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

Новости

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

Apr 03, 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.

 30.6 °C). At the end of the experiment (day 36 at 32.4 °C), pulsation could not be observed under medium or high nitrate eutrophication. Corals exposed to warming alone (LN + W) exhibited no significant reduction in pulsation rates./p> 0.05)./p> 0.05)./p> 6 μM at these exact locations and concentrations of up to 2000 μM TN within the city bay. Nitrate composed on average 41% of TN in wastewater, making it the most common source of anthropogenic N at these sites. For the GBR, Gruber et al.71 reported highest nitrate + nitrite concentrations of 4.8 μM (300 μg L−1) near river mouths and up to 2.4 μM (150 μg L−1) at inshore reefs in the Tully region, with average nitrate + nitrite concentrations for the GBR below 1 μM. Xenia is one of the dominating soft coral genera on near shore reefs72 and upper mesophotic reefs73 of the GBR and was the only soft coral genus observed during a recent study in the Red Sea (El-Khaled et al., in press.). Additionally, Xenia was involved in hard coral to soft coral community shifts after blast fishing31 and an outbreak of the corallivore Acanthaster planci74. Moreover, Ziegler et al.70 reported highest abundance of Xenia at sites impacted by sedimentation and sewage discharge in the Red Sea (~ 12–15% vs. 0–3% at other sites). Although soft corals provide less structural complexity than hard corals27,28, they may still be a suitable habitat for many fish species29. Results of the present study indicate that soft coral populations may be severely impacted by the effects of combined nitrate eutrophication (of ≥ 2–6 μM) and warming. This can potentially lead to further degradation of these ecosystems towards dominance of macro- and turf algae, which often benefit from N eutrophication56. Thus, the results presented here support the conservation approach of enhancing coral resistance to global threats by managing local factors like inorganic N eutrophication75,76 for soft coral conservation. However, soft corals may be more resistant to nitrate eutrophication and warming than some hard coral taxa, which may facilitate community shifts from hard coral to soft coral dominance./p>