Sekret najbogatszego podwodnego siedliska na świecie

Eksperci w dziedzinie koralowców, Ken Johnson i Nadia Santodomingo, prezentują skamieniałości koralowców sprzed 30 milionów lat w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie   Zdjęcie: Sophie Hardach

W skrzydle biurowym Muzeum Historii Naturalnej w Londynie dwóch badaczy otwiera zwykłe drzwi szafy, aby odsłonić ukryty skarb: półki skamieniałych koralowców, liczących do 30 milionów lat, z najbardziej zróżnicowanego siedliska morskiego na świecie. Niektóre wyglądają jak skamieniałe mózgi, inne jak skały z filigranowymi wzorami.

„Lubię patrzeć na rzeczy z przeszłości i sprawdzać, czy możemy wyciągnąć z nich wnioski” - mówi Ken Johnson, przyglądając się skamielinom. Johnson jest paleontologiem i głównym badaczem w dziale nauk o Ziemi muzeum. Obok niego stoi Nadia Santodomingo, biolog morski i geolog, a także kustosz muzeum. Oni i ich zespół zebrali skamieniałości w Indonezji ponad dziesięć lat temu, współpracując z kolegami z Indonezyjskiej Agencji Geologicznej. Celem była próba zgłębienia tajemnic oceanu znanego jako „trójkąt koralowy” - i jak mieli nadzieję, wykorzystanie tych tajemnic do ochrony dzisiejszych raf.

„Zrozumienie, w jaki sposób koralowce zareagowały na wcześniejsze zmiany środowiskowe, może pomóc nam zobaczyć, jak mogą zareagować na przyszłe zmiany” - mówi Johnson. W rzeczywistości skamieniałości nie tylko doprowadziły do zupełnie nowego spojrzenia na życie morskie, ale zwróciły uwagę na ważne rezerwaty koralowców, które wcześniej były pomijane - i które mogą stać się kluczowymi schronieniami dla gatunków w miarę ocieplania się planety, twierdzą naukowcy.

Amazonia mórz

Trójkąt koralowy, nazywany czasem Amazonką mórz, jest tak bogaty w gatunki i tętniący życiem jak bujny las deszczowy. Obejmuje on Malezję, Filipiny, Indonezję, Papuę Nową Gwineę, Timor Wschodni i Wyspy Salomona. Żyje tam około 75% wszystkich znanych gatunków koralowców - czyli ponad 700 różnych gatunków - a także 3000 gatunków ryb rafowych i sześć z siedmiu gatunków żółwi morskich na świecie.

„Trójkąt koralowy w Azji Południowo-Wschodniej jest najbardziej zróżnicowanym miejscem na Ziemi” pod względem siedlisk morskich, mówi Johnson. „Występuje tam więcej gatunków morskich niż gdziekolwiek indziej. Moi koledzy i ja zastanawialiśmy się: dlaczego? Co spowodowało taką różnorodność?”

Pojedyncze koralowce, znane jako polipy, to pozbawione kręgosłupa małe zwierzęta morskie mierzące zaledwie kilka milimetrów, spokrewnione z meduzami i ukwiałami. Budują twarde zewnętrzne szkielety i wraz z dziesiątkami tysięcy innych polipów tworzą olśniewające struktury, które znamy jako rafy koralowe. Szkielet pozostaje po śmierci polipa.

“Rafy koralowe to morskie miasta” - Ken Johnson

Skamieniałości ustawione w gablocie są w zaskakująco dziewiczym stanie, z każdym delikatnym zawirowaniem i wgnieceniem wciąż nienaruszonym. Jak mówi Santodomingo, w trójkącie koralowym i innych rafach te złożone struktury wspierają obfitość życia.

„Koralowce są jak małe budynki”, mówi. „Jeden odizolowany budynek nic by nie zrobił, ale kiedy wszystkie rosną razem, jak duże miasta, mogą gościć wiele innych zwierząt. Młode ryby mogą się tam ukryć, więc duże drapieżniki nie mogą ich dosięgnąć”. Kiedy koralowce umierają, pozostawiają po sobie szkielety, jak puste domy, wyjaśnia. „A wtedy inne zwierzęta mogą skolonizować rafę - gąbki, ślimaki lub małże - które wykorzystują te puste „budynki” i przekształcają je we własny dom”.

Johnson dodaje: „Metaforą, której zawsze używamy [w odniesieniu do raf koralowych], są 'morskie miasta|'”.

Na początku 2010 roku zespół i jego indonezyjscy koledzy zebrali około ośmiu ton bogatych w skamieliny skał z indonezyjskiego Borneo, które przyniosły 70 000 okazów koralowców - ponad 200 gatunków koralowców sprzed 30 milionów lat. Kiedy porównali je z gatunkami żyjącymi obecnie w trójkącie koralowym, dokonali zaskakującego odkrycia: wiele z nich wciąż tam jest.

“Ten koralowiec żyje w trójkącie koralowym od około 18 milionów lat” - Nadia Santodomingo

Santodomingo ostrożnie wyjmuje z szafki ogromny skamieniały koralowiec, koralowiec Porites, i trzyma go w górze: „Ten tutaj ma około 10 milionów lat”. Dziś koralowce Porites, które budują ogromne rafy, nadal kwitną w trójkącie koralowym, mówi.

Podaje inny przykład, przypominający poroże koralowiec rogaty, zwany Acropora monticulosa, który jest jedną z zebranych skamieniałości z Indonezji. Koralowce Acropora nadal żyją w trójkącie koralowym. Te koralowce „są tam od około 18 milionów lat”, mówi. Inne gatunki koralowców występujące w trójkącie koralowym są jeszcze starsze.

Ta niezwykła odporność może pomóc wyjaśnić, dlaczego obecnie w trójkącie koralowym występuje tak wiele gatunków, mówi Johnson. „Powodem, dla którego jest to najbardziej zróżnicowane miejsce na Ziemi, jest to, że kiedy [koralowiec] się tam dostanie, nie wymiera” - mówi. To bardzo różni się od tego, jak koralowce radziły sobie gdzie indziej, w tym w miejscach takich jak Karaiby, które możemy uważać za tętniące życiem siedliska koralowców, mówi Johnson. „W innych częściach świata, w których występują rafy koralowe, takich jak Karaiby, w przeszłości dochodziło do wymierania”, mówi, spowodowanego dramatycznymi zmianami w środowisku i klimacie. „Tak więc dwa miliony lat temu wyginęła połowa gatunków koralowców na Karaibach. Dlatego różnorodność jest tam znacznie mniejsza”.

W niektórych miejscach koralowce zostały całkowicie zniszczone: „Morze Śródziemne miało kiedyś wiele koralowców” - kontynuuje. „Ale Morze Śródziemne wyschło, a koralowce wyginęły”.

Naukowcy twierdzą, że w Azji Południowo-Wschodniej zapis kopalny sugeruje, że nie doszło do takiego wyginięcia. Okazuje się jednak, że koralowce miały jeszcze jedną zaletę, która może nawet pomóc nam dziś chronić siedliska morskie: żyły w mętnej wodzie.

Potęga błota

Kiedy myślimy o idealnym siedlisku koralowców, obraz, który przychodzi nam do głowy, to zazwyczaj „czysta woda, palma na plaży”, mówi Johnson - idealne wakacyjne zdjęcie tych słynnych raf w mieniących się kolorach.

Jednak, jak podkreślają on i Santodomingo, jest to częściowo odzwierciedlenie tego, gdzie tradycyjnie szukamy koralowców: w czystych wodach, gdzie łatwo je zobaczyć. Skamieniałości z Indonezji opowiadają jednak inną historię. Badania sugerują, że żyły one w mętnej, mętnej wodzie, wśród wirujących osadów i wody deszczowej.

“Te mętne środowiska pomogły koralowcom przetrwać” - Nadia Santodomingo

„Uważamy, że te mętne środowiska pomogły koralowcom przetrwać”, mówi Santodomingo, być może dlatego, że stosunkowo ciemne, wymagające środowisko sprzyjało tworzeniu się szczególnie wytrzymałej i odpornej puli gatunków, z których wszystkie miały różne cechy, które pozwoliły im radzić sobie przez miliony lat.

W obliczu globalnego ocieplenia niszczącego rafy koralowe na całym świecie, ten wgląd w skamieniałości doprowadził do kolejnego pytania: jeśli mętna woda pomogła koralowcom w przeszłości, czy może to zrobić dzisiaj, w erze globalnego ocieplenia i zdziesiątkowanych raf? W szczególności, czy mętna woda mogła chronić rafy przed dramatycznym zjawiskiem znanym jako bielenie koralowców - gdy całe rafy stają się upiornie białe w wyniku stresu cieplnego?

Kiedy relacje stają się toksyczne

Bielenie ma miejsce, gdy dochodzi do załamania kluczowej relacji. Koralowce są domem dla maleńkich, kolorowych glonów, co jest wzajemnie korzystną relacją, która istnieje od czasów na długo przed wyginięciem dinozaurów - i która sprawia, że rafy są tak słynnie tęczowe.

„Koralowce są w zasadzie rolnikami, ale ich uprawy żyją wewnątrz ich ciał” - mówi Johnson. „Tak więc koralowiec otrzymuje pożywienie od roślin żyjących w jego wnętrzu i nawozi rośliny swoimi odchodami zwierzęcymi. To krąg między rośliną a zwierzęciem”.

Kiedy woda morska ociepla się do poziomu, który stresuje koralowce, na przykład podczas morskiej fali upałów, koralowiec wydala kolorowe rośliny i zmienia kolor na biały. „To staje się jak toksyczny związek”, mówi Santodomingo, w którym koralowiec decyduje, że lepiej jest przetrwać kryzys na własną rękę. Naukowcy wciąż zastanawiają się, dlaczego dokładnie ta zwykle korzystna relacja załamuje się pod wpływem stresu - jednym z powodów może być to, że glony zaczynają zachowywać się bardziej jak pasożyt niż sojusznik, pobierając więcej energii i składników odżywczych dla własnego wzrostu. Innym wyjaśnieniem jest to, że w wyższych temperaturach roślina wytwarza substancje szkodliwe dla koralowców. Rafy mogą zregenerować się po bieleniu - zasadniczo stresujące wydarzenie mija, a roślina powraca - ale jeśli stres jest zbyt silny lub trwa zbyt długo, koralowce umierają.

“W czystych wodach, 37% kolonii koralowców bielało podczas fali upałów - w mętnych wodach raf było to tylko 10%”

Badania sugerują, że mętna woda może buforować ten wpływ i sprawić, że koralowce będą bardziej odporne na bielenie. W 2020 r. naukowcy z University of Malaysia Sabah zbadali, jak rafy w mętnej i czystej wodzie w trójkącie koralowym zareagowały na falę upałów. Zbadali dwa siedliska w Malezji: mętną rafę Sakar i rafę Blue Lagoon z czystą wodą. Na mętnych rafach bielało mniej niż 10% kolonii. Na rafie z czystą wodą bielało średnio 37% kolonii koralowców. Wynik ten potwierdza „hipotezę, że mętne rafy są gospodarzami odpornych społeczności koralowców w obliczu zmian klimatycznych”, podsumowali autorzy badania.

Jednym z możliwych wyjaśnień tego ochronnego efektu jest to, że bielenie może być spowodowane nie tylko przez ocieplającą się wodę morską, ale także przez intensywne światło słoneczne, mówi Johnson. „Kiedy woda jest mętna, jest mniej światła”, mówi, a to może chronić koralowce.

Badanie morskiej fali upałów z 2016 r., która spowodowała powszechne bielenie na Wielkiej Rafie Koralowej, wykazało również, że koralowce w mętnej wodzie, w pobliżu brzegu, były bardziej odporne na bielenie niż te w czystej wodzie. Autorzy argumentowali, że pokazało to „znaczenie tych odpornych, ale często pomijanych siedlisk raf koralowych jako potencjalnych ostoi podczas zakłóceń związanych z klimatem”.

Ochrona mętnych rajów koralowych przed plastikiem

Oddzielnie, analiza danych z 2020 r. dotyczących bielenia, temperatury i zmętnienia z ponad 3600 miejsc występowania koralowców na całym świecie wykazała, że zmętnienie zmniejszyło bielenie koralowców podczas stresu cieplnego. „Sugerujemy, że te mętne środowiska przybrzeżne mogą zapewnić pewne schronienie przed zmianami klimatu, ale rafy te będą wymagały wysokiego statusu ochrony, aby utrzymać je w pobliżu gęstych populacji ludzkich” - ostrzegają autorzy. Ponieważ mętne wody zwykle znajdują się blisko brzegu, gdzie deszcz zmywa glebę do morza, są one bardziej narażone na zanieczyszczenie przez ludzi, takie jak odpady z tworzyw sztucznych jednorazowego użytku, takie jak wyrzucane plastikowe butelki.

Santodomingo i Johnson twierdzą, że odkrycia te zachęciły do podjęcia wysiłków na rzecz ochrony mętnych raf w trójkącie koralowym, na przykład w ramach planu rozszerzenia morskiego obszaru chronionego w Malezji. Naukowcy twierdzą, że ponieważ rafy z czystą wodą nadal cierpią, te mętne rafy mogą stanowić schronienie dla gatunków koralowców.

Gdy Johnson delikatnie zamyka szafkę ze skamielinami, odwraca się w stronę innych szafek, wypełnionych koralowcami zebranymi przez poprzednie pokolenia badaczy i odkrywców, aż do XIX wieku. Niektóre z tych starych kolekcji są obecnie analizowane przy użyciu nowoczesnych metod naukowych, aby dowiedzieć się więcej o rafach i ich historii, takich jak tomografia komputerowa w celu zbadania wnętrza skamieniałości bez ich otwierania.

Pewnego dnia przyszli badacze mogą zrobić to samo z najnowszą kolekcją skamieniałości - używając metod, które dziś ledwo możemy sobie wyobrazić.

„Właśnie dlatego kolekcje muzealne są ważne” - mówi. „Nie możemy sobie wyobrazić, co będzie możliwe [w przyszłości]. Tak jak wtedy, gdy zbierali te koralowce w latach pięćdziesiątych XIX wieku, nie mogli sobie wyobrazić, co możemy z nimi zrobić teraz”.