Środowisko

Ginące kwiatozwierzę

Numer 2/2019
Koralowce ­zachwycają ­paletą kolorów i kształtów. Na zdjęciu przedstawiciel rodziny Zoanthus. Koralowce ­zachwycają ­paletą kolorów i kształtów. Na zdjęciu przedstawiciel rodziny Zoanthus. Dobermaraner / Shutterstock
Pojawiły się ok. 500 mln lat temu. Od tego czasu przetrwały wiele naturalnych kryzysów, w tym cztery masowe wymierania gatunków. Tym razem na ich drodze stanął człowiek. Tego starcia koralowce mogą już nie przetrwać.
Ramiona ­polipów zaopatrzone są w komórki parzy­dełkowe, ­umożliwiające zdobywanie pokarmu.Ethan Daniels/Shutterstock Ramiona ­polipów zaopatrzone są w komórki parzy­dełkowe, ­umożliwiające zdobywanie pokarmu.
Polipy koralowca.beto_junior/Shutterstock Polipy koralowca.
Otwór gębowy przedstawiciela rodzaju Fungia.Steven Fish/Shutterstock Otwór gębowy przedstawiciela rodzaju Fungia.
Wielobarwny koral z rodzaju Zoanthus.beto_junior/Shutterstock Wielobarwny koral z rodzaju Zoanthus.
Polipy Parazoanthus gracilis mają wyjątkowo długie ramiona.Tyler Fox/Shutterstock Polipy Parazoanthus gracilis mają wyjątkowo długie ramiona.
Koralowiec mózgowy wyglądem przypomina ludzki mózg.Vojce/Shutterstock Koralowiec mózgowy wyglądem przypomina ludzki mózg.
Wyblaknięty koralowiec.Ethan Daniels/Shutterstock Wyblaknięty koralowiec.
Komórka rozrodcza (różowy) korala mózgowego.Coral_Brunner/Shutterstock Komórka rozrodcza (różowy) korala mózgowego.
Wapienny szkielet pozostały po obumarłym osobniku.Davdeka/Shutterstock Wapienny szkielet pozostały po obumarłym osobniku.
Gatunek koralowca Acropora tenuis.Dobermaraner/Shutterstock Gatunek koralowca Acropora tenuis.
Fragment Wielkiej Rafy Koralowej. W 1981 r. została ona wpisana na listę światowego dziedzictwa UNESCO. Co ciekawe, widoczna jest z kosmosu w postaci białej smugi.JC Photo/Shutterstock Fragment Wielkiej Rafy Koralowej. W 1981 r. została ona wpisana na listę światowego dziedzictwa UNESCO. Co ciekawe, widoczna jest z kosmosu w postaci białej smugi.
Sznury koralików wykonanych ze szkieletu korala czerwonego.Richard Whitcombe/Shutterstock Sznury koralików wykonanych ze szkieletu korala czerwonego.
Żarłoczna rozgwiazda, korona cierniowa, pożera koralowce, zagrażając przyszłości rafy.Mirka Moksha/Shutterstock Żarłoczna rozgwiazda, korona cierniowa, pożera koralowce, zagrażając przyszłości rafy.

Wielobarwny wspaniały obraz raf koralowych łatwo zapada w pamięć. Te skarbnice morskiego życia zajmują jedynie 0,1% dna morskiego, lecz zależne jest od nich aż 25% zamieszkujących to środowisko organizmów. Występują w ciepłych przybrzeżnych wodach o temperaturze powyżej 18°C. Takich warunków wymaga do rozwoju najliczniejsza grupa zwierząt budująca rafy – koralowce. Pozostałe po obumarłych osobnikach wapienne szkielety przyciągają wiele gatunków roślin i zwierząt żyjących w ich zakamarkach. Największą z raf jest Wielka Rafa Koralowa, rozciągająca się na 2,3 tys. km wzdłuż północno-wschodniego wybrzeża Australii. Ma powierzchnię Włoch i żyje w niej ok. 600 gatunków koralowców, 1625 gatunków ryb, setki gatunków szkarłupni, wiele rekinów, delfinów, żółwi i płaszczek.

Niestety, aż 50% obszaru raf koralowych uległo bezpowrotnej degradacji, a jeśli nic się nie zmieni, za 50 lat zostanie już tylko 10% ich powierzchni. Skutki tego będą fatalne nie tylko dla wodnych ekosystemów, ale i ludzi. Szacuje się, że co roku rafy koralowe generują zysk dla światowej gospodarki bliski 30 mld dol. Umożliwiają życie innym zwierzętom, są naturalnymi falochronami chroniącymi wybrzeże, stanowią podstawę turystyki w wielu krajach i źródło substancji wykorzystywanych do produkcji leków. Jeśli nic nie zrobimy, by je ocalić, ich śmierć pociągnie morskie zwierzęta i nas samych na dno.

Koralowce prowadzą osiadły tryb życia i najczęściej występują w formach kolonijnych tworzonych przez setki polipów. Każdy z nich posiada jamę gębową otoczoną kilkoma ramionami zaopatrzonymi w komórki parzydełkowe, produkujące neurotoksyny. W ten sposób polipy paraliżują swoje ofiary, czyli plankton i małe ryby. Każda kolonia zaczyna się od pojedynczego polipa, który następnie rozmnaża się bezpłciowo. Rafa koralowa stanowi jeden olbrzymi organizm zbudowany z milionów podzespołów. Niestety, średni roczny przyrost rafy to 5–8 mm, a w warunkach idealnych – 15 mm. Dlatego masowe wymieranie koralowców może okazać się procesem nieodwracalnym.

Oprócz rozmnażania bezpłciowego (podział i pączkowanie, tworzą się wtedy klony osobników rodzicielskich) koralowce mają do wyboru też rozmnażanie płciowe z wykorzystaniem gamet – plemników i komórek jajowych. Gdy połączą się dwie komórki płciowe o różnym zestawie genów, powstaje organizm o nowych cechach. Taka zmienność genetyczna daje szansę na adaptację do różnorodnych warunków środowiska. Tarło koralowców to prawdziwy spektakl, który najczęściej zdarza się raz w roku. Plemniki i komórki jajowe w tę wyjątkową noc wyrzucane są do wody i wędrują ku jej powierzchni. Koralowce prowadzą osiadły tryb życia, dlatego tak ważne staje się zsynchronizowanie wyrzutu gamet u różnych osobników tego samego gatunku – tylko to umożliwia ich spotkanie się w wodach oceanu. Sygnałem do tarła są m.in. zachód słońca czy pełnia księżyca, które zmieniają kolor wody.

Z zapłodnionej komórki jajowej rozwija się forma larwalna. Choć ma wielkość ziarenka maku, odróżnia kolory, reaguje na światło i dźwięk, pH wody oraz obecność w niej związków chemicznych. Wszystko to ma pomóc jej znaleźć na rafie idealne miejsce do osiedlenia. Wydaje się to nie lada wyzwaniem dla osobnika, który liczy jedynie dwa dni. Gdy jednak trafi na takie doskonałe miejsce, przeistacza się w polip – przytwierdza do podłoża, zaczyna wytwarzać wapienny szkielet, czułki i otwór gębowy.

Koralowe przedszkole

Większość larw w naturze nigdy nie osiągnie wieku dorosłego; taką szansę ma jedynie jedna na milion. Zanieczyszczenie wody, postępująca dewastacja raf, obecność glonów i drapieżników sprawiają, że larwy giną. Badacze z Curaçao na Karaibach cierpliwie czekają na moment tarła u różnych gatunków – wyławiają potem dryfujące w wodzie gamety, przenoszą do laboratorium i umieszczają w specjalnym zbiorniku, gdzie dochodzi do zapłodnienia. W kontrolowanych warunkach prowadzą przedszkole dla maleńkich larw. Gdy te przeistoczą się w koralowce, trafiają do środowiska naturalnego, aby wziąć udział w tworzeniu rafy.

Dzięki takiej hodowli badacze mogą ustalić, czym kierują się larwy, podejmując decyzję o wyborze miejsca do osiedlenia. Okazało się, że zwierzęta te są bardzo wrażliwe na kolory i strukturę podłoża. Chętnie zamieszkują w kolorowej, jasnoróżowej rafie, podczas gdy szara i zblaknięta zupełnie ich nie interesuje. Preferują miejsca bogate w szczeliny i dziury, będące idealnym schronieniem przed drapieżnikiem. Zdobytą wiedzę naukowcy chcą wykorzystać w budowie podwodnych konstrukcji, takich jak mola czy tamy, aby uczynić je przyjaznymi koralowcom. Podobną inicjatywę realizuje również SECORE. W tym przypadku po zapłodnieniu w laboratorium do środowiska naturalnego wypuszczane są formy larwalne. Organizacja ta może poszczycić się pozyskaniem w dwa dni 5 mln komórek jajowych pochodzących z 25 kolonii. Inni badacze oparli swoje koncepcje ratowania raf na rozmnażaniu bezpłciowym koralowców. W ten sposób hodują dziś sztucznie ok. 90 z prawie tysiąca gatunków. Co istotne, w warunkach laboratoryjnych koralowce dzielą się 25–50 razy szybciej niż w środowisku naturalnym. Potem ich fragmenty trafiają do oceanu, gdzie integrują się i wspomagają rozrost rafy. Metoda ta jednak nie należy do najefektywniejszych. Szacuje się, że próba odbudowy Wielkiej Rafy Koralowej takim sposobem kosztowałaby ponad 200 mld dol.

Wielkie blaknięcie

Koralowce swoim wyglądem bardziej przypominają rośliny niż zwierzęta (co oddaje ich łacińska nazwa Anthozoa, czyli „kwiatozwierz”). Za ich fantazyjne ubarwienie odpowiadają glony, z którymi żyją w symbiozie już od ponad 212 mln lat. Wbudowane w komórki koralowca glony nie tylko zyskują azyl, ale też mają z tego układu bardziej wymierne pożytki: azot, fosfor i dwutlenek węgla niezbędny do przeprowadzenia fotosyntezy. W zamian dostarczają koralowcom aż 90% składników energetycznych (cukry) i tlen. Dzięki obecności symbiontów koralowce znacznie szybciej budują wapienny szkielet.

Niestety, intensywna działalność człowieka systematycznie niszczy przyjaźń pomiędzy tymi organizmami. Postępujące globalne ocieplenie klimatu zwiększa temperaturę wód morskich i oceanicznych, co przyczynia się do tzw. blaknięcia koralowców, zjawiska uważanego obecnie za największe zagrożenie dla raf koralowych. Stres termiczny negatywnie oddziałuje na symbiozę między glonami i koralowcami. Najpierw jego skutki dotykają glony. Przebieg fotosyntezy zostaje zaburzony i pojawia się nadmierna produkcja wolnych rodników. Wskutek tego również komórki koralowca ulegają negatywnym przeobrażeniom i symbiont (glon) zostaje wydalony z gospodarza. W ten sposób koralowce blakną, stają się całkiem białe. Poza tym bez glonów są słabe, wolniej się rozmnażają i łatwiej chorują. Gdy wysokie temperatury utrzymują się przez długi czas, wszystkie osobniki umierają – bez glonów padają z głodu. Białe połacie martwej rafy przynoszą też zgubę innym gatunkom organizmów żywych. Po miesiącu giną wszystkie gatunki ryb żywiące się koralowcami.

Pierwszy raz blaknięcie koralowców stwierdzono w 1911 r. Ostatnie zakończyło się w 2017 r. Trwało najdłużej i okazało się najbardziej zgubne w skutkach, bo dotknęło 90% powierzchni Wielkiej Rafy Koralowej. Ponad 60% jej korali całkowicie wyblakło. Według badaczy zniszczenia są nieodwracalne, a rafa nigdy już nie będzie wyglądać tak jak przed tą katastrofą ekologiczną. Co więcej, stres temperaturowy będzie się powtarzał co roku. Do walki z tym groźnym zjawiskiem naukowcy chcą stworzyć swoisty klimatyzator w atmosferze, który lokalnie zmniejszy temperatury na Ziemi, odbijając promienie słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Naukowcy z Harvard University uważają, że zadziała tu rozpylenie w atmosferze dwutlenku siarki. Podobne zjawisko zachodzi naturalnie po erupcjach wulkanów. Alternatywną metodą ochrony raf może okazać się zastosowanie urządzenia nazwanego rozjaśniaczem morskich chmur. Wprowadzałoby ono wodę morską do chmur, dzięki czemu wytworzyłyby się w niej dodatkowe cząsteczki wody i odbijanie promieni słonecznych byłoby bardziej efektywne. Koszty takiego projektu szacuje się na 40 mln dol. rocznie.

Co ciekawe, koralowiec Stylophora pistillata jest szczególnie odporny na podwyższoną temperaturę. Został poddany w laboratorium „testom wytrzymałościowym”. Przez półtora miesiąca hodowano go w wodzie o temperaturze 24°C (maksymalna temperatura występująca w naturze) lub 29°C. Okazało się, że w grupie o podwyższonej temperaturze korale wcale nie wyblakły, bo ich symbiotyczne glony miały się świetnie. Produkowały więcej tlenu i przeprowadzały fotosyntezę intensywniej niż glony z grupy kontrolnej, żyjącej w 24°C. Kolejne badania mają wyjaśnić, czy zwiększona temperatura nie będzie negatywnie wpływać na rozmnażanie koralowców. Naukowcy wierzą, że rozwiązanie zagadki tego nietypowego gatunku pomoże w ochronie raf.

Kwaśna woda

Dwutlenek węgla należy do grupy tzw. gazów cieplarnianych, przez które temperatura na Ziemi stale rośnie. Ciągły wzrost jego stężenia w powietrzu odnotowuje się od czasów rewolucji przemysłowej. Winne są spalanie gazu ziemnego, ropy naftowej i węgla. Niestety, CO2 trafia też do oceanicznych wód – zwiększa ich kwasowość i obniża pH. W takich warunkach koralowce mają problemy z pobieraniem z wody węglanu wapnia i tym samym tworzeniem wapiennych szkieletów. Szacuje się, że do tej pory wody oceanów pochłonęły aż jedną trzecią wyprodukowanego przez ludzi CO2.

Naukowcy z Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) pracują nad metodą, która pozwoli odkwasić wody poprzez pozbycie się z nich nadmiernej ilości szkodliwego gazu. Rozwiązaniem mają być minerały, a wśród nich oliwin, składający się głównie z magnezu, krzemu i tlenu. Co ważne, kiedy woda wnika między skały zbudowane z oliwinu, na skutek naturalnie zachodzącego procesu obecny w niej dwutlenek węgla zostaje wytrącony i uwięziony. Oliwin działa więc jak gąbka wychwytująca niechciany gaz. Aby zbadać wpływ tego minerału na morski ekosystem, badacze umieścili typowe dla niego gatunki roślin i zwierząt w niewielkim akwarium. Dno zbiornika wyścielono warstwą sproszkowanego oliwinu o grubości 1,5 cm. Okazało się, że pH wody w akwarium znacznie spadło, nie powodując równocześnie żadnych skutków ubocznych u organizmów żywych. Gdy w analogicznym badaniu grubość warstwy minerału zwiększono do 3 cm, część zwierząt morskich obumarła na skutek zbyt drastycznych zmian pH. Przyczyną ich śmierci mogły też być pochodzące z oliwinu cząsteczki toksycznego niklu. Wyniki badań dają nadzieję na zastosowanie sproszkowanego materiału w oceanach, ale metoda ta wymaga dalszego dopracowania. Naukowcy zajmują się obecnie rozwiązaniem aspektów prawnych i politycznych, które umożliwią im zastosowanie oliwinu w naturalnym przybrzeżnym ekosystemie. Trzeba bowiem sprawdzić, czy skutki jego działania są odwracalne, jeśli okaże się toksyczny.

Kwaśna woda nie tylko wpływa na żywe organizmy. Rozpuszcza też obecny przy dnie tzw. piasek węglanowy, który stanowi pozostałość po wapiennych szkieletach koralowców i innych zwierząt. Żywe zwierzęta wykorzystują go do budowy pancerzy. Aby rafa koralowa mogła prawidłowo się rozwijać, synteza węglanów musi przewyższać ich utratę w procesach fizycznej, chemicznej bądź biologicznej erozji. Na tę chwilę wiadomo już, że koralowce żyjące w zakwaszonej wodzie o wiele wolniej produkują węglanowe szkielety. Dodatkowo w ubogiej w węglany wodzie nadmiernie rozmnażają się glony, które wypierają koralowce.

Bank nasienia

Naukowcy zajmujący się badaniem i ochroną koralowców wiedzą, że kalendarz ich działań zależy od faz księżyca. Wszystko przez nietypowe zwyczaje tych zwierząt, które rozmnażają się podczas jednej wyjątkowej nocy w roku, przypadającej kilka dób po pełni księżyca. Dla badaczy ze Smithsonian Institution jest to jedyna okazja, aby pozyskać nasienie i komórki jajowe od osobników różnych gatunków. Cel jest jeden: przechować i zabezpieczyć materiał genetyczny zagrożonych wyginięciem koralowców dla przyszłych pokoleń, które być może opanują techniki inżynierii genetycznej umożliwiające przywrócenie wymarłych osobników do życia i odbudowę zrujnowanej rafy.

W czasach postępujących zmian klimatycznych i dewastacji oceanicznych wód taki scenariusz, w którym rafy koralowe giną, wydaje się bardzo realny. Jeśli działalność człowieka będzie nadal tak drastycznie wpływać na morskie ekosystemy, za kilka dziesięcioleci po rafach nie będzie już śladu. Dlatego tak ważne jest zabezpieczenie komórek jajowych i plemników koralowców w celu ich późniejszej reintrodukcji. Pozyskany w naturze materiał biologiczny poddaje się obróbce biochemicznej i zamraża w ciekłym azocie o temperaturze –196°C. Obecnie podobne metody stosuje się m.in. w hodowli bydła czy ochronie gatunkowej roślin i ptaków. Zamrożone w banku genów nasienie może zostać wykorzystane do zapłodnienia setek komórek jajowych.

Reef Recovery Initiative to projekt, który działa podobnie jak kliniki płodności, z tą różnicą, że zamiast ludzi pacjentami są koralowce. Od 2012 r. badacze zajmowali się rozmnażaniem korali z gatunku Acropora, a dokładniej – głównie dwóch gatunków: Acropora millepora i Acropora tenuis, zamieszkujących Wielką Rafę Koralową. Cierpliwe czekali do momentu uwolnienia przez koralowce komórek rozrodczych, które wyłapali za pomocą specjalnych pojemników. Plemniki zabezpieczano w ciekłym azocie i po upływie dwóch lat wykorzystywano do zapłodnienia komórek jajowych. Nietypowa procedura zapłodnienia in vitro zakończyła się sukcesem. Z zarodków rozwinęły się larwy, które po transporcie do dużych zbiorników osiadły na dnie i zaczęły budować wapienny szkielet. Teraz naukowcy chcą zbadać, jak takie larwy poradziłyby sobie w środowisku naturalnym, ale na przeszkodzie stoi im pozyskanie odpowiednich pozwoleń. I chociaż udało się opracować skuteczną metodę przechowywania plemników, to z komórkami jajowymi nie jest już tak łatwo, dlatego specjaliści chcą sprawdzić, czy w ciekłym azocie można zabezpieczyć też formy larwalne. Należy również pamiętać, że same komórki rozrodcze, czy nawet larwy, nie wystarczą do odbudowy koralowców, które składają się z symbiontów takich jak glony i inne mikroorganizmy. Mało tego, jeśli stan wód się nie poprawi, koralowce z in vitro nadal nie będą miały gdzie żyć.

Kłusownicy i rozgwiazdy

Koralowce mierzą się nie tylko z fatalnym stanem wód. Padają jeszcze łupem kłusowników, gdyż dla niektórych turystów nic nie stanowi atrakcyjniejszej pamiątki z egzotycznej wycieczki niż fragment rafy koralowej. Są też bezbronnymi ofiarami drastycznych połowów ryb. Do ogłuszania ryb stosuje się prowizoryczne podwodne bomby lub trutki z cyjankiem sodu. Nurkowie ścigają ryby, a gdy te schronią się w szczelinach rafy, rozpylają gaz, po czym rozłupują korale, aby dostać się do zdobyczy. Tego rodzaju praktyki przyczyniły się pod koniec XX w. do zagłady ryb w wodach Tajwanu i Filipin. Obecnie ponad 40 raf koralowych objętych jest ochroną rezerwatową. Niestety, nadal połowa krajów, u których wybrzeży rafy się znajdują, nie objęła ich ochroną prawną.

Kolejny wróg koralowców to rozgwiazdy. Pożerają one polipy, pozostawiając jedynie wapienny szkielet, który z czasem się rozpada. Panoszą się na rafach, bo zanieczyszczenie wód doprowadziło do wytrzebienia populacji trytonów – wielkich morskich ślimaków będących naturalnymi wrogami rozgwiazd. Od połowy XX w. zaobserwowano gwałtowny wzrost liczebności populacji rozgwiazd z gatunku korona cierniowa, których pojedynczy osobnik pożera od 5 do 13 m2 rafy rocznie.

01.02.2019 Numer 2/2019

Czytaj także

Reklama
Reklama

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

Powrót na stronę główną