Środowisko

Zimnowodne rafy koralowe

Numer 2/2020
Polipy ­gorgonii Paramuricea ­placomus, preferującej zimne głębie oceanu. Polipy ­gorgonii Paramuricea ­placomus, preferującej zimne głębie oceanu. scubaluna / Shutterstock
Oceaniczne głębie skrywają tajemnicze rafy koralowe, które obfitują w niezwykłe stworzenia oraz substancje mogące w przyszłości ułatwić leczenie wielu chorób.
Zagęszczenie w rejonie Atlantyku wynika z intensywności badań prowadzonych w tym obszarze.infografika Zuzanna Sandomierska-Moroz Zagęszczenie w rejonie Atlantyku wynika z intensywności badań prowadzonych w tym obszarze.
Morskie ­pióro Veretillum cynomorium.Vladimir Wrangel/materiały prasowe Morskie ­pióro Veretillum cynomorium.
Model ­mikrotubuli. Pomagają one w ­utrzymaniu kształtu ­komórki, jej podziale oraz ­transporcie wewnątrz­komórkowym.Kateryna Kon/Shutterstock Model ­mikrotubuli. Pomagają one w ­utrzymaniu kształtu ­komórki, jej podziale oraz ­transporcie wewnątrz­komórkowym.

Często wyobrażamy sobie rafę koralową jako strukturę pełną kolorowych zwierząt istniejącą w przejrzystej wodzie tropików. Ten rajski obraz jest tak zakorzeniony w ludzkiej świadomości, że występowanie podobnych raf w zimnych i mrocznych głębiach oceanu wydaje się nieprawdopodobne. I tak też myślano aż do II poł. XX w. Dopiero wtedy dzięki badaniom naukowym prowadzonym z użyciem pojazdów podwodnych nieoczekiwanie odkryto rafy koralowe w mrokach oceanu. Co więcej, okazało się, iż nie są niewielkimi formami, lecz rozbudowanymi strukturami o wysokości czasem przekraczającej 100 m. Obecnie wiadomo, że te organiczne budowle spotkać można wszędzie w głębinach, a więc zarówno w wodach tropikalnych, jak i Arktyki oraz Antarktyki. Najliczniej występują na twardych elementach dna, a więc na zboczach wysp, stoków kontynentalnych, wygasłych wulkanach oraz grzbietach oceanicznych. Głębinowe koralowce preferują chłodną wodę o temperaturze z zakresu 0–12°C. Z tego względu utworzone przez nie formy organiczne zwane są rafami zimnowodnymi. Zwykle występują na głębokości z zakresu 200–2000 m p.p.m., a w rejonach podbiegunowych spotkać je można płycej, czyli już na 30–70 m. Koralowce są domem dla tysięcy gatunków zwierząt, w tym zwłaszcza ryb, mięczaków, głowonogów i skorupiaków. Często uwijają się one pośród zakamarków głębinowych raf w tak znacznej ilości, że zimnowodne rafy przypominają żyjące miasta.

Wiekowi konstruktorzy

Dotychczas zidentyfikowano ponad 4 tys. gatunków głębinowych koralowców. Niektóre są wielkości ziarenka ryżu, a inne tworzą krzaczkowate kolonie o wielkości dochodzącej do kilku metrów. Gigantem jest dorastająca do 6 m wysokości gorgonia Paragorgia arborea, która wygląda jak krzaczek zbudowany z nadmuchanej gumy balonowej. Pomimo bioróżnorodności znaczna część gatunków funkcjonuje w formie pojedynczych i delikatnych społeczności posiadających miękki szkielet, a więc nie stanowi solidnej bazy dla rafy. Spośród nich dominują zaliczane do koralowców ośmiopromiennych gatunki z rodzaju Corallium, Isidella, Paragorgia, Paramuricea i Primnoa. Jednak najważniejszymi budowniczymi i zarazem solidnym fundamentem zimnowodnych raf są koralowce sześciopromienne o masywnym szkielecie wapiennym. Spośród nich dominują Enallopsammia rostrata, Goniocorella dumosa, Madrepora oculata, Oculina varicosa, Solenosmilia variabilis i Lophelia pertusa. Ten ostatni wzdłuż wybrzeży Norwegii tworzy rozgałęzioną i gęstą plątaninę, która pokrywa znaczną część dna oceanu. Rafa Røst ma ok. 3 km szerokości i 40 km długości, co czyni ją jedną z największych dotychczas odkrytych zimnowodnych struktur. Na podstawie datowania radiowęglowego stwierdzono, że liczy mniej więcej 8 tys. lat, a więc zaczęła się rozbudowywać niedługo po ustąpieniu ostatniej epoki lodowcowej. Ta sędziwa rafa jest jedną z najstarszych struktur biologicznych istniejących na Ziemi. Długowieczne struktury koralowe są dla paleoklimatologów doskonałym materiałem służącym do określania zmian klimatycznych. Wiele koralowców podobnie jak drzewa przyrasta na grubość, tworząc złożone z węglanu wapnia kolejne koncentryczne warstwy. Pomiar ich grubości oraz zawartych w nich izotopów różnych pierwiastków pozwala na określenie powiązanych z klimatem Ziemi zmian właściwości fizykochemicznych wody oceanu, do jakich dochodziło w minionych epokach.

Samowystarczalni łowcy

Z powodu braku światła żyjące w głębinach koralowce pokarm zapewniają sobie w inny sposób niż kuzyni z płytszych i nasłonecznionych wód. Zwykle funkcjonujące płytko ciepłowodne gatunki istnieją dzięki symbiozie z zamieszkującymi ich tkanki mikroskopijnymi organizmami zwanymi zooksantellami. To one w zamian za schronienie i związki mineralne wytwarzają w procesie fotosyntezy substancje stanowiące główny pokarm koralowca. Często aż 90% jego apetytu jest zaspokajane przez zooksantelle (jednokomórkowe glony), a jedynie 10% to zdobycz, którą sam złowi za pomocą czułków wyposażonych w parzydełka. Niestety często wskutek pogorszenia się parametrów wody, np. podwyższenia temperatury lub jej zanieczyszczenia, zooksantelle opuszczają tkankę ciepłolubnego koralowca, który po pewnym czasie obumiera. W efekcie z tropikalnej rafy koralowej pozostaje jedynie biały szkielet, co nazywa się blaknięciem raf. Taka katastrofa w ogóle nie grozi koralowcom zimnowodnym, gdyż nie zawierają one zooksantelli. Ich jedynym pokarmem jest drobny plankton oraz martwa materia organiczna pozyskiwana za pomocą sprawnych czułków. Czułki są znacznie dłuższe i gęstsze niż u kuzynów z tropików, a więc efektywniej chwytają zdobycz. Dodatkowo organizmy te szczególnie licznie zasiedlają zbocza podwodnych wzniesień, które są stale omywane przez głębinowe prądy, co ułatwia dostęp do pokarmu. Dzięki wybitnej zdolności poławiania materii organicznej oraz uniezależnieniu się od zooksantelli zimnolubne gatunki koralowców mogą z sukcesem kolonizować mroczne zakamarki oceanów.

Wędrujące zwierzokrzewy

Część głębinowych koralowców bardzo przypomina zakotwiczone w dnie rozłożyste krzewy. Z tego względu niekiedy dość trudno na pierwszy rzut oka ocenić, czy mamy do czynienia z pojedynczym organizmem, czy może z całą kolonią. Niezwykłymi stworzeniami są zaliczane do szkarłupni różne gatunki liliowców. Wprawdzie z powodu swej nazwy i wyglądu kojarzą się raczej z roślinami, ale pozostają zwierzętami. To pojedyncze organizmy o wiotkich i delikatnych ciałach należące do ok. 600 gatunków, z których większość żyje w mrocznych głębiach. Pod względem budowy morfologicznej można podzielić je na dwie grupy. Pierwszą tworzą gatunki morskich lilii (Cyrtocrinida) posiadające długą i wiotką łodygę. Jej górna część wyposażona jest w ruchome i pierzaste ramiona, a dolna – w nitkowate wąsy pomocne w przytwierdzaniu się do dna. Tak zbudowany jest bytujący w głębinach Neocrinus decorus, któremu wyrostki służą do napędzania pokarmu i kroczenia po dnie. Nim tego dokona, zwierzę najpierw odczepia się wąsami, a następnie przechyla na bok. W tej pozycji, wolno poruszając ramionami, przemieszcza się ślamazarnie, zostawiając w miękkim dnie ślady podobne jak gałęzie ciągniętego po piasku krzaczka. Dzięki tej umiejętności morskie lilie mogą znaleźć najlepsze miejsce pod względem ilości zawieszonego w wodzie pokarmu lub oddalić się z rejonu, w którym pojawią się drapieżcy.

Drugą grupę stanowią liliowce pierzaste (Comatulida), które nie posiadają pionowej łodygi, a jedynie rozłożone promieniście ramiona przypominające pęczek piór. Takim zwierzęciem jest Florometra asperrima, której wyrostki służą zarówno do napędzania do otworu gębowego drobnego pokarmu, jak i skokowego przepływania nad dnem na niewielkie odległości. Niezwykle ciekawymi koralowcami zaliczanymi do ośmiopromiennych są pióra morskie (Pennatulacea). Dotychczas rozpoznano ponad 200 gatunków zamieszkujących zarówno rejony tropikalne, jak i polarne. Najczęściej osiągają 30–60 cm wysokości, choć zdarzają się i 2-metrowe, jak Funiculina quadrangularis. Ponieważ do życia nie potrzebują światła, z powodzeniem zamieszkują mroczne obszary na głębokości 200–2000 m. Nie są typowymi koralowcami, gdyż ich miękki i elastyczny szkielet składa się z substancji rogowej, dodatkowo wzmocnionej luźno rozmieszczonymi igiełkami z węglanu wapnia. Wprawdzie pióra morskie wyglądają jak pojedynczy organizm, lecz są kolonią ściśle ze sobą współpracujących polipów, różniących się budową i pełnionymi funkcjami. Ich liczba w zależności od gatunku wynosi od kilkunastu do kilku tysięcy. Wszystkie osobniki połączone są wewnętrznym systemem kanałów, umożliwiającym przepływ substancji odżywczych. W osi centralnej znajduje się największy polip zwany oozooidem, który pełni funkcję szkieletu nośnego dla całej społeczności. Jego dolna i mięsista część jest zakotwiczona w piasku, a reszta ciała wznosi się nad dnem jak podwodny balonik. Z „balonika” wyrastają liczne rozgałęzienia zasiedlone przez polipy spełniające określone zadania. Chwytaniem pokarmu zajmują się wyglądające jak rozłożony parasol gastrozooidy wyposażone w parzydełka. Z kolei syfonozooidy ich nie posiadają, gdyż ich zadaniem jest pompowanie wody i usuwanie jej z wnętrza beczkowatego polipa centralnego. Dzięki takiemu hydraulicznemu systemowi cała kolonia może w kilkadziesiąt sekund zarówno schować się w mulistym dnie, jak i wydobyć się z niego.

Leki z głębin

Z różnych gatunków głębinowych gąbek naukowcy pozyskali ponad 60 związków wykazujących działanie antyrakowe. Jednym z nich jest lakton polihydroksylowy o nazwie diskodermolid, który został wyizolowany po raz pierwszy w 1990 r. z gąbki Discodermia dissoluta. Substancja ta ma zdolność stabilizowania mikrotubul, czyli elementów cytoszkieletu komórek. Takie normalizujące działanie powoduje, że diskodermolid wykazuje właściwości przeciwnowotworowe. Jego wpływ na zmienione komórki jest zbliżony do początkowo uzyskiwanego z kory cisu krótkolistnego paklitakselu, który jest używany w chemioterapii pod nazwą taxol. Zarówno prowadzone na myszach badania eksperymentalne, jak i wstępne testy kliniczne na ochotnikach sugerują, że podawane razem odpowiednie ilości taxolu i diskodermolidu skuteczniej hamują rozwój komórek rakowych oraz wywołują łagodniejsze skutki uboczne, niż gdy są stosowane osobno.

Kolejną obiecującą w terapii chorób nowotworowych substancją jest diktiostatyna, którą po raz pierwszy wyizolowano w 1994 r. z gąbek z rodzaju Spongia. W przypadku niektórych opornych na leczenie zmian diktiostatyna wydaje się nawet skuteczniejsza niż stosowany powszechnie taxol. W gąbkach z głębin skryte są mikstury, które mogą wspomóc medycynę w walce także z innymi dolegliwościami. Na przykład z bytującej na głębokości 300–600 m gąbki Spongosporites ruetzleri wyizolowano topsentynę, która może być pomocna w leczeniu zapalenia stawów i choroby Alzheimera. Inną potencjalnie użyteczną dla ludzkości właściwością odznaczają się koralowce z rodziny Isididae zasiedlające tereny na głębokości ok. 1000 m p.p.m. Ich struktura, wytrzymałość mechaniczna oraz rozmiary poszczególnych elementów wapiennego szkieletu są zbliżone do tych, jakie mają ludzkie kości. Z tego względu być może w przyszłości jedną z metod uzupełniania naszych ubytków kostnych będzie przeszczep z materiału pozyskanego z tych organizmów.

Wrażliwy ekosystem

Głębinowe rafy są bardzo delikatnym środowiskiem, które może łatwo przestać istnieć wskutek działalności człowieka. Podwodne badania za pomocą robotów wyposażonych w kamery odsłoniły zarówno piękno tego świata, jak i obnażyły jego dewastację. Najpoważniejszym zagrożeniem dla raf jest obecnie trałowanie denne, polegające na poławianiu zwierząt za pomocą obciążonej i wleczonej po dnie morza sieci. Ta destruktywna metoda powoduje łamanie koralowców i ich odrywanie od dna. Dodatkowo jest mało selektywna, gdyż do sieci często są zgarniane wszystkie organizmy żyjące przy dnie, niezależnie od tego, czy były celem połowu. W ten sposób niszczy się nie tylko rafę, ale również unikalne siedliska rzadko występujących, często nierozpoznanych gatunków zwierząt.

Szacuje się, że rafa ciągnąca się wzdłuż wybrzeży Norwegii jest w 30–50% trwale zniszczona. Ta niekorzystna sytuacja znajduje odbicie w połowach ryb, które w uszkodzonych częściach raf są zauważalnie niższe. Z reguły koralowce głębinowe przyrastają bardzo wolno, zwykle kilka milimetrów na rok, co powoduje, że zdewastowana struktura na odbudowę potrzebuje setek lat. Przykładowo w rejonie Tasmanii głębinowa rafa została tak skutecznie zniszczona, że nawet po 10 latach od wprowadzenia zakazu trałowania nie stwierdzono jej odtwarzania. Zdjęcia z różnych rejonów oceanu ukazujące wielkie połacie dna pokryte połamanymi fragmentami koralowców wywołały poruszenie organizacji międzynarodowych. W efekcie w końcu zainicjowano szereg działań na rzecz ochrony tych wrażliwych ekosystemów. W 2006 r. Zgromadzenie Ogólne Narodów Zjednoczonych przyjęło rezolucję w sprawie zrównoważonego rybołówstwa, w której zaapelowano do państw o podjęcie działań na rzecz ochrony ekosystemów głębinowych przed destrukcyjnymi przydennymi narzędziami połowowymi. Wskutek tego Komisja Europejska wprowadziła wymóg, aby statki państw członkowskich pozyskały specjalne zezwolenia przed podjęciem połowów dennych na danym terenie. Takie dokumenty mogą być wydane po przeprowadzeniu wcześniejszej oceny oddziaływania na środowisko, czyli należy postępować podobnie jak w przypadku budowy na dnie oceanu rurociągów gazowych oraz platform wiertnicznych.

dr Radosław Żbikowski

01.02.2020 Numer 2/2020

Czytaj także

Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną