Химическая война на рифе: как некоторые виды водорослей вредят кораллам

Ученые впервые идентифицировали и определили химическую структуру молекул, которые используют определенные виды морских водорослей для убийства или подавления роста рифообразующих кораллов. Химические вещества, обнаруженные на поверхности нескольких видов водорослей, вредят кораллам, что указывает на то, что конкуренция с этими макроводорослями может быть фактором всемирного сокращения и отсутствия восстановления коралловых рифов.

Рост водорослей на кораллах обычно контролируется рыбами-растительноядными, но во многих частях мира перелов резко сократил популяции этих потребителей, позволив водорослям доминировать. Понимание этих вредных химических веществ и производящих их водорослей может привести к разработке новых методов управления, направленных на защиту рыб, которые потребляют наиболее вредные водоросли. Защита этих травоядных может помочь снизить давление на кораллы, потенциально позволяя восстановиться некоторым находящимся под угрозой рифам.

Исследование химических веществ, вредящих кораллам, будет опубликовано 17 октября в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Работа поддержана Национальным научным фондом (NSF), Национальными институтами здоровья (NIH) и фондом Teasley в Технологическом институте Джорджии.

«Нам удалось выделить некоторые ключевые молекулы, ответственные за вредные взаимодействия между водорослями и кораллами», — сказал Дуглас Рашер, аспирант Школы биологии Технологического института Джорджии. «Эти молекулы активны в очень низких концентрациях, что говорит о том, что им достаточно находиться на поверхности водорослей в минимальных количествах, чтобы оказывать повреждающее действие при контакте с кораллом».

Последующее исследование, в котором изучалось взаимодействие восьми видов водорослей и трех видов кораллов у островов Фиджи, показало, что в 79% случаев химические вещества водорослей вредили кораллам. «Мы показали, что эти водоросли в целом вредны для кораллов», — отметил профессор Марк Хэй.

Чтобы идентифицировать конкретные вредные соединения, исследователи получили экстракты с поверхностей двух наиболее вредоносных водорослей. Используя метод биоанализа с направленной фракционированием, они разделили соединения по степени растворимости в маслах или воде, или по размеру. Гели с извлеченными соединениями помещали в контакт с кораллом Acropora на рифах у деревни Вотуа (Фиджи). Воздействие оценивали с помощью флуориметра, измеряя изменения в фотосинтезе кораллов.

Из двух наиболее химически опасных видов водорослей ученые выделили и идентифицировали четыре токсичные молекулы для детального химического анализа. Эти соединения, определенные как ацетилированные дитерпены и производные лолиолида, относятся к классу органических соединений, известных как терпены. Две молекулы были выделены из зеленой водоросли Chlorodesmis fastigiata, и две — из красной водоросли Galaxaura filamentosa. Их структуры были определены в Технологическом институте Джорджии.

Исследователи надеются больше узнать о том, как эти соединения эволюционировали в водорослях, и определить виды рыб, которые их поедают. «Мы надеемся, что эта информация поможет жителям Фиджи принимать решения по управлению рыболовством для защиты рифов и даст научно обоснованные инструменты для поддержания здоровья рифов», — сказал Рашер. Смягчение локальных стрессов, таких как перелов, может помочь кораллам пережить глобальные проблемы. «Как только водоросли утверждаются, они могут подавлять восстановление кораллов», — заключил ученый.