По прогнозам генетиков, коралловые полипы Acropora millepora, часто встречающиеся в Большом Барьерном рифе, смогут приспособиться к постепенному повышению температуры воды. Как пишут исследователи в PLoS Genetics, кораллы, вероятно, проживут еще как минимум 20-50 поколений (примерно 100-250 лет). Дальнейшая адаптация тоже возможна, но она будет определяться неизвестными на сегодня генетическими характеристиками, от которых будет зависеть толерантность полипов к теплой воде и к скорости ее потепления. Однако авторы замечают, что не исследовали кораллы, уцелевшие после крупнейшего обесцвечивания 2016 года.
Одной из основных проблем коралловых рифов является обесцвечивание, в ходе которого коралловые полипы выбрасывают из себя внутриклеточных симбионтов — одноклеточных водорослей зооксантелл. В обычном состоянии способные к фотосинтезу зооксантеллы обеспечивают полипов кислородом и питательными веществами и придают им окраску. Взамен они получают защиту и необходимые неорганические вещества. Кораллы избавляются от водорослей в ответ на стрессовые условия — изменение температуры или солености воды, действие химических загрязнителей или инфекций. Обесцвеченные организмы некоторое время сохраняют жизнеспособность, но теряют окраску и резко замедляют рост. Если в это время они опять захватывают водоросли, рост начинается заново, если нет — полип погибает.
За последние десятилетия обесцвечивание кораллов стало происходить гораздо чаще и в бо́льших масштабах, чем раньше. По подсчетам исследователей, в период между 1980 и 2016 годами интервалы между подобными событиями глобального масштаба сократились вдвое и теперь составляют шесть лет. Те же авторы в только что опубликованной статье в Nature подсчитали, что в 2016 году погибло около 30 процентов кораллов в Большом Барьерном рифе. Причем если раньше они умирали не сразу после обесцвечивания, а сначала долгое время голодали, то во время последнего события все происходило очень быстро — от начала обесцвечивания до гибели полипов проходило 2-3 недели, они буквально «сваривались» до смерти.
Американские и австралийские генетики под руководством Михаила Маца (Mikhail Matz) из Техасского университета в Остине задались вопросом, выживут ли кораллы в таких условиях до конца текущего столетия. Чтобы на него ответить, ученые в 2002-2009 годах собрали образцы Acropora millepora — обычного вида в Большом Барьерном рифе — из пяти популяций в разных частях рифа. Там, где они собирали образцы, средняя температура воды в течение самого жаркого летнего месяца менялась на три градуса Цельсия. Затем авторы статьи исследовали структуру популяций кораллов, скорость миграции полипов и распределение их личинок. Также ученые проанализировали геном полипов из разных популяций с тем, чтобы определить их способность адаптироваться к повышению температуры воды.
В результате исследователи пришли к выводу, что A. millepora сможет приспособиться к быстро меняющимся условиям и прожить еще 20-50 поколений (100-250 лет), хотя популяции, уже сумевшие приспособиться к повышению температуры воды, быстро исчезнут. Довольно активные миграции полипов (до одного процента в каждом поколении) в некоторых популяциях адаптации не помешают. Приспособиться к дальнейшему потеплению воды кораллы тоже, возможно, смогут, но способность к адаптации будет определяться неизвестными пока мутациями, от которых будет зависеть толерантность полипов к повышению температуры воды и к скорости изменения этого показателя.
Следует отметить, что в модели, которую использовали авторы статьи, повышение температуры поверхностного слоя воды составляло 0,05 градуса Цельсия за поколение (пять лет), соответственно за десятилетие она будет повышаться на 0,1 градус. Также они учитывали неожиданные резкие колебания температуры, подобные Эль Ниньо, и выяснили, что кораллы будут очень чувствительны к таким скачкам (что и случилось в 2016 году). Но как полипы будут адаптироваться к более быстрому повышению температуры, непонятно.
Также, как указывают сами исследователи, их могут упрекнуть в том, что они использовали «устаревшие» данные и не учитывали последствий массового обесцвечивания кораллов, которое произошло в 2016 году. Однако авторы замечают, что невозможно оценить значимость совсем недавних генетических изменений, которые произошли за последние 2-3 поколения, если только не исследовать практически все уцелевшие кораллы.
Недавно морским биологам впервые удалось снять процесс обесцвечивания на видео. Для этого они повысили температуру воды в аквариуме с кораллами на шесть градусов Цельсия. Обесцвечивание началось через два часа после повышения; кораллы «выплевывали» водоросли через ротовое отверстие и в период от двух до восьми дней они все погибли.
Екатерина Русакова
Виной всему масштабное и преждевременное таяние морского льда
Четыре из пяти колоний императорских пингвинов в центральной и восточной части моря Беллинсгаузена не смогли вывести птенцов в 2022 году. Виной всему масштабное таяние льда, которое началось до того, как молодые особи успели опериться. В результате несколько тысяч птенцов пингвинов, скорее всего, утонули, а их родители покинули колонии. Как отмечается в статье для журнала Communications Earth & Environment, ученые впервые сталкиваются с провалом размножения у императорских пингвинов в пределах целого региона. Однако в будущем из-за антропогенных изменений климата такое будет происходить все чаще, что ставит будущее вида под угрозу. Императорские пингвины (Aptenodytes forsteri) выводят потомство в колониях, расположенных на морском льду вокруг Антарктиды. Они прибывают к местам размножения с конца марта по апрель, а в мае-июне откладывают яйца, из которых спустя два месяца вылупляются птенцы. Пингвинята растут медленно и оперяются только в декабре-январе. Таким образом, чтобы успешно вырастить птенцов, императорским пингвинам необходим стабильный ледовый покров с апреля по январь. Однако, по прогнозам ученых, из-за антропогенных изменений климата площадь льдов вокруг Антарктиды к концу века сильно сократится. В результате более девяноста процентов колоний императорских пингвинов лишатся подходящих мест для размножения, перестанут поддерживать свою численность и исчезнут. Команда орнитологов под руководством Питера Фретуэлла (Peter T. Fretwell) из Британской антарктической службы обнаружила, что по крайней мере в одном регионе Антарктиды императорские пингвины уже в наши дни испытывают серьезные проблемы из-за потери морского льда. Речь о море Беллинсгаузена, которое лежит к западу от Антарктического полуострова. В его центральной и восточной части расположены пять колоний императорских пингвинов, самая большая из которых насчитывает около 3500 пар, а самая маленькая — около 630 пар. Все они были открыты в течение последних 14 лет благодаря изучению спутниковых снимков — и лишь одну из них посещали ученые. В конце 2022 года, когда площадь ледового покрова вокруг Антарктиды находилась на рекордно низком уровне, некоторые части моря Беллинсгаузена начали оттаивать неожиданно рано и уже к ноябрю полностью очистились ото льда. Чтобы понять, как это сказалось на птенцах пингвинов, которые в это время года как раз переходят к самостоятельной жизни, Фретуэлл и его соавторы обратились к спутниковым снимкам всех пяти местных колоний. Исследователи искали на них коричневые пятна, соответствующие пингвиньему помету — по их площади можно судить о численности и успехе размножения колонии. В результате выяснилось, что из-за раннего исчезновения морского льда императорским пингвинам из большинства колоний в море Беллинсгаузена не удалось вывести потомство в 2022 году. Вероятно, птенцы в этих колониях не успели обзавестись водонепроницаемым оперением до того, как лед растаял, в результате чего утонули или умерли от переохлаждения, а их родители просто покинули колонии. Авторы оценивают потери в несколько тысяч молодых особей. В частности, вокруг колонии у острова Смайли, состоящей из примерно 3500 пар, припай разрушился на две недели раньше срока. Из-за этого часть местных пингвинов перебрались на большой айсберг, однако удалось ли выжить кому-то из птенцов, неизвестно. Колонию в заливе Верди осенью прибыло меньше особей, чем обычно — и даже они покинули ее после разрушения морского льда в конце октября — начале ноября. Колония Пфрогнер-Поинт, которая находилась на шельфовом леднике, также исчезла в начале ноября. А месяцем позже похожая судьба постигла колонию Брайант-Кост — после таяния многолетнего припая, на котором она располагалась. Исключение составила лишь небольшая колония у острова Ротшильда. Вокруг него ледовый припай начал разрушаться лишь в конце декабря, благодаря чему около 800 птенцов успели подрасти и опериться (эта цифра была получена во время облета колонии на вертолетах круизного лайнера). Судя по всему, таяние льда около острова Ротшильда замедлилось благодаря особенностям ландшафта и наличию айсбергов вокруг него. Фретуэлл и его соавторы отмечают, что отдельные колонии императорских пингвинов время от времени терпят неудачи, когда морской лед рушится под воздействием сильных штормов. Однако исследователи этого вида никогда не сталкивались с полным провалом размножения у большинства колоний в целом регионе. Более того, до сих пор в море Беллинсгаузена был известен всего один пример, когда колония не смогла вывести ни одного птенца за сезон. В теории императорские пингвины после неудачного года могли бы переместить колонию туда, где ледовые условия более надежны. Однако в море Беллинсгаузена таких мест почти нет. Экстремально низкая площадь антарктического льда в 2022-2023 годах не обязательно напрямую связана с антропогенными изменениями климата (поскольку она сильно колеблется от года к году). Возможно, эта аномалия лучше объясняется тремя подряд годами Ла-Ниньи. Тем не менее, по прогнозам климатологов, по мере того, как планета нагревается, площадь льда вокруг Антарктиды будет сокращаться. А значит, императорские пингвины все чаще будут испытывать серьезные проблемы с размножением, что поставит существование этого вида под угрозу. Магеллановы пингвины (Spheniscus magellanicus), которые обитают на побережьях Южной Америки, тоже страдают от антропогенных изменений климата. Однако для них проблемой стало не отсутствие льда (его в местах их обитания никогда не бывает), а участившиеся волны жары, которые убивают взрослых особей в период размножения. По расчетам зоологов, из-за все более жаркой погоды крупнейшая колония магеллановых пингвинов, расположенная на атлантическом побережье Аргентины, исчезнет в течение ближайших пятидесяти лет.