Пищевые цепи коралловых рифов сократились на 70 процентов

Фото из открытых источников

Коралловые рифы выглядят суровыми. Они строят массивные известняковые структуры, которые могут простираться на многие километры и существовать тысячи лет. Но внутри этих ярких подводных городов происходит нечто хрупкое.

Новое исследование показывает, что деятельность человека незаметно сократила те самые пищевые цепи, которые поддерживают жизнь коралловых рифов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Энергия, которая когда-то свободно перетекала от мельчайших организмов к мелким рыбам и далее к более крупным хищникам, теперь перемещается по более короткой и простой системе. Эта потеря сложности может повысить вероятность разрушения рифов.

На протяжении многих лет ученые отслеживали обесцвечивание кораллов, повышение температуры океана и чрезмерный вылов рыбы. Однако им никак не удавалось измерить, как выглядели рифы до сильного воздействия человека. Без этой базовой информации трудно понять, насколько сильно произошли реальные изменения.

Для проведения расследования ученые обратились к неожиданному источнику: ушным камням рыб. Эти крошечные структуры, называемые отолитами, помогают рыбам слышать и сохранять равновесие. Состоящие из карбоната кальция, они хорошо сохраняются в океанических отложениях.

На протяжении тысячелетий рыбы питаются, живут своей жизнью, и их отолиты в конечном итоге оседают на морском дне. Слой за слоем они создают летопись.

Исследовательская группа под руководством Джессики Людерс-Дюмон из Бостонского колледжа изучила отолиты, сохранившиеся в ископаемых рифовых отложениях возрастом около 7000 лет.

Вместе с коллегами, в том числе с профессором Синчэнем (Тони) Ваном, команда разработала и применила метод изотопного анализа азота для анализа белков, заключенных внутри этих древних ушных камней и коралловых скелетов.

Группа исследователей изучила 136 отолитов рыб и десятки кораллов из ископаемых месторождений в Панаме и Доминиканской Республике.

Ушные камни сравнивали с современными образцами, собранными в тех же районах Карибского бассейна. Этот регион является одной из наиболее деградировавших коралловых рифовых экосистем в мире, где площадь каменистых кораллов сократилась более чем на 50 процентов за последние десятилетия.

Анализируя изотопы азота, ученые определили трофический уровень, который показывает, где организм находится в пищевой цепи. Более высокие значения означают, что рыба питается на более высоком уровне в этой цепи.

Результаты оказались поразительными. По сравнению с «первозданными» коралловыми рифовыми экосистемами времен до широкомасштабного воздействия человека, современные коралловые рифы Карибского моря содержат пищевые цепи на 60-70 процентов короче и рыб, функциональное разнообразие которых на 20-70 процентов меньше.

Это означает, что между самой мелкой добычей и высшими хищниками стало меньше промежуточных этапов. Это также означает, что рыбные сообщества теперь играют меньше различных ролей.

«Мы обнаружили, что на более здоровых рифах Карибского моря рыбные сообщества используют более широкий спектр источников пищи», — сказала Людерс-Дюмон. «На деградировавших рифах рацион стал однородным — разные рыбы все чаще питаются одним и тем же ограниченным набором ресурсов. Раньше отдельные рыбы могли позволить себе быть разборчивыми; сегодня многим остается только то, что есть. Это как если бы оживленный район с множеством ресторанов превратился в одно-единственное, упрощенное меню».

Исследовательская группа сосредоточила внимание на некоторых из наиболее распространенных мелких рыб, обнаруженных в палеонтологической летописи, включая бычков, серебристых рыб и кардинальных рыб.

«Эти рыбы являются важнейшей добычей на рифах – по сути, это „картофельные чипсы рифа“», – сказала Людерс-Дюмон. «На протяжении тысячелетий их употребляли в пищу, а их отолиты выделялись, накапливаясь в осадочных породах».

Исследователи ожидали значительных изменений среди высших хищников, которые часто становятся объектом рыболовства. Вместо этого они обнаружили существенные сдвиги и среди рыб на самых нижних уровнях пищевой цепи.

«Поскольку эти изотопные сигналы отражают положение организма в пищевой цепи, анализ нескольких групп рыб и кораллов с одних и тех же ископаемых рифов позволяет нам количественно реконструировать структуру пищевой цепи рифов до начала масштабного воздействия человека», — сказал Ван. «Ранее этот подход был ограничен ничтожно малым количеством белка, сохранившегося в окаменелостях, но недавние достижения в наших методах позволяют впервые применить его к ископаемым рифовым сообществам. Это как древняя ДНК, но вместо генов мы используем химические сигнатуры, заложенные в древних белках».

Когда рифы теряют свою сложную трехмерную структуру, они предоставляют меньше укрытий и кормовых ниш. Это может иметь негативные последствия для всех уровней экосистемы.

«Эти результаты показывают, что воздействие человека, такое как исчезновение высших хищников, сокращение связей между различными типами местообитаний и уменьшение структурной сложности коралловых рифов, а также другие факторы, влияющие на современные коралловые рифы, изменили поток энергии на всех уровнях пищевых цепей», — сказала Людерс-Дюмон.

Коралловые рифы поддерживают существование по меньшей мере четверти всех морских видов. Они также защищают береговые линии от штормов и обеспечивают продовольствием миллионы людей. Когда их пищевые цепи сокращаются, вместе с ними снижается и их устойчивость.

Ученые часто устанавливают цели по сохранению коралловых рифов, основываясь на том, что они могут наблюдать сегодня. Но если рифы сегодня уже сильно изменены, эти цели могут оказаться недостижимыми.

«Теперь мы можем увидеть, как выглядели нетронутые коралловые рифовые экосистемы до вмешательства человека», — сказала Людерс-Дюмон. «Поскольку наши прежние критерии сохранения биоразнообразия определялись уже деградировавшими современными рифами, возможность восстановления древних исходных показателей открывает совершенно новый взгляд на то, что представляют собой здоровые рифовые экосистемы, и как мы можем их восстановить».

Прошлое высечено в камне, в самом прямом смысле этого слова. И в этих крошечных косточках ушей ученые обнаружили предупреждение о том, что было утрачено, и более четкую цель для того, как может выглядеть восстановление.