Блог

Oct 15, 2023

Пульсирующий мягкий коралл Xenia umbellata демонстрирует высокую устойчивость к потеплению при низких концентрациях нитратов.

Научные отчеты, том 12,

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 16788 (2022) Цитировать эту статью

1493 Доступа

2 цитаты

8 Альтметрика

Подробности о метриках

Эвтрофикация нитратов может отрицательно повлиять на устойчивость твердых кораллов к потеплению, но соответствующие знания о мягких кораллах недостаточны. Таким образом, мы исследовали экофизиологическую реакцию пульсирующего мягкого коралла Xenia umbellata на различные уровни нитратной эвтрофикации (контроль = 0,6, средний = 6, высокий = 37 мкМ нитратов) в лабораторном эксперименте с дополнительным потеплением (от 27,7 до 32,8 °C) от дни с 17 по 37. Эвтрофикация с высоким содержанием нитратов увеличила содержание хлорофилла а в клетках Symbiodiniaceae на 168% и снизила общий фотосинтез на 56%. После дополнительного потепления частота пульсации полипов снижалась на 100% при обеих обработках эвтрофикацией нитратов, а при обработке эвтрофикацией с высоким содержанием нитратов наблюдалась дополнительная потеря полипов на 7% в день и общая смертность фрагментов 26%. Само по себе потепление не повлияло ни на один из исследованных параметров реакции. Эти результаты позволяют предположить, что X. umbellata проявляет устойчивость к потеплению, что может способствовать экологическому доминированию над некоторыми твердыми кораллами по мере повышения температуры океана, хотя в сочетании с нитратной эвтрофикацией возникает явная негативная физиологическая реакция. Таким образом, это исследование подтверждает важность изучения сочетаний глобальных и местных факторов для понимания и управления изменяющимися коралловыми рифами.

Антропогенное накопление углекислого газа (CO2) приводит к избыточному теплу в атмосфере, которое поглощается океаном и в конечном итоге вызывает потепление океана1. В связи с этим в следующем столетии прогнозируется увеличение частоты случаев обесцвечивания кораллов, что оставляет меньше времени на восстановление2. Утрата и повреждение экосистем коралловых рифов имеет серьезные экономические последствия для средств к существованию тех, кто зависит от рыболовства и туризма2.

Обесцвечивание кораллов – это реакция на стресс, которая обычно описывается потерей пигментации симбионтов водорослей, потерей количества клеток-симбионтов водорослей или комбинацией того и другого, что, в свою очередь, изменяет цвет кораллов и представляет собой разрушение симбиоза3,4. Эта реакция на стресс может быть вызвана потеплением морской воды5, которое связано с увеличением производства активных форм кислорода (АФК) водорослевыми симбионтами3 и сдвигами в круговороте питательных веществ между кораллом-хозяином и водорослевым симбионтом6. Пригодность мелководных кораллов зависит от стабильного обмена питательными веществами с их водорослями-симбионтами6 семейства Symbiodiniaceae7. Когда этот симбиоз нарушается, сокращение энергетического баланса организма может повлиять на здоровье кораллов-хозяев и впоследствии привести к увеличению смертности8.

Численность клеток популяций эндосимбиотических водорослей в тканях коралла контролируется за счет ограничения азота (N) кораллом-хозяином8, а концентрированный сброс прибрежных сточных вод может привести к избытку растворенных неорганических питательных веществ, таких как нитрат9, одна из основных форм неорганического азота в кораллах. Объекты воздействия сточных вод10. Теперь ясно, что такая антропогенная эвтрофикация вызывает непропорциональную доступность питательных веществ, что может повлиять на стабильность симбиоза кораллов и водорослей (согласно обзору Морриса и др.11). Избыток N может увеличить пролиферацию клеток-симбионтов водорослей12, но также может увеличить потребность клеток в других питательных веществах, что потенциально может привести к относительному фосфорному (P) голоданию13. Ассимиляция нитрата, в частности, связана с более высокими энергетическими затратами, чем аммоний, в растениях14 и вызывает снижение фотосинтеза у твердых кораллов, в то время как аммоний усиливает фотосинтез15.

Прогнозируемые сценарии потепления океана и усиления неорганической эвтрофикации одновременно затронут большинство прибрежных коралловых рифов во всем мире16. Кроме того, документально подтвержденное сокращение кораллового покрова варьируется в зависимости от региона, что указывает на то, что местные факторы, такие как качество воды, могут играть роль в определении реакции на потепление океана для некоторых таксонов кораллов17,18. Из-за растущего синергетического давления на коралловые рифы исследования, изучающие взаимодействие эвтрофикации и потепления океана, становятся приоритетом9,19. Предыдущие исследования показали, что термическая реакция обесцвечивания может усугубляться в сочетании с местной эвтрофикацией20,21. Синергический эффект потепления и эвтрофикации на кораллы может быть результатом, например, фосфорного голодания9,15, повышенной паразитарной активности водорослевых симбионтов22 или усиления окислительного стресса23. В недавнем обзоре Морриса и др.11 суммировано влияние стресса питательных веществ на кораллы и его влияние на термоустойчивость. Большинство исследований, изучающих влияние температуры и эвтрофикации на кораллы, были сосредоточены на склерактиновых кораллах20, и меньше исследований изучали эти комбинированные эффекты на мягких кораллах24. Сдвиг сообществ от доминирования твердых кораллов к доминированию мягких кораллов наблюдался при различных режимах беспокойства25,26. Таким образом, в будущем мягкие кораллы могут стать более многочисленными на некоторых рифах, что будет иметь последствия для целых экосистем, поскольку мягкие кораллы не обладают экосистемно-инженерными характеристиками твердых кораллов в плане поддержки сообществ рифовых рыб из-за структурной сложности27,28. Тем не менее, Эпштейн и Кингсфорд29 обнаружили увеличение разнообразия рыб с увеличением мягкого, но не твердого кораллового покрова для рифа Большого Барьерного рифа (ББР) и подчеркнули, что мягкие кораллы могут иметь более высокое экологическое значение, чем предполагалось ранее. Знания о процессах, приносящих пользу мягким кораллам в определенных условиях окружающей среды, необходимы для лучшего понимания и прогнозирования будущего состава сообществ коралловых рифов.