 150 м (490 футов) из-за потребности в солнечном свете и не могут расти выше уровня моря. ^[26]

Материал

Как следует из названия, коралловые рифы состоят из коралловых скелетов в основном из нетронутых колоний кораллов. По мере того, как другие химические элементы, присутствующие в кораллах, включаются в отложения карбоната кальция, образуется арагонит . Однако фрагменты раковин и остатки коралловых водорослей, таких как зеленый сегментированный вид Halimeda, могут повысить способность рифа противостоять штормам и другим угрозам. Такие смеси видны в таких структурах, как атолл Эниветок . ^[27]

Типы

После идентификации Дарвином трех классических рифовых образований - окаймляющий риф вокруг вулканического острова, превращающийся в барьерный риф, а затем в атолл ^[28], ученые определили другие типы рифов. В то время как некоторые источники находят только три ^{[29] [30],} Томас и Гуди перечисляют четыре «основных крупномасштабных типа коралловых рифов» - окаймляющий риф, барьерный риф, атолл и столовый риф ^[31] - в то время как Spalding et al. перечислите пять «основных типов» - окаймляющий риф, барьерный риф, атолл, «береговой риф или платформенный риф» и патч-риф. ^[32]

Окаймляющий риф

Окрашивающий риф, также называемый береговым рифом, ^[33] непосредственно прикреплен к берегу ^[34] или граничит с узким, мелким каналом или лагуной. ^[35] Это наиболее распространенный тип рифов. ^[35] Окантовочные рифы следуют за береговой линией и могут простираться на многие километры. ^[36] Обычно они менее 100 метров в ширину, но некоторые из них достигают сотни метров в ширину. ^[37] Окантовочные рифы изначально образуются на берегу при маловодье.выравнивать и расширять к морю по мере их увеличения. Окончательная ширина зависит от того, где морское дно начинает круто опускаться. Поверхность краевого рифа обычно остается на той же высоте: чуть ниже ватерлинии. В более старых окаймляющих рифах, внешние области которых далеко уходят в море, внутренняя часть углубляется эрозией и в конечном итоге образует лагуну . ^[38] Окружающие рифовые лагуны могут достигать более 100 метров в ширину и до нескольких метров в глубину. Как и сам окаймляющий риф, они проходят параллельно берегу. Окрашивающие рифы Красного моря - «одни из самых развитых в мире» и встречаются вдоль всех его берегов, кроме песчаных бухт. ^[39]

Барьерный риф

Барьерные рифы отделены от берега материка или острова глубоким каналом или лагуной . ^[35] Они напоминают более поздние стадии окаймляющего рифа с его лагуной, но отличаются от последнего в основном размером и происхождением. Их лагуны могут достигать нескольких километров в ширину и от 30 до 70 метров в глубину. Прежде всего, прибрежная внешняя кромка рифа формировалась в открытой воде, а не рядом с береговой линией. Считается, что эти рифы, как и атоллы, образуются либо при опускании морского дна, либо при повышении уровня моря. Формирование занимает значительно больше времени, чем окаймляющий риф, поэтому барьерные рифы встречаются гораздо реже.

Самый известный и самый крупный пример барьерного рифа - Большой Барьерный риф Австралии . ^{[35] [40]} Другие основные примеры являются Белиз Барьерный Риф и Новой Каледонии Барьерный Риф . ^[40] Барьерные рифы также встречаются на побережьях Провиденсии , ^[40] Майотты , островов Гамбье , на юго-восточном побережье Калимантана , на некоторых участках побережья Сулавеси , на юго-востоке Новой Гвинеи и на южном побережье архипелага Луизиада .

Платформа риф

Платформенные рифы, по-разному называемые береговыми или столовыми рифами, могут образовываться на континентальном шельфе , а также в открытом океане, фактически в любом месте, где морское дно поднимается достаточно близко к поверхности океана, чтобы обеспечить рост зооксантемных рифообразующих кораллы. ^[41] Платформенные рифы встречаются на юге Большого Барьерного рифа, в районе Свейн ^[42] и в группе Козерога ^[43] на континентальном шельфе, примерно в 100–200 км от побережья. Некоторые платформенные рифы северных Маскаренов находятся в нескольких тысячах километров от материка. В отличие от окаймляющих и барьерных рифов, которые простираются только в сторону моря, платформенные рифы растут во всех направлениях. ^[41]Они различаются по размеру от нескольких сотен метров до многих километров в поперечнике. Их обычная форма - от овальной до удлиненной. Части этих рифов могут достигать поверхности и образовывать песчаные отмели и небольшие острова, вокруг которых могут образовываться окаймляющие рифы. Посреди платформенного рифа может образоваться лагуна.

Рифы-платформы можно найти на атоллах. Там они называются патч-рифами и могут достигать в диаметре всего нескольких десятков метров. Если платформенные рифы образуются на удлиненной структуре, например, на старом, разрушенном барьерном рифе, они могут образовывать линейную структуру. Так обстоит дело, например, на восточном побережье Красного моря недалеко от Джидды . В старых платформенных рифах внутренняя часть может быть настолько сильно эродирована, что образует псевдоатолл. ^[41] Их можно отличить от реальных атоллов только детальным исследованием, возможно, включая колонковое бурение. Некоторые платформенные рифы Лаккадивских островов имеют U-образную форму из-за ветра и течения воды.

Атолл

Атоллы или рифы атоллов представляют собой более или менее круговой или непрерывный барьерный риф, который простирается вокруг лагуны без центрального острова. ^[44] Они обычно образуются из окаймляющих рифов вокруг вулканических островов. ^[35] Со временем остров разрушается и опускается ниже уровня моря. ^[35] Атоллы также могут образовываться в результате опускания морского дна или повышения уровня моря. В результате получается кольцо рифов, окружающее лагуну. Атоллы многочисленны в южной части Тихого океана, где они обычно встречаются в середине океана, например, на Каролинских островах , островах Кука , Французской Полинезии , Маршалловых островах и других странах.Микронезия . ^[40]

Атоллы находятся в Индийском океане, например, на Мальдивах , островах Чагос , Сейшельских островах и вокруг острова Кокос . ^[40] Все Мальдивы состоят из 26 атоллов. ^[45]

Другие типы или варианты рифов

• Фартуковый риф - короткий риф, напоминающий окаймляющий риф, но более наклонный; простирающаяся наружу и вниз от мыса или берега полуострова. Начальный этап окаймляющего рифа. ^[33]
• Банковский риф - изолированный риф с плоской вершиной, который больше, чем пятнистый риф, обычно находится в районах среднего шельфа и имеет линейную или полукруглую форму; разновидность платформенного рифа. ^[40]
• Риф Патч - обычное, изолированное, сравнительно небольшое обнажение рифа, обычно в лагуне или заливе , часто круглое и окруженное песком или водорослями . Можно рассматривать платформу как разновидность рифа ^{[ кто? ]} или как особенности окаймляющих рифов, атоллов и барьерных рифов. ^[40] Пятна могут быть окружены кольцом с уменьшенным покровом из морских водорослей, называемым ореолом выпаса . ^[46]
• Ленточный риф - длинный, узкий, возможно извилистый риф, обычно ассоциируемый с лагуной атолла. Также называется рифом на шельфе или пороговым рифом. ^[33]
• Хабили - риф, характерный для Красного моря ; не достигает поверхности достаточно близко, чтобы вызвать видимый прибой ; может представлять опасность для кораблей (от арабского «нерожденный»)
• Микроатолл - сообщество видов кораллов; вертикальный рост ограничен средней высотой прилива; морфология роста предлагает запись с низким разрешением закономерностей изменения уровня моря; окаменелые останки могут быть датированы с помощью радиоактивного углерода и были использованы для реконструкции голоценовых уровней моря ^[47]
• Рифы - небольшие, невысокие песчаные острова, образованные на поверхности коралловых рифов из эродированного материала, который накапливается, образуя область над уровнем моря; может быть стабилизирован растениями, чтобы стать пригодным для жилья; встречаются в тропической среде по всему Тихому , Атлантическому и Индийскому океанам (включая Карибский бассейн, Большой Барьерный риф и Белизский Барьерный риф), где они представляют собой жилые и сельскохозяйственные угодья.
• Подводная гора или гайот - образуется при оседании кораллового рифа на вулканическом острове; вершины подводных гор округлые, гайоты плоские; плоские вершины гайотов или столов возникают из-за эрозии волнами, ветрами и атмосферными процессами

Зоны

Экосистемы коралловых рифов содержат отдельные зоны, в которых находятся различные среды обитания. Обычно выделяют три основные зоны: передний риф, гребень рифа и задний риф (часто называемый рифовой лагуной).

Эти три зоны связаны между собой физически и экологически. Рифовая жизнь и океанические процессы создают возможности для обмена морской водой , отложениями , питательными веществами и морскими обитателями.

Большинство коралловых рифов существует в водах глубиной менее 50 м. Некоторые населяют тропические континентальные шельфы, где не происходит прохладного, богатого питательными веществами апвеллинга , например Большой Барьерный риф . Другие обитают в глубоких океанах, окружающих острова, или в виде атоллов, например, на Мальдивах . Рифы, окружающие острова, образуются, когда острова опускаются в океан, а атоллы образуются, когда остров опускается ниже поверхности моря.

С другой стороны, Мойл и Чех различают шесть зон, хотя большинство рифов обладают лишь некоторыми из этих зон. ^[48]

Поверхность рифа - это самая мелкая часть рифа. Он подвержен воздействию волн и приливов . Когда волны проходят через мелководье, они косяк , как показаны на соседней диаграмме. Это означает, что вода часто перемешивается. Это точные условия, при которых кораллы процветают. Света достаточно для фотосинтеза симбиотических зооксантелл, а взволнованная вода приносит планктон, чтобы кормить коралл.

Дно вне рифа - это мелкое морское дно, окружающее риф. Эта зона находится рядом с рифами на континентальных шельфах. Рифы вокруг тропических островов и атоллов резко обрываются на большую глубину и не имеют такого дна. Обычно песчаный пол часто образует луга с водорослями, которые являются важными местами кормления рифовых рыб.

На первых 50 м рифовый обрыв является средой обитания рифовых рыб, которые находят убежище на скале и планктона в воде поблизости. Зона обрыва применяется в основном к рифам, окружающим океанические острова и атоллы.

Лицом к рифу является зона над дном рифа или обрывом рифа. Эта зона часто является самым разнообразным районом рифа. Кораллы и известковые водоросли представляют собой сложные среды обитания и зоны, обеспечивающие защиту, например трещины и щели. Беспозвоночные и эпифитные водоросли обеспечивают большую часть пищи для других организмов. ^[48] Общей чертой этой передовой зоны являются образования отрогов и канавок, которые служат для переноса наносов вниз по склону.

Рифовая плоскость - это плоская поверхность с песчаным дном, которая может находиться за основным рифом, содержащим глыбы кораллов. Эта зона может граничить с лагуной и служить защитной зоной, или она может лежать между рифом и берегом, и в этом случае это плоская каменистая местность. Рыбы предпочитают его, когда он присутствует. ^[48]

Рифовая лагуна представляет собой полностью закрытую область, которая создает область, менее подверженную воздействию волн, и часто содержит небольшие участки рифов. ^[48]

Однако «топография коралловых рифов постоянно меняется. Каждый риф состоит из участков неправильной формы, состоящих из водорослей, сидячих беспозвоночных, голых камней и песка. Размер, форма и относительная численность этих участков меняются из года в год в зависимости от погодных условий. различные факторы, которые отдают предпочтение одному типу участка по сравнению с другим. Рост кораллов, например, приводит к постоянному изменению тонкой структуры рифов. В более крупном масштабе тропические штормы могут выбивать большие участки рифов и заставлять валуны на песчаных участках перемещаться . " ^[49]

Локации

Коралловые рифы, по оценкам, покрывают 284 300 км ² (109 800 квадратных миль) ^[50], что составляет чуть менее 0,1% площади поверхности Мирового океана. На Индо-Тихоокеанский регион (включая Красное море , Индийский океан , Юго-Восточную Азию и Тихий океан ) приходится 91,9% от этого общего количества. На Юго-Восточную Азию приходится 32,3% этой цифры, а на Тихоокеанский регион, включая Австралию, приходится 40,8%. Атлантические и карибские коралловые рифы составляют 7,6%. ^[4]

Хотя кораллы существуют как в умеренных, так и в тропических водах, мелководные рифы образуются только в зоне, простирающейся примерно от 30 ° до 30 ° южной широты от экватора. Тропические кораллы не растут на глубине более 50 метров (160 футов). Оптимальная температура для большинства коралловых рифов составляет 26–27 ° C (79–81 ° F), и несколько рифов существуют в водах ниже 18 ° C (64 ° F). ^[51] Однако рифы Персидского залива адаптировались к температурам 13 ° C (55 ° F) зимой и 38 ° C (100 ° F) летом. ^[52] 37 видов кораллов-склерактиний населяют такую ​​среду вокруг острова Ларак . ^[53]

Глубоководные кораллы обитают на больших глубинах и при более низких температурах в гораздо более высоких широтах, вплоть до Норвегии. ^[54] Хотя глубоководные кораллы могут образовывать рифы, о них мало что известно.

Коралловые рифы на западном побережье Америки и Африки встречаются редко , главным образом из-за апвеллинга и сильных холодных прибрежных течений, которые снижают температуру воды в этих районах ( Перу , Бенгельское и Канарское течения соответственно). ^[55] Кораллы редко встречаются вдоль побережья Южной Азии - от восточной оконечности Индии ( Ченнаи ) до границ Бангладеш и Мьянмы ^[4], а также вдоль побережья северо-востока Южной Америки и Бангладеш из-за пресной воды. выпуск из амазонкии реки Ганг соответственно.

• Большой Барьерный Риф -largest, включающий в себя более 2900 отдельных рифов и 900 островов протяженностью более 2600 километров (1600 миль) выходные Квинсленд, Австралия
• Рифовые системы Барьер -Второй самый большой, протяженностью 1000 километров (620 миль) от Исла Контой на кончике полуострова Юкатан вниз к бухте острова Гондурас
• Новая Каледония Барьерный Риф -Второй длинный двойной барьерный риф, охватывающий 1500 километров (930 миль)
• Андрос, Багамы Барьерный Риф-третий по величине, после восточного побережья Андрос - Айленд, Багамы, между Андрос и Нассау
• Красное море -Включает 6000-летней давности окаймляющих рифов , расположенных вдоль 2000 км (1240 миль) береговой линии
• В Florida Reef ТРАКТ -largest континентальный США риф и третий по величине коралловый барьерный риф, простирается от солдата Key , расположенный в заливе Бискейн , в сухой Тортугас в Мексиканском заливе ^[56]
• Пулли-Ридж - самый глубокий фотосинтетический коралловый риф, Флорида.
• Многочисленные рифы на Мальдивах
• Площадь коралловых рифов Филиппин , второго по величине в Юго-Восточной Азии, оценивается в 26 000 квадратных километров. Здесь обитают 915 видов рифовых рыб и более 400 видов склерактиниевых кораллов, 12 из которых являются эндемичными.
• В Радже Ампат остров в Индонезии «s Западная Папуа провинции предлагает самое высокое известное морское разнообразие. ^[57]
• Бермудские известен своей северной коралловых рифов системы, расположенной на 32,4 ° 64,8 ° N Вт . Наличие коралловых рифов на этой высокой широте связано с близостью Гольфстрима . Бермудские кораллы представляют собой разновидность кораллов, обитающих в Карибском бассейне. ^[58]32 ° 24'N 64 ° 48'W /  / 32,4; -64,8
• Самый северный отдельный коралловый риф в мире расположен в заливе японского острова Цусима в Корейском проливе . ^[59]
• Самый южный коралловый риф в мире находится на острове Лорд-Хау в Тихом океане у восточного побережья Австралии.

Коралловый

В живом состоянии кораллы представляют собой колонии мелких животных, заключенных в раковины из карбоната кальция . Коралловые головы состоят из скоплений отдельных животных, называемых полипами , расположенных в различных формах. ^[60] Полипы обычно крошечные, но их размер может варьироваться от булавочной головки до 30 см в диаметре.

Рифообразующие или герматипные кораллы обитают только в фотической зоне (выше 50 м) - глубине, на которую достаточно солнечного света проникает в воду.

Зооксантеллы

Коралловые полипы не фотосинтезируют, но имеют симбиотические отношения с микроскопическими водорослями ( динофлагеллятами ) рода Symbiodinium , обычно называемыми зооксантеллами . Эти организмы живут в тканях полипов и предоставляют органические питательные вещества, которые питают полип в виде глюкозы , глицерина и аминокислот . ^[61] Из-за этой взаимосвязи коралловые рифы растут намного быстрее в чистой воде, которая пропускает больше солнечного света. Без их симбионтов рост кораллов был бы слишком медленным, чтобы образовывать значительные рифовые структуры. Кораллы получают до 90% питательных веществ от своих симбионтов. ^[62]В свою очередь, как пример мутуализма , кораллы укрывают зооксантеллы, в среднем один миллион на каждый кубический сантиметр коралла, и обеспечивают постоянное снабжение углекислым газом, необходимым для фотосинтеза.

Различные пигменты у разных видов зооксантелл придают им общий коричневый или золотисто-коричневый цвет и придают коричневым кораллам их цвета. Другие пигменты, такие как красный, синий, зеленый и т. Д., Происходят из цветных белков, производимых коралловыми животными. Коралл, который теряет большую часть своих зооксантелл, становится белым (или иногда имеет пастельные оттенки у кораллов, пигментированных их собственными белками) и считается обесцвеченным , что, если не исправить, может убить коралл.

Есть восемь кладов из Symbiodinium филотипов . Большинство исследований было проведено на кладах A – D. Каждая клада вносит свои собственные преимущества, а также менее совместимые атрибуты в выживание своих коралловых хозяев. Каждый фотосинтезирующий организм имеет определенный уровень чувствительности к фотоповреждению к соединениям, необходимым для выживания, таким как белки. Скорость регенерации и репликации определяет способность организма к выживанию. Филотип А встречается больше на мелководье. Он способен производить микоспориноподобные аминокислоты , устойчивые к ультрафиолетовому излучению , с использованием производного глицерина.поглощать УФ-излучение и позволять им лучше адаптироваться к более высоким температурам воды. В случае ультрафиолетового или термического повреждения, если и когда произойдет восстановление, это увеличит вероятность выживания хозяина и симбионта. Это приводит к идее, что с эволюционной точки зрения клада А более устойчива к ультрафиолетовому излучению и термически, чем другие клады. ^[64]

Клады B и C чаще встречаются в более глубоких водах, что может объяснить их более высокую уязвимость к повышенным температурам. Наземные растения, которые получают меньше солнечного света из-за того, что они находятся в подлеске, аналогичны кладам B, C и D. Поскольку клады B - D находятся на более глубоких глубинах, им требуется повышенная скорость поглощения света, чтобы иметь возможность синтезировать столько же энергии. . Обладая повышенным уровнем поглощения в УФ-диапазоне, эти филотипы более склонны к обесцвечиванию кораллов по сравнению с мелкой кладой A.

Обнаружено, что кладка D устойчива к высоким температурам и имеет более высокую выживаемость, чем клады B и C во время современных мероприятий по отбеливанию . ^[64]

Скелет

Рифы растут по мере того, как полипы и другие организмы откладывают карбонат кальция, ^{[65] [66]} основу кораллов, в виде скелетной структуры под собой и вокруг себя, толкая верхушку коралла вверх и наружу. ^[67] Волны, пасущиеся рыбы (например, рыбы-попугаи ), морские ежи , губки и другие силы и организмы действуют как биоэродеры , разбивая скелеты кораллов на фрагменты, которые оседают в пространствах в структуре рифа или образуют песчаное дно в связанных рифовых лагунах.

Типичные формы для коралловых видов названы их сходство с наземными объектами , такие как сморщенные мозги , капусты, столешницы , рога , проволочными жилы и столбы . Эти формы могут зависеть от жизненного цикла коралла, например, от воздействия света и волн ^[68], а также от таких событий, как разрушения. ^[69]

Размножение

Кораллы размножаются половым и бесполым путем. Отдельный полип в течение своей жизни использует оба репродуктивных режима. Кораллы размножаются половым путем путем внутреннего или внешнего оплодотворения. Репродуктивные клетки находятся на брыжейках , мембранах, исходящих внутрь от слоя ткани, выстилающего полость желудка. Некоторые зрелые взрослые кораллы гермафродиты; другие - исключительно мужчины или женщины. Некоторые виды меняют пол по мере роста.

Оплодотворенные изнутри яйца развиваются в полипе в течение от нескольких дней до недель. Последующее развитие дает крошечную личинку , известную как планула . Оплодотворенные извне икринки развиваются во время синхронного нереста. Полипы, пересекающие риф, одновременно массово выпускают в воду яйца и сперму. Спаун рассредоточен по большой площади. Время нереста зависит от времени года, температуры воды, а также от приливных и лунных циклов. Нерест наиболее успешен, если разница между приливом и отливом незначительна.. Чем меньше движется вода, тем больше шансов на внесение удобрений. Идеальное время приходится на весну. Выход яиц или планул обычно происходит ночью и иногда совпадает с фазой лунного цикла (от трех до шести дней после полнолуния). Период от выпуска до заселения длится всего несколько дней, но некоторые планулы могут выжить на плаву несколько недель. Во время этого процесса личинки могут использовать несколько разных сигналов, чтобы найти подходящее место для поселения. На больших расстояниях звуки от существующих рифов, вероятно, важны ^{[70], в} то время как на коротких расстояниях важны химические соединения. ^[71] Личинки уязвимы для хищников и условий окружающей среды. Несколько счастливчиков, которые успешно прикрепляются к субстрату, соревнуются за пищу и пространство. ^{[цитата необходима ]}

Другие строители рифов

Кораллы - самые потрясающие строители рифов. Однако многие другие организмы, живущие в рифовом сообществе, вносят карбонат кальция в скелет так же, как кораллы. К ним относятся коралловые водоросли и некоторые губки . ^[72] Рифы всегда строятся объединенными усилиями этих разных типов , при этом разные организмы возглавляют строительство рифов в разные геологические периоды . ^{[ необходима цитата ]}

Коралловые водоросли

Коралловые водоросли вносят важный вклад в структуру рифов. Хотя скорость их отложения минералов намного ниже, чем у кораллов, они более терпимы к грубому воздействию волн и, таким образом, помогают создать защитную корку над теми частями рифа, которые подвергаются наибольшим воздействиям волн, например, перед рифом. открытый океан. Они также укрепляют структуру рифа, откладывая пласты известняка на поверхность рифа. ^{[ необходима цитата ]}

Губки

« Склерогубка » - это описательное название всех Porifera, которые строят рифы . В начале периода кембрия , археоциаты Губки были первыми в мире Рифообразующие организмы, и губки были единственными рифостроителями до тех пор , ордовика . Склеропонжи по- прежнему помогают кораллам строить современные рифы, но, как и коралловые водоросли, растут намного медленнее, чем кораллы, и их вклад (обычно) незначительный. ^{[ необходима цитата ]}

В северной части Тихого океана облачные губки по- прежнему создают глубоководные минеральные структуры без кораллов, хотя эти структуры не различимы с поверхности, как тропические рифы. Это единственные сохранившиеся организмы, которые, как известно, строят рифовые структуры в холодной воде. ^{[ необходима цитата ]}

Галерея рифообразующих кораллов

• Флуоресцентный коралл ^[73]

• Мозговой коралл

• Коралл оленьего рога

• Спиральная проволока коралловая

• Столб коралловый

• Грибной коралл

• Коралловый лабиринт

• Черный коралл

• Коралловые водоросли

Парадокс дарвина

В книге «Структура и распространение коралловых рифов» , опубликованной в 1842 году, Дарвин описал, как коралловые рифы были обнаружены в некоторых тропических районах, но не в других, без очевидной причины. Самые большие и сильные кораллы росли в тех частях рифа, которые подвергались сильнейшему воздействию прибоя, а кораллы были ослаблены или отсутствовали там, где накапливались рыхлые отложения. ^[75]

Тропические воды содержат мало питательных веществ ^[76], но коралловые рифы могут процветать как «оазис в пустыне». ^[77] Это привело к загадке экосистемы, иногда называемой «парадоксом Дарвина»: «Как такое высокое производство может процветать в таких бедных питательными веществами условиях?» ^{[78] [79] [80]}

Коралловые рифы поддерживают более четверти всех морских видов. Это разнообразие приводит к возникновению сложных пищевых цепочек , когда крупные хищные рыбы поедают более мелких кормовых рыб, которые поедают еще меньший зоопланктон, и так далее. Однако все пищевые сети в конечном итоге зависят от растений , которые являются основными производителями . Коралловые рифы обычно производят 5–10 граммов углерода на квадратный метр биомассы в день (гКл · м ⁻² · сутки ⁻¹ ) . ^{[81] [82]}

Одна из причин необычной прозрачности тропических вод - недостаток питательных веществ и дрейфующий планктон . Кроме того, в тропиках солнце светит круглый год, нагревая поверхностный слой, делая его менее плотным, чем подповерхностные слои. Более теплая вода отделяется от более глубокой и холодной воды устойчивым термоклином , где температура быстро меняется. Это удерживает теплые поверхностные воды над более прохладными более глубокими водами. В большинстве частей океана обмен между этими слоями невелик. Организмы, которые умирают в водной среде, обычно опускаются на дно, где они разлагаются, выделяя питательные вещества в виде азота (N), фосфора (P) и калия.(К). Эти питательные вещества необходимы для роста растений, но в тропиках они не возвращаются напрямую на поверхность. ^{[ необходима цитата ]}

Растения составляют основу пищевой цепочки и для роста нуждаются в солнечном свете и питательных веществах. В океане эти растения представляют собой в основном микроскопический фитопланктон, который дрейфует в толще воды . Им нужен солнечный свет для фотосинтеза , который способствует фиксации углерода , поэтому они встречаются только относительно близко к поверхности, но им также нужны питательные вещества. Фитопланктон быстро использует питательные вещества в поверхностных водах, а в тропиках эти питательные вещества обычно не заменяются из-за термоклина . ^[83]

Пояснения

Лагуны вокруг коралловых рифов заполняются материалом, выветренным с рифа и острова. Они становятся убежищем для морских обитателей, обеспечивая защиту от волн и штормов.

Что наиболее важно, рифы перерабатывают питательные вещества, чего в открытом океане происходит гораздо меньше. В коралловых рифах и лагунах продуценты включают фитопланктон, а также водоросли и коралловые водоросли, особенно мелкие виды, называемые дерновыми водорослями, которые передают питательные вещества кораллам. ^[84] Фитопланктон составляет основу пищевой цепи и поедается рыбой и ракообразными. Переработка снижает количество питательных веществ, необходимых в целом для поддержки сообщества. ^[62]

Кораллы также поглощают питательные вещества, в том числе неорганический азот и фосфор, непосредственно из воды. Многие кораллы по ночам вытягивают щупальца, чтобы поймать зоопланктон, который проходит поблизости. Зоопланктон обеспечивает полип азотом, и полип разделяет часть азота с зооксантеллами, которым также необходим этот элемент. ^[84]

Губки обитают в расщелинах рифов. Они являются эффективными фильтраторами , и в Красном море они потребляют около 60% попутного фитопланктона. Губки в конечном итоге выделяют питательные вещества в той форме, которую могут использовать кораллы. ^[85]

Шероховатость поверхности кораллов - ключ к выживанию кораллов в волнующейся воде. Обычно затопленный объект окружает пограничный слой неподвижной воды, который действует как барьер. Волны, разбивающиеся о чрезвычайно неровные края кораллов, нарушают пограничный слой, позволяя кораллам проходить через питательные вещества. Таким образом, турбулентная вода способствует росту рифов. Без доступа к питательным веществам, приносимым шероховатой поверхностью кораллов, даже самой эффективной переработки было бы недостаточно. ^[86]

Глубокая, богатая питательными веществами вода, попадающая в коралловые рифы в результате отдельных явлений, может оказывать значительное влияние на температуру и питательные системы. ^{[87] [88]} Это движение воды нарушает относительно стабильный термоклин, который обычно существует между теплым мелководьем и более глубокой и холодной водой. Температурные режимы коралловых рифов на Багамских островах и во Флориде сильно различаются: от минут до времен года и пространственных масштабов на глубине. ^[89]

Вода может проходить через коралловые рифы по-разному, включая кольца течений, поверхностные волны, внутренние волны и приливные изменения. ^{[87] [90] [91] [92]} Движение обычно создается приливами и ветром. Поскольку приливы взаимодействуют с различной батиметрией, а ветер смешивается с поверхностными водами, создаются внутренние волны. Внутренняя волна - это гравитационная волна, которая движется вдоль стратификации плотности в океане. Когда водяной пакет встречается с другой плотностью, он колеблется и создает внутренние волны. ^[93] Хотя внутренние волны обычно имеют более низкую частоту, чем поверхностные волны, они часто образуются как одна волна, которая разбивается на несколько волн, когда она ударяется по склону и движется вверх. ^[94]Этот вертикальный распад внутренних волн вызывает значительное диапикнальное перемешивание и турбулентность. ^{[95] [96]} Внутренние волны могут действовать как питательные насосы, вынося планктон и холодную воду, богатую питательными веществами, на поверхность. ^{[87] [92] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105]}

Неравномерная структура, характерная для батиметрии коралловых рифов, может улучшить перемешивание и привести к образованию карманов с более прохладной водой и различным содержанием питательных веществ. ^[106] Прибытие прохладной, богатой питательными веществами воды из глубины из-за внутренних волн и приливных боров было связано со скоростью роста питающих взвесей и бентосных водорослей ^{[92] [105] [107],} а также планктона и личинок. ^{[92] [108]} морские водоросли Codium isthmocladum реагирует на глубоководных источников питательных веществ , потому что их ткани имеют различные концентрации питательных веществ , зависящих от глубины. ^[105] Скопления яиц, личинок и планктона на рифах реагируют на проникновение в глубину. ^[99]Точно так же, когда внутренние волны и каналы движутся вертикально, живущие на поверхности личиночные организмы переносятся к берегу. ^[108] Это имеет важное биологическое значение для каскадных эффектов пищевых цепей в экосистемах коралловых рифов и может дать еще один ключ к раскрытию парадокса.

Цианобактерии обеспечивают растворимые нитраты за счет азотфиксации . ^[109]

Коралловые рифы часто зависят от окружающей среды обитания, такой как луга морских водорослей и мангровые леса , для получения питательных веществ. Водоросли и мангровые заросли являются источником мертвых растений и животных, богатых азотом, и служат пищей для рыб и животных с рифа, поставляя древесину и растительность. Рифы, в свою очередь, защищают мангровые заросли и водоросли от волн и образуют отложения, в которых могут укореняться мангровые деревья и водоросли. ^[52]

Биоразнообразие

Коралловые рифы образуют одни из самых продуктивных экосистем в мире, обеспечивая сложные и разнообразные морские среды обитания, которые поддерживают широкий спектр других организмов. ^{[110] [111]} Окантовочные рифы чуть ниже уровня отлива имеют взаимовыгодные отношения с мангровыми лесами на уровне прилива и лугами из морской травы между ними: рифы защищают мангровые заросли и водоросли от сильных течений и волн, которые могут повредить их или разрушить отложения, в которых они коренятся, а мангровые заросли и морская трава защищают кораллы от большого притока ила , пресной воды и загрязняющих веществ. Такой уровень разнообразия окружающей среды приносит пользу многим животным коралловых рифов, которые, например, могут кормиться морской травой и использовать рифы для защиты или размножения. ^[112]

Рифы являются домом для множества животных, в том числе рыб, морских птиц , губок , книдарий (включая некоторые виды кораллов и медуз ), червей , ракообразных (включая креветок , креветок-чистильщиков , колючих омаров и крабов ), моллюсков (включая головоногих моллюсков ), иглокожие (в том числе морские звезды , морские ежи и морские огурцы ), морские сквирты , морские черепахи и морские змеи. Помимо человека, на коралловых рифах редко встречаются млекопитающие , главным исключением являются китообразные, такие как дельфины . Некоторые виды питаются непосредственно кораллами, а другие питаются водорослями на рифе. ^{[4] [84]} Биомасса рифов положительно связана с разнообразием видов. ^[113]

В одних и тех же укрытиях на рифе могут регулярно проживать разные виды в разное время суток. Nighttime хищники , такие как кардинал и SquirrelFish скрывается в течение дня, в то время как ласточки , хирурговая , спинорог , наполеон и попугаи скрыть от угрей и акул . ^{[27] : 49}

Большое количество и разнообразие укрытий в коралловых рифах, то есть убежищ , являются наиболее важным фактором, обуславливающим большое разнообразие и высокую биомассу организмов в коралловых рифах. ^{[114] [115]}

Водоросли

Рифы постоянно подвергаются риску вторжения водорослей. Чрезмерный вылов рыбы и избыток питательных веществ с берега могут позволить водорослям вытеснить конкуренцию и убить кораллы. ^{[116] [117]} Повышенный уровень питательных веществ может быть результатом сброса сточных вод или химических удобрений. Сток может нести азот и фосфор, которые способствуют избыточному росту водорослей. Иногда водоросли могут побеждать кораллы за пространство. Затем водоросли могут задушить коралл, уменьшив доступ кислорода к рифу. ^[118] Пониженный уровень кислорода может замедлить скорость кальцификации, ослабляя коралл и делая его более восприимчивым к болезням и деградации. ^[119] Водоросли населяют большой процент обследованных коралловых участков. ^[120] Популяция водорослей состоит издерновые водоросли , кораллиновые водоросли и макроводоросли . Некоторые морские ежи (например, Diadema antillarum ) поедают эти водоросли и, таким образом, могут снизить риск вторжения водорослей.

Губки

Губки необходимы для функционирования этой системы кораллового рифа. Водоросли и кораллы коралловых рифов производят органический материал. Он фильтруется через губки, которые превращают этот органический материал в мелкие частицы, которые, в свою очередь, поглощаются водорослями и кораллами. ^[121]

Рыбы

Коралловые рифы населяют более 4000 видов рыб. ^[4] Причины такого разнообразия остаются неясными. Гипотезы включают в себя «лотерею», в которой первый (счастливый победитель) рекрут на территории обычно способен защитить ее от опоздавших, «конкуренцию», в которой взрослые соревнуются за территорию, а менее конкурентоспособные виды должны иметь возможность выжить на ней. более бедная среда обитания и «хищничество», при котором размер популяции является функцией смертности рыбоядных после поселения. ^[122] Здоровые рифы могут давать до 35 тонн рыбы на квадратный километр в год, но поврежденные рифы производят гораздо меньше. ^[123]

Беспозвоночные

Морские ежи, Dotidae и морские слизни питаются водорослями. Некоторые виды морских ежей, такие как Diadema antillarum , могут играть ключевую роль в предотвращении выхода водорослей за пределы рифов. ^[124] Исследователи изучают возможности использования местных ежей-собирателей, Tripneustes gratilla , в качестве агентов биоконтроля для смягчения распространения инвазивных видов водорослей на коралловых рифах. ^{[125] [126]} Голожаберные и морские анемоны поедают губки.

Ряд беспозвоночных, вместе называемых «криптофауной», населяют сам скелетный субстрат кораллов, либо проникая в скелеты (в процессе биоэрозии ), либо живя в уже существующих пустотах и ​​трещинах. Среди животных, проникающих в скалу, - губки, двустворчатые моллюски и сипункулы . На рифе обитают многие другие виды, в частности ракообразные и многощетинковые черви. ^[55]

Морские птицы

Системы коралловых рифов представляют собой важные среды обитания для видов морских птиц , некоторые из которых находятся под угрозой исчезновения. Например, на атолле Мидуэй на Гавайях обитает около трех миллионов морских птиц, в том числе две трети (1,5 миллиона) мировой популяции лайсанского альбатроса и одна треть мировой популяции черноногих альбатросов . ^[127] У каждого вида морских птиц есть определенные участки на атолле, где они гнездятся. Всего на Мидуэе обитает 17 видов морских птиц. Короткохвостый альбатрос является редчайшим, с менее чем 2200 выжившими после чрезмерной охоты пера в конце 19 - го века. ^[128]

Другой

Морские змеи питаются исключительно рыбой и ее икрой. ^{[129] [130] [131]} Морские птицы, такие как цапли , олуши , пеликаны и олухи , питаются рифовой рыбой. Некоторые наземные рептилии периодически ассоциируются с рифами, например, варан , морской крокодил и полуводные змеи, такие как Laticauda colubrina . Морские черепахи , особенно морские черепахи-ястребиные , питаются губками. ^{[132] [133] [134]}

• Стайная рифовая рыба

• Карибский рифовый кальмар

• Полосатые коралловые креветки

• Белоперая рифовая акула

• Зеленая черепаха

• Гигантский моллюск

• Мягкий коралл, чашевидный коралл, губки и асцидии

• Полосатый морской крайт

• Панцирь Latiaxis wormaldi , коралловой улитки

Экосистемные услуги

Коралловые рифы предоставляют экосистемные услуги для туризма, рыболовства и защиты береговой линии. Глобальная экономическая ценность коралловых рифов, по оценкам, составляет от US $ 29,8 млрд ^[8] и 375 млрд $ в год. ^[9] Около 500 миллионов человек пользуются экосистемными услугами, обеспечиваемыми коралловыми рифами. ^[135]

Экономические затраты на уничтожение одного километра коралловых рифов за 25-летний период оцениваются примерно в 137–1 200 000 долларов. ^[136]

Чтобы улучшить управление прибрежными коралловыми рифами, Институт мировых ресурсов (WRI) разработал и опубликовал инструменты для расчета стоимости связанных с коралловыми рифами туризма, защиты береговой линии и рыболовства в партнерстве с пятью странами Карибского бассейна. По состоянию на апрель 2011 года опубликованные рабочие документы касались Сент-Люсии , Тобаго , Белиза и Доминиканской Республики . WRI «удостоверился, что результаты исследования поддерживают улучшенную прибрежную политику и планирование управления». ^[137] Исследование Белиза оценило стоимость услуг, связанных с рифами и мангровыми деревьями, в 395–559 миллионов долларов в год. ^[138]

По данным Саркиса и др. (2010) , коралловые рифы Бермудских островов обеспечивают острову экономические выгоды на сумму в среднем 722 миллиона долларов в год, исходя из шести ключевых экосистемных услуг . ^[139]

Защита береговой линии

Коралловые рифы защищают береговую линию, поглощая энергию волн, и многие небольшие острова не существовали бы без рифов. Коралловые рифы могут снизить энергию волн на 97%, помогая предотвратить человеческие жертвы и материальный ущерб. Береговые линии, защищенные коралловыми рифами, также более устойчивы к эрозии, чем те, которые отсутствуют. Рифы могут ослаблять волны так же или лучше, чем искусственные сооружения, предназначенные для защиты побережья, такие как волнорезы. ^[140]По оценкам, 197 миллионов человек, которые живут как ниже 10 м над уровнем моря, так и в пределах 50 км от рифов, соответственно, могут получить выгоду от рифов для снижения риска. Восстановление рифов значительно дешевле, чем строительство искусственных волноломов в тропических условиях. Ожидаемый ущерб от наводнения удвоится, а затраты от частых штормов утроятся без самого верхнего метра рифов. Для 100-летних штормов ущерб от наводнения увеличился бы на 91% до 272 миллиардов долларов США без верхнего счетчика. ^[141]

Рыболовство

Ежегодно с коралловых рифов вылавливают около шести миллионов тонн рыбы. У хорошо ухоженных рифов средний годовой улов составляет 15 тонн морепродуктов на квадратный километр. Один только промысел коралловых рифов в Юго-Восточной Азии приносит около 2,4 млрд долларов в год из морепродуктов. ^[136]

Угрозы

С момента своего появления 485 миллионов лет назад коралловые рифы столкнулись со многими угрозами, включая болезни, ^[143] хищничество, ^[144] инвазивные виды, биоэрозию , вызванную выпасом рыб, ^[145] цветение водорослей , геологические опасности и недавнюю деятельность человека.

Это включает добычу кораллов, донное траление , ^[146] и рытье каналов и доступов в острова и бухты, все из которых может повредить морские экосистемы , если не сделано на устойчивой основе . Другие локальные угрозы включают взрывной лов , перелов , вылов кораллов ^[147] и загрязнение морской среды , включая использование запрещенного противообрастающего биоцида трибутилолова ; хотя эта деятельность отсутствует в развитых странах, эта деятельность продолжается в местах с незначительной защитой окружающей среды или слабым соблюдением нормативных требований. ^{[148] [149] [150]}Химические вещества в солнцезащитных кремах могут вызывать скрытые вирусные инфекции у зооксантелл ^[11] и влиять на репродуктивную функцию. ^[151] Однако было показано, что концентрация туристической деятельности через морские платформы ограничивает распространение болезней кораллов среди туристов. ^[152]

Выбросы парниковых газов представляют более широкую угрозу из-за повышения температуры моря и уровня моря ^[153], хотя кораллы адаптируют свои кальцифицирующие жидкости к изменениям pH морской воды и уровня карбонатов и не подвергаются прямой угрозе подкисления океана . ^[154] Вулканическое и техногенное аэрозольное загрязнение может влиять на региональную температуру поверхности моря. ^[155]

В 2011 году два исследователя предположили, что «современные морские беспозвоночные сталкиваются с такими же синергетическими эффектами нескольких стрессоров», которые имели место во время конца пермского вымирания , и что роды «с плохо защищенной физиологией дыхания и известковыми раковинами», такие как кораллы, были особенно уязвимы. . ^{[156] [157] [158]}

Кораллы реагируют на стресс «обесцвечиванием» или изгнанием своих красочных зооксантеллярных эндосимбионтов . Кораллы с зооксантеллами Clade C обычно уязвимы к обесцвечиванию под воздействием тепла, тогда как кораллы с более выносливыми Clade A или D обычно устойчивы ^[159], как и более жесткие кораллы, такие как Porites и Montipora . ^[160]

Каждые 4-7 лет, в Эль - Ниее событие вызывают некоторые рифы с термочувствительными кораллами отбеливателя, ^[161] с особенно широко распространенными в 1998 отбеливания и 2010 ^{[162] [163]} Тем не менее, рифы , что опыт тяжелых обесцвечиваний становятся резистентными к будущему отбеливанию под воздействием тепла, ^{[164] [165] [160]} из-за быстрого выбора направления . ^[165] Подобная быстрая адаптация может защитить коралловые рифы от глобального потепления. ^[166]

Крупномасштабное систематическое исследование кораллового сообщества острова Джарвис , которое пережило десять совпадающих с Эль-Ниньо событий обесцвечивания кораллов с 1960 по 2016 год, показало, что риф почти полностью восстановился после тяжелых событий. ^[161]

Защита

Морские охраняемые районы (МОР) - это районы, определенные потому, что они обеспечивают различные виды защиты океанов и / или устьев рек. Они призваны способствовать ответственному управлению рыболовством и защите среды обитания . МОР могут также включать социальные и биологические цели, включая восстановление рифов, эстетику, биоразнообразие и экономические выгоды.

Эффективность МОР до сих пор обсуждается. Например, исследование успешности небольшого количества МОР в Индонезии , Филиппинах и Папуа-Новой Гвинее не обнаружило существенных различий между МОР и незащищенными участками. ^{[167] [168]} Кроме того, в некоторых случаях они могут вызвать локальный конфликт из-за недостаточного участия сообщества, противоречий во взглядах правительства и рыболовства, эффективности района и финансирования. ^[169] В некоторых ситуациях, например, в охраняемой зоне островов Феникс , МОР приносят доход местным жителям. Уровень дохода аналогичен доходу, который они получали бы без контроля. ^[170]В целом, похоже, что MPA могут обеспечить защиту местных коралловых рифов, но для этого требуются четкое управление и достаточные средства.

В Карибских коралловых рифах - Отчет о состоянии за 1970–2012 годы говорится, что сокращение количества кораллов может быть уменьшено или даже обращено вспять. Для этого необходимо прекратить чрезмерный вылов рыбы , особенно лов рыбы ключевых видов коралловых рифов , таких как рыба-попугай . Также следует уменьшить прямое воздействие человека на коралловые рифы и свести к минимуму приток сточных вод . Меры по достижению этого могут включать ограничение прибрежных поселений, развития и туризма . Отчет показывает, что более здоровые рифы в Карибском бассейне - это рифы с большими и здоровыми популяциями рыб-попугаев. Это происходит в странах, где охраняется рыба-попугай и другие виды рыб, например, морские ежи . Они также часто запрещают отлов рыбы.и подводная охота . Вместе эти меры помогают создавать «устойчивые рифы». ^{[171] [172]}

Защита сетей разнообразных и здоровых рифов, а не только климатических рефугиумов , помогает обеспечить наибольшие шансы на генетическое разнообразие , которое имеет решающее значение для адаптации кораллов к новому климату. ^[173] Различные методы сохранения, применяемые в морских и наземных экосистемах, находящихся под угрозой, делают адаптацию кораллов более вероятной и эффективной. ^[173]

Назначение рифа биосферным заповедником , морским парком , национальным памятником или объектом всемирного наследия может обеспечить защиту. Например, барьерный риф Белиза, Сиан-Каан , Галапагосские острова, Большой Барьерный риф , остров Хендерсон , Палау и морской национальный памятник Папаханаумокуакеа являются объектами всемирного наследия. ^[174]

В Австралии Большой Барьерный риф находится под защитой Управления морского парка Большого Барьерного рифа и является предметом многих законодательных актов, включая план действий по сохранению биоразнообразия. ^[175] Австралия составила План действий по обеспечению устойчивости коралловых рифов. Этот план состоит из стратегий адаптивного управления , включая сокращение углеродного следа. План повышения осведомленности общественности предусматривает просвещение о «тропических лесах моря» и о том, как люди могут сократить выбросы углерода. ^[176]

Жители острова Ахус, провинция Манус , Папуа-Новая Гвинея , следовали давней практике ограничения рыболовства в шести районах своей рифовой лагуны. Их культурные традиции позволяют ловить рыбу на удочку, но не ловят сетью или копьем . Обе биомассы и отдельные рыбы размеров значительно больше , чем в тех местах , где неограниченные рыбалка. ^{[177] [178]}

Повышенные уровни CO ₂ в атмосфере способствуют подкислению океана, что, в свою очередь, наносит ущерб коралловым рифам. Чтобы помочь в борьбе с закислением океана, несколько стран приняли законы по сокращению выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ. Многие законы о землепользовании направлены на сокращение выбросов CO _{2 за} счет ограничения обезлесения. Обезлесение может привести к высвобождению значительного количества CO ₂ без связывания в результате активных последующих программ лесного хозяйства. Обезлесение также может вызвать эрозию, которая впадает в океан, способствуя подкислению океана. Стимулы используются для сокращения миль, пройденных транспортными средствами, что снижает выбросы углерода в атмосферу, тем самым уменьшая количество растворенного CO _2.В океане. Правительства штатов и федеральное правительство также регулируют деятельность на земле, которая влияет на прибрежную эрозию. ^[179] Передовые спутниковые технологии позволяют отслеживать состояние рифов. ^[180]

Закон Соединенных Штатов о чистой воде требует от правительств штатов контролировать и ограничивать сток загрязненной воды.

Реставрация

Восстановление коралловых рифов приобрело известность за последние несколько десятилетий из-за беспрецедентного вымирания рифов по всей планете. Стрессовые факторы кораллов могут включать загрязнение, повышение температуры океана, экстремальные погодные явления и перелов. С ухудшением состояния глобальных рифов, рыбные питомники, биоразнообразие, прибрежное развитие и средства к существованию, а также природная красота находятся под угрозой. К счастью, в 1970-1980-х годах исследователи взяли на себя обязательство разработать новую область - восстановление кораллов ^[181].

Коралловое разведение

Аквакультура кораллов , также известная как разведение кораллов или коралловое садоводство, является многообещающим инструментом для восстановления коралловых рифов. ^{[182] [183] [184]} Процесс «озеленения» позволяет избежать ранних стадий роста кораллов, когда они подвергаются наибольшему риску смерти. Семена кораллов выращивают в питомниках, а затем пересаживают на риф. ^[185] Кораллы выращивают фермеры, занимающиеся выращиванием кораллов, чьи интересы варьируются от сохранения рифов до увеличения доходов. Благодаря прямолинейному процессу и значительным доказательствам того, что методика оказывает значительное влияние на рост коралловых рифов, коралловые питомники стали наиболее распространенным и, возможно, самым эффективным методом восстановления кораллов. ^[186]

Коралловые сады используют естественную способность кораллов к фрагментации и продолжению роста, если фрагменты способны закрепиться на новых субстратах. Впервые этот метод был опробован Барухом Ринкевичем ^[187] в 1995 г. и в то время оказался успешным. По сегодняшним меркам коралловое земледелие превратилось во множество различных форм, но все же преследует те же цели выращивания кораллов. Следовательно, коралловое земледелие быстро заменило ранее использовавшиеся методы трансплантации или физическое перемещение частей или целых колоний кораллов на новую территорию. ^[186]Трансплантация имела успех в прошлом, и десятилетия экспериментов привели к высокому успеху и выживаемости. Однако этот метод по-прежнему требует удаления кораллов с существующих рифов. Учитывая текущее состояние подводных камней, этого метода следует по возможности избегать. Спасение здоровых кораллов от разрушающихся субстратов или рифов, которые обречены на обрушение, может быть основным преимуществом использования трансплантации.

Коралловые сады обычно принимают безопасные формы, куда бы вы ни пошли. Он начинается с создания питомника, где операторы могут наблюдать за фрагментами кораллов и ухаживать за ними. ^[186] Само собой разумеется, что питомники должны быть созданы в областях, которые будут максимизировать рост и минимизировать смертность. Плавающие коралловые деревья или даже аквариумы - это возможные места, где могут расти кораллы. После определения местоположения можно приступать к сбору и выращиванию.

Основным преимуществом использования коралловых ферм является снижение смертности полипов и молоди. Устраняя хищников и препятствия для вербовки, кораллы могут беспрепятственно созревать. Однако питомники не могут остановить воздействие климатических стрессов. Повышение температуры или ураганы по-прежнему могут нарушить работу питомниковых кораллов или даже убить их.

Создание подложек

Попытки увеличить размер и количество коралловых рифов обычно включают подачу субстрата, чтобы больше кораллов могло найти дом. Материалы основания включают выброшенные автомобильные покрышки, затопленные корабли, вагоны метро и формованный бетон, например, рифовые шары . Рифы растут без посторонней помощи на морских сооружениях, таких как нефтяные вышки . В крупных реставрационных проектах размноженный герматипный коралл на субстрате можно закрепить металлическими штифтами, суперклеем или миллипутником . Иголкой и ниткой можно также прикрепить коралл A-hermatype к субстрату.

Biorock - это субстрат, производимый с помощью запатентованного процесса, который пропускает электрические токи низкого напряжения через морскую воду, вызывая осаждение растворенных минералов на стальные конструкции. Получающийся в результате белый карбонат ( арагонит ) - это тот же минерал, из которого состоят естественные коралловые рифы. Кораллы быстро колонизируются и растут на этих покрытых оболочкой структурах. Электрические токи также ускоряют образование и рост как химических известняковых пород, так и скелетов кораллов и других организмов, содержащих раковины, таких как устрицы. Близость анода и катода обеспечивает высокий pHсреда, которая подавляет рост конкурирующих нитчатых и мясистых водорослей. Повышенные темпы роста полностью зависят от аккреционной активности. Под действием электрического поля кораллы увеличивают скорость роста, размер и плотность.

Простого наличия множества структур на дне океана недостаточно для образования коралловых рифов. В проектах восстановления необходимо учитывать сложность субстратов, которые они создают для будущих рифов. Исследователи провели эксперимент около острова Тикао на Филиппинах в 2013 году ^{[188], в ходе} которого несколько субстратов различной сложности были заложены в близлежащие деградировавшие рифы. Большая сложность состояла из участков, на которых были искусственные субстраты из гладких и грубых пород с окружающим забором, средние состояли только из искусственных субстратов, а маленькие не имели ни изгороди, ни субстратов. Через месяц исследователи обнаружили положительную корреляцию между сложностью структуры и скоростью пополнения личинок. ^[188]Средняя сложность показала лучшие результаты с личинками, предпочитающими грубые камни гладким. По прошествии года исследования исследователи посетили это место и обнаружили, что многие из них могут поддерживать местное рыболовство. Они пришли к выводу, что восстановление рифов может быть рентабельным и принесет долгосрочные выгоды, если они будут защищены и поддерживаться. ^[188]

Переезд

Одно тематическое исследование по восстановлению коралловых рифов было проведено на острове Оаху на Гавайях . Гавайский университет работает коралловый риф оценку и мониторинг и программы по помощи Relocate и восстановление коралловых рифов на Гавайях. Лодочный канал от острова Оаху до Гавайского института морской биологии на Кокосовом острове был переполнен коралловыми рифами. Многие участки коралловых рифов в канале были повреждены в результате прошлых дноуглубительных работ в канале.

Дноуглубительные работы покрывают кораллы песком. Личинки кораллов не могут селиться на песке; они могут строиться только на существующих рифах или совместимых твердых поверхностях, таких как камень или бетон. Из-за этого университет решил перенести часть кораллов. Они пересадили их с помощью водолазов армии США на участок, расположенный относительно близко к каналу. Они отметили незначительное повреждение любой из колоний во время транспортировки, а также отсутствие гибели коралловых рифов на месте пересадки. Прикрепив коралл к месту пересадки, они обнаружили, что коралл, помещенный на твердую скалу, хорошо растет, в том числе на проводах, прикрепляющих кораллы к месту.

В процессе трансплантации не было замечено воздействия на окружающую среду, количество рекреационных мероприятий не уменьшилось, а живописные территории не пострадали.

В качестве альтернативы пересадке самих кораллов, молодь рыб также может быть поощрена к переселению на существующие коралловые рифы с помощью слуховой симуляции. Было обнаружено, что на поврежденных участках Большого Барьерного рифа громкоговорители, воспроизводящие записи здоровой среды рифа, привлекают рыбу в два раза чаще, чем эквивалентные участки, где не воспроизводится звук, а также увеличивают биоразнообразие видов на 50%.

Термостойкие симбионты

Другой возможностью восстановления кораллов является генная терапия: прививка кораллов генетически модифицированными бактериями или естественными термостойкими разновидностями коралловых симбиотов может позволить выращивать кораллы, более устойчивые к изменению климата и другим угрозам. ^[189] Потепление океанов заставляет кораллы адаптироваться к беспрецедентным температурам. Те, кто не переносит повышенных температур, испытают обесцвечивание кораллов и, в конечном итоге, их гибель. Уже проводятся исследования, направленные на создание генетически модифицированных кораллов, способных противостоять потеплению океана. Мадлен Дж. Х. ван Оппен, Джеймс К. Оливер, Холли М. Патнэм и Рут Д. Гейтс описали четыре различных способа, которые постепенно усиливают вмешательство человека в генетическую модификацию кораллов. ^[190] Эти методы направлены на изменение генетики зооксантелл в кораллах, а не на альтернативные варианты.

Первый метод - вызвать акклиматизацию кораллов первого поколения. ^[190] Идея состоит в том, что когда взрослые кораллы и их потомство подвергаются воздействию стрессоров, зооксантеллы претерпевают мутацию. Этот метод основан главным образом на вероятности того, что зооксантеллы приобретут особую особенность, которая позволит им лучше выжить в более теплых водах. Второй метод направлен на определение того, какие виды зооксантелл обитают в коралле, и определение количества каждой зооксантеллы, обитающей в коралле в определенном возрасте. ^[190]Использование зооксантелл из предыдущего метода только повысит вероятность успеха этого метода. Однако на данный момент этот метод применим только к более молодым кораллам, поскольку все предыдущие эксперименты по манипулированию сообществами зооксантелл на более поздних стадиях жизни потерпели неудачу. Третий метод фокусируется на тактике селекционного разведения. ^[190] После отбора кораллы будут выращиваться и подвергаться воздействию смоделированных стрессоров в лаборатории. Последний метод - генетически модифицировать сами зооксантеллы. ^[190]Когда будут получены предпочтительные мутации, генетически модифицированные зооксантеллы будут введены в апосимбиотический поли, и будет получен новый коралл. Этот метод является наиболее трудоемким из четвертого, но исследователи считают, что этот метод следует использовать чаще, и он является наиболее перспективным в генной инженерии для восстановления кораллов.

Инвазивные водоросли

Управление гавайскими коралловыми рифами, затопленными распространением инвазивных водорослей, было двояким: дайверы вручную удаляли инвазивные водоросли с помощью супервысоких барж. Давление выпаса на инвазивные водоросли необходимо было увеличить, чтобы предотвратить повторный рост водорослей. Исследователи обнаружили, что местные ежи-собиратели были подходящими кандидатами на траву для биоконтроля водорослей, чтобы искоренить оставшиеся инвазивные водоросли с рифа. ^[125]

Инвазивные водоросли в рифах Карибского моря

Макроводоросли, или более известные как водоросли, потенциально могут вызвать обрушение рифов, потому что они могут вытеснить многие виды кораллов. Макроводоросли могут разрастаться на кораллах, затенять, блокировать набор, выделять биохимические вещества, которые могут препятствовать нересту, и потенциально образовывать бактерии, вредные для кораллов. ^{[191] [192]} Исторически рост водорослей контролировался растительноядными рыбами и морскими ежами. Рыбы-попугаи - яркий пример заботы о рифах. Следовательно, эти два вида могут считаться ключевыми видами для окружающей среды рифов из-за их роли в защите рифов.

До 1980-х годов рифы Ямайки процветали, и за ними хорошо ухаживали, однако все изменилось после того, как в 1980 году произошел ураган Аллен и неизвестная болезнь распространилась по Карибскому региону. В результате этих событий как рифам, так и популяции морских ежей был нанесен огромный ущерб рифам Ямайки и Карибскому морю. Лишь 2% первоначальной популяции морских ежей пережили болезнь. ^[192] Первичные макроводоросли пришли на смену разрушенным рифам, и в конечном итоге более крупные и устойчивые макроводоросли вскоре заняли свое место в качестве доминирующего организма. ^{[192] [193]} Рыбы-попугаи и другие растительноядные рыбы были немногочисленны из-за десятилетий чрезмерного вылова рыбы и прилова в то время. ^[193]Исторически коралловое покрытие ямайского побережья составляло 90%, а в 1990-х годах оно сократилось до 5%. ^[193] В конце концов, кораллы смогли восстановиться в районах, где увеличивалась популяция морских ежей. Морские ежи могли питаться, размножаться и очищать субстрат, оставляя участки для закрепления и созревания коралловых полипов. Однако популяции морских ежей все еще не восстанавливаются так быстро, как предсказывали исследователи, несмотря на высокую плодовитость. ^[192] Неизвестно, сохраняется ли таинственная болезнь по-прежнему и препятствует восстановлению популяций морских ежей. Тем не менее, эти районы медленно восстанавливаются с помощью выпаса морских ежей. Это мероприятие поддерживает идею скорейшего восстановления выращивания и выпуска морских ежей в рифы для предотвращения чрезмерного роста водорослей. ^[194][195]

Микрофрагментация и слияние

В 2014 году Кристофер Пейдж, Эринн Мюллер и Дэвид Воган из Международного центра исследования и восстановления коралловых рифов в Морской лаборатории Моте в Саммерленд-Ки, Флорида, разработали новую технологию под названием «микрофрагментация», в которой они используют специализированную алмазную ленточную пилу для разрежьте кораллы на фрагменты размером 1 см ² вместо 6 см ^2, чтобы ускорить рост мозговых, валунных и звездчатых кораллов. ^[196] Кораллы Orbicella faveolata и Montastraea cavernosa были пересажены на берег Флориды несколькими массивами микрофрагментов. Через два года O. faveolata выросла в 6,5 раза по сравнению с первоначальным размером, в то время как M. cavernosa выросла почти в два раза. ^[196]При обычных условиях обоим кораллам потребовались бы десятилетия, чтобы достичь одинакового размера. Предполагается, что, если бы в начале эксперимента не произошло нападения хищников, размер O. faveolata увеличился бы как минимум в десять раз по сравнению с первоначальным размером. ^[196]Используя этот метод, Морская лаборатория Моте произвела 25 000 кораллов и посадила 10 000 во Флорида-Кис всего за один год. Вскоре после этого они обнаружили, что эти микрофрагменты слились с другими микрофрагментами того же родительского коралла. Как правило, кораллы, не принадлежащие к одному родителю, сражаются и убивают близлежащие кораллы, пытаясь выжить и расшириться. Эта новая технология, известная как «синтез», позволяет выращивать коралловые головы всего за два года вместо обычных 25–75 лет. После слияния риф будет действовать как единый организм, а не как несколько независимых рифов. В настоящее время нет опубликованных исследований этого метода. ^[196]

История

Время максимального развития рифов приходилось на средний кембрий (513–501 млн лет ), девон (416–359 млн лет) и карбон (359–299 млн лет) из-за вымерших кораллов порядка Rugosa и позднего мела (100–66 млн лет) и весь неоген (23 млн лет по настоящее время) благодаря кораллам отряда Scleractinia .

Не все рифы в прошлом были образованы кораллами: рифы в раннем кембрии (542–513 млн лет) возникли из-за известковых водорослей и археоциат (небольшие животные конической формы, вероятно, связанные с губками ), а в позднем меловом периоде (100–66 млн лет). ), когда существовали рифы, образованные группой двустворчатых моллюсков, называемых рудистами ; один из клапанов образовывал основную коническую конструкцию, а другой, гораздо меньший клапан, действовал как колпачок.

Измерения изотопного состава кислорода арагонитового скелета коралловых рифов, таких как Porites , могут указывать на изменения температуры и солености морской поверхности во время роста кораллов. Этот метод часто используется климатологами для определения палеоклимата региона . ^[197]

Смотрите также

• Catlin Seaview Survey
• Перепись коралловых рифов  - полевой проект переписи морской жизни
• Организации коралловых рифов
• Морская биология  - научное исследование организмов, обитающих в океане.
• Губчатый риф
• Псевдоатолл  - остров, который частично или полностью окружает лагуну и не образован из-за проседания или коралловых рифов.

использованная литература

Дальнейшие ссылки

• Защита коралловых рифов: что такое коралловые рифы? . Агентство по охране окружающей среды США.
• ЮНЕП. 2004. Коралловые рифы Южно-Китайского моря. Техническая публикация UNEP / GEF / SCS № 2.
• ЮНЕП. 2007. Демонстрационные места коралловых рифов в Южно-Китайском море. Техническая публикация UNEP / GEF / SCS № 5.
• ЮНЕП, 2007. Национальные отчеты о коралловых рифах в прибрежных водах Южно-Китайского моря. Техническая публикация UNEP / GEF / SCS № 11.

внешние ссылки

Внешний образ
Коралловые рифы: тропические леса моря ORG Образовательные фильмы.

В Wikibook Historical Geology есть страница по теме: Рифы.

Викискладе есть медиафайлы по теме коралловых рифов .

В Wikisource есть текст статьи Британской энциклопедии 1911 года « Коралловые рифы» .

• «Информационный бюллетень о коралловых рифах» . Институт Уайтта. Архивировано из оригинала 9 июня 2015 года . Проверено 8 июня 2015 года .
• Обзор кораллов и коралловых рифов на портале Смитсоновского океана
• О кораллах Австралийский институт морских наук .
• Международная инициатива по коралловым рифам
• Участок долгосрочных экологических исследований коралловых рифов Муреа (Национальный научный фонд США)
• Центр передового опыта ARC по изучению коралловых рифов
• Список коралловых списков NOAA для информации и новостей о коралловых рифах
• Программа NOAA по сохранению коралловых рифов
• Информационная система NOAA по коралловым рифам
• ReefBase: глобальная информационная система по коралловым рифам
• Национальный институт коралловых рифов. Архивировано 23 октября 2012 года в Юго-восточном университете Wayback Machine Nova.
• Совет морских аквариумов
• NCORE Национальный центр исследований коралловых рифов Университета Майами
• Наука и управление коралловыми рифами Южно-Китайского моря и Сиамского залива
• Microdocs : 4 вида структуры рифов и рифов
• Экологическая некоммерческая организация Reef Relief Active Florida, занимающаяся вопросами образования и защиты коралловых рифов
• Global Reef Record - Catlin Seaview Survey рифа, база данных изображений и другой информации
• « Кораллы и коралловые рифы » (из архива). Нэнси Ноултон , iBioSeminars , 2011.
• Семинар Нэнси Ноултон: «Кораллы и коралловые рифы ». Нэнси Ноултон , iBioSeminars , 2011.
• О коралловых рифах Фонд живых рифов, Бермуды
• Карибские коралловые рифы - Отчет о состоянии дел 1970-2012 по МСОП . - Видео на YouTube с репортажем.