Потепление океана приводит к увеличению частоты и тяжести волн морской жары, нанося неисчислимый ущерб коралловым рифам. Тропические кораллы, которые живут в симбиозе с крошечными одноклеточными водорослями, чувствительны к высоким температурам и проявляют стрессовую реакцию, называемую обесцвечиванием, когда океан становится слишком горячим.

За последние четыре десятилетия волны морской жары вызвали повсеместное обесцвечивание и погубили миллионы кораллов. Из-за этого ведется глобальный поиск рифов, которые могут противостоять тепловому стрессу, пережить будущее потепление и выступать в качестве источников теплостойких личинок кораллов для пополнения пострадавших районов как естественным путем, так и путем восстановления.

Теперь ученые, изучающие рифы в Палау, архипелаге в западной части тропической части Тихого океана, определили генетические подгруппы распространенных видов кораллов, которые проявляют замечательную устойчивость к экстремальной жаре, связанной с морскими тепловыми волнами. Кроме того, ученые нашли доказательства того, что личинки этих кораллов перемещаются из мест своего рождения глубоко в лагунах Палау на внешний риф, где они выживают и растут, а также сохраняют свою теплостойкость.

По словам ученых из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), которые руководили исследованием, понимание как основных механизмов, способствующих теплостойкости этих кораллов, так и способности их личинок к расселению, будет иметь большое значение для активизации усилий по сохранению и восстановлению коралловых рифов в океане 21 века.

В главной лагуне Палау сеть очень древних окаменелых рифов была поднята, образовав серию гор, известных как Скалистые острова. Эти образования замедляют течение воды внутри и вокруг них, создавая локальную среду, в которой температура воды постоянно выше, чем в других районах рифов Палау.

Ученые взяли образцы ключевого вида кораллов Porites lobata (лопастной коралл) по всему Палау, включая Скалистые острова. Они взяли биопсию скелета и исследовали сердцевины на наличие полос напряжения, которые являются явными признаками обесцвечивания - стрессовой реакции кораллов на высокие температуры. Они обнаружили, что кораллы с Рок-Айлендс обесцвечивались меньше во время сильной жары 1998 года, чем кораллы из других районов рифа, что указывает на повышенную термостойкость.

Затем ученые исследовали генетику кораллов и обнаружили четыре различные линии внутри одного и того же вида. На более теплых Скалистых островах определенные линии, обозначенные как линии "LB" и "RD", были гораздо более распространены. Ученые смогли сопоставить генетику каждого коралла с его собственной историей обесцвечивания и обнаружили, что в течение 1998 года обесцвечивалось меньше особей из линий "LB" и "RD", что указывает на повышенную термостойкость.

Примечательно, что ученые обнаружили, что происхождение LB не ограничивалось Скалистыми островами. Они обнаружили несколько колоний LB, также живущих на более прохладных внешних рифах. Изучение истории обесцвечивания этих колоний снова выявило меньшее количество полос напряжения, указывающих на то, что они сохранили теплостойкость, характерную для их родственников на Скалистых островах.

"Это говорит о том, что Скалистые острова обеспечивают естественным образом устойчивыми личинками соседние районы", - пишут ученые в статье под названием "Самые теплые рифы Палау содержат термически устойчивые кораллы, которые процветают в различных средах обитания", опубликованной в журнале Communications Biology. "Поиск и защита таких источников термически устойчивых кораллов является ключом к выживанию рифов в условиях изменения климата 21 века".

"Поскольку океаны по всему миру продолжают нагреваться, кораллы, полученные из экстремальных местообитаний, получат конкурентное преимущество и могут способствовать выживанию уязвимых рифов", - продолжают авторы. "Выявление и охрана естественных мест размножения экологически устойчивых кораллов, которые могут процветать в будущих климатических условиях, будут иметь основополагающее значение для сохранения экосистем коралловых рифов во всем мире в ближайшие десятилетия".

"Мы обнаружили, что на некоторых рифах Палау с самыми высокими температурами есть кораллы, которые более терпимы, чем можно было бы ожидать", - сказала ведущий автор статьи Ханни Ривера, выпускница совместной программы MIT-WHOI. Ривера, которая провела эту работу в рамках своего докторского исследования, в настоящее время является заместителем директора по развитию бизнеса в Ginko Bioworks. "Кроме того, они генетически отличаются от тех же кораллов, найденных в других частях Палау, что говорит о том, что в этих регионах происходил естественный отбор для более выносливых кораллов"..

Соавтор статьи Майкл Фокс добавил, что исследование особенно интересно, потому что оно сочетает генетику кораллов с историческими записями обесцвечивания, сохранившимися в их скелетах, чтобы пролить свет на то, как кораллы из экстремальных местообитаний с высокой температурной устойчивостью могут быть рассеяны по рифовому ландшафту.

"Эта комплексная перспектива необходима для улучшения прогнозов коралловых сообществ в потепляющем океане", - сказал Фокс, который был аспирантом WHOI во время исследования для этой статьи. В настоящее время он является ассистентом профессора-исследователя в Исследовательском центре Красного моря при Университете науки и техники имени короля Абдаллы в Тувале, Саудовская Аравия.

Исследование в Палау напрямую связано с инициативой "Супер рифы", которую ВОЗ запустила совместно с Управлением охраны природы и Стэнфордским университетом с целью определения коралловых сообществ, способных противостоять морским тепловым волнам, и работы с местными сообществами и правительствами по их защите.

"Эта работа является научной основой для инициативы Super Reefs", - сказала соавтор статьи Энн Коэн, ученый WHOI и советник Риверы по исследованию. "Исследование Палау демонстрирует, что суперрифы существуют, а также предоставляет практические научные знания, которые могут быть использованы для поддержки их защиты".

Коэн отметил, что есть и другие коралловые рифы, не только на Палау, где коралловые сообщества не обесцвечивались так сильно, как предсказывали ученые, основываясь на уровнях термического стресса.

"Когда мы найдем коралловые сообщества, устойчивые к жаре или обесцвечиванию, и защитим их от других стрессов, которые могут их убить - таких как взрыв, чрезмерный вылов рыбы или развитие прибрежных районов, - они произведут миллионы личинок, которые будут путешествовать по течениям, за пределами мест их происхождения, как мы видим на Палау, и они вновь заселят рифы, которые были опустошены волнами жары", - сказала она. "Природа удивительна. Наша задача в рамках инициативы "Супер рифы" - защитить эти термически устойчивые рифы и позволить природе сделать все остальное".

Ривера добавила, что она в восторге от огромной признательности, уважения и бережного отношения народа Палау к окружающей среде.

"Они были одной из стран-первопроходцев в продвижении сохранения морской среды и защиты окружающей среды. Замечательно знать, что эти особые рифы находятся в таких хороших руках", - сказал Ривера. "Я очень надеюсь, что наши исследования окажут дальнейшую поддержку народу Палау в их усилиях по поддержанию здоровой морской экосистемы".