Пищевые цепи в коралловых рифах Карибского моря стали на две трети короче

Трофическая система коралловых рифов в Карибском море стала существенно примитивнее за последние 7000 лет: пищевые цепи в ней стали короче на 60–70 процентов. Рыбы низшего трофического уровня питаются примерно так же, как и раньше, а вот у хищников разнообразие добычи заметно снизилось. К этому могли привезти деградация структуры рифов и их оторванность от соседних мангровых зарослей. К таким выводам пришли ученые после первой масштабной исторической реконструкции трофической структуры карибских рифов с помощью изотопного анализа азота. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Коралловые рифы — важнейшие точки биоразнообразия в мировом океане, которые обеспечивают среду обитания для четверти морских видов. В пределах 100 километров от коралловых рифов живет миллиард человек, и их питание во многом зависит от вылова рыбы и прочих морепродуктов, завязанных на экосистемы коралловых рифов. С течением времени под прессом антропогенной нагрузки коралловые рифы деградируют — например, в Карибском море их покрытие с 1970-х годов снизилось вдвое. Это не только морфологически, но и трофически сложные сообщества — огромное разнообразие местообитаний порождает большое количество видов и длинные пищевые цепи, и именно анализ этих цепей может дать представление о состоянии всего рифа.

Ученые под руководством Джессики Людерс-Дюмон (Jessica Lueders-Dumont) из Смитсоновского института тропических исследований изучили трофическое разнообразие, которым обладали коралловые рифы у побережий Панамы и Доминиканской республики в среднем голоцене, то есть примерно 7000 лет назад, и сравнительно недавно — 100 лет назад. Для этого они отобрали образцы кораллов и 136 отолитов рыб из четырех семейств: Gobiidae (бычковые рыбы, которые активны днем и относятся к криптобентосу, то есть обитают вблизи дна и ведут скрытный образ жизни в щелях рифа), Atherinidae (атериновые рыбы, которые плавают стаями в пределах пелагиали), Apogonidae (рыбы-кардиналы, криптобентические и активные по ночам) и Haemulidae (рыбы-ворчуны, они всеядны и активны в любое время суток).

Бычков среди этих рыб можно отнести к низшему трофическому уровню, поскольку они первичные консументы — едят водоросли, планктон и детрит. Ворчуны же представляют высший трофический уровень, поскольку они всеядны и в том числе могут быть плотоядными хищниками, поедающими ракообразных, моллюсков и других рыб. Чтобы более определить трофические показатели рыб из прошлого, в образцах провели изотопный анализ соотношения органического азота ¹⁵N к ¹⁴N методом масс-спектрометрии, а их возраст установили по соотношению урана и тория.

Трофический уровень рыб, который 7000 лет назад был высоким, к периоду 100 лет назад в большинстве случаев снизился. Например, у ворчунов и кардинов панамской акватории δ¹⁵N стал меньше на 2,4 и 2,7 промилле соответственно. У рыб с низким трофическим уровнем, напротив, доля тяжелого изотопа азота в тканях сохранялась или даже росла. Это указывает на то, что за последние тысячелетия цепи питания коралловых рифов стали короче на 60–70 процентов. Вариативность рациона уменьшилась, и вслед за этим в цепях стало меньше звеньев между низшими водорослями и плотоядными хищниками.

Трофическая структура экосистем стала более примитивной, что свидетельствует о высоком риске деградации и коллапса. Среди возможных причин этого авторы назвали упрощение структуры самих рифов — она больше не в состоянии обеспечить такое разнообразие добычи для хищников и разнообразие убежищ от них, а также утрату связности местообитаний. Среда стала более фрагментированной, и обитателям рифов теперь сложнее добраться до мангровых зарослей, которые тоже вносили вклад в разнообразие добычи.

Иногда прикладные исследования могут помочь сохранить коралловые рифы — хотя бы в некоторых местообитаниях. Например, с помощью эксперимента по селективному скрещиванию термоустойчивых кораллов Acropora digitifera ученые смогли получить дочерние колонии, которые способны в среднем на неделю дольше выдерживать потепление воды на один градус.