Текст книги "Человек и подводный мир"

Эпилог

Пещерная фауна – один из самых чутких индикаторов чистоты окружающей среды. Малейшее изменение – и эти животные гибнут. Кроме того, многие из пещерных организмов – эндемики, то есть нигде больше не встречаются. Вообще, подводные пещеры – это “горячие точки” биоразнообразия: на очень небольшой территории здесь обитает множество эндемичных видов. Распространение многих из них ограничено единственной пещерой или пещерной системой. Популяции невелики, и биологи для своих исследований довольствуются единичными образцами. Этот мир уникален и чрезвычайно уязвим. А сколько полезных нам тайн он хранит!

Слишком частое посещение пещер туристами и, как следствие, нарушение их микроклимата, вандализм, горные разработки, захоронение в пещерах отходов и мусора, загрязнение грунтовых вод – вот основные причины, приводящие к вымиранию пещерных животных. Многие из них уже сейчас находятся на грани исчезновения. Впрочем, как и многое другое, к чему прикасается рука человека.

Тропический лес и коралловый риф: между надеждой и отчаянием

1. Одно из величайших чудес света

Человек во все времена вёл борьбу со “слепыми силами” стихии. Последняя неизменно побеждала, но упорства и трудолюбия нам было не занимать. В своём стремлении доказать собственную значимость человечество пришло к созданию грандиозных сооружений, названных Семью чудесами света. Величественность и циклопические размеры Колосса Родосского, Александрийского маяка и садов Семирамиды являлись своеобразным вызовом Природе: “Смотри! И мы так можем!..” Где они теперь, Мавзолей Галикарнаса и храм Зевса в Олимпии? Лишь пирамиды Гизы смогли выдержать натиск тысячелетий, да и те приходится реставрировать…

Но есть на нашей планете ещё одна армия строителей. Появившись за сотни миллионов лет до того момента, когда человек стал смутно догадываться, что он не обезьяна, свои города и пирамиды на морском дне стали возводить сначала сине-зелёные водоросли (Stromatolites), позднее – мшанки (Bryozoa), а затем – коралловые полипы (Anthozoa). Самыми талантливыми “градостроителями” оказались так называемые мадрепоровые кораллы (Scleractinia = Madreporaria). То, что создали эти микроскопические колониальные организмы, в гораздо большей степени заслуживает названия ЧУДО СВЕТА, но Природа не тщеславна. Лишь очень немногие из существующих на Земле групп живых существ стали реальными геологическими факторами – силой, активно преобразующей лик планеты в глобальных масштабах. Таковы мадрепоровые кораллы. Построенные ими тысячи (!) километров рифовых барьеров и десятки тысяч коралловых островов коренным образом изменили рельеф океанического дна на огромных территориях и защищают побережья целых континентов от волновой эрозии. Самый знаменитый (и самый длинный) коралловый риф в мире протянулся почти на две тысячи километров вдоль восточного побережья Австралии. Это Большой Барьерный риф. В его состав входят около 2900 отдельных рифов и 71 остров. Возраст этого огромного природного сооружения – не менее десяти тысяч лет.

Коралловая экосистема планеты Земля – гигантский трансформатор вещества и энергии, доля которого в глобальном круговороте очень велика. Но, кроме того, это целая Вселенная, Макрокосм, населённый мириадами других животных и растений и дающий им кров и пищу. Количество видов живых организмов, постоянно или временно обитающих на коралловом рифе, уступает лишь биоразнообразию влажного тропического леса! Чтобы хоть в малой степени представить себе эту цифру, скажу, что всего на двух гектарах южноамериканской сельвы обнаружено в четыре раза больше видов древесных растений, чем во всей Северной Америке. Самих рифообразующих кораллов насчитывается почти две с половиной тысячи видов. На коралловых рифах обитает около четырёх тысяч видов моллюсков, две тысячи видов рыб, тысяча видов губок, более 350 видов иглокожих. Кроме того, здесь живут многие и многие сотни видов ресничных и многощетинковых червей, мшанок, гидроидных полипов, ракообразных, представители многих других групп беспозвоночных организмов, а также десятки видов асцидий и сотни видов водорослей. Коралловый риф – это огромные морские “ясли”. Кроме никогда не покидающих рифы “домоседов”, только здесь размножаются и проводят бульшую часть своего личиночного развития многие пелагические рыбы, некоторые головоногие моллюски и ракообразные.

А как красив коралловый риф!!! Подводные съёмки лишь в небольшой степени передают великолепие его причудливых форм и фантастических красок! Но даже этого достаточно, чтобы, не переставая, восхищаться ими!

2. Начало конца?

Для меня коралловые рифы навсегда останутся одной из самых светлых сказок детства. Сам факт существования этого невыразимо сложного и прекрасного мира всегда поддерживал меня в жизни. Воспитанный на фильмах Ку-сто и фотографиях Ньюберта, я всегда мечтал увидеть живые рифы собственными глазами и, может быть, именно поэтому стал морским биологом. Тем более сильным ударом для меня стали поступающие со всех концов света сообщения о том, что кораллы вымирают, причём, с катастрофической скоростью! Уже более 15 лет под эгидой ЮНЕСКО в разных точках тропической зоны осуществляется мониторинг состояния коралловых биоценозов. Результаты наблюдений и прогнозы шокируют! Коралловые рифы повсеместно гибнут! К 1993 году мы потеряли 10 % всех рифов планеты. После катастрофических вымираний 1997–1998 гг. (о его причинах я расскажу ниже) колоссальное количество прибрежных рифов было ПОЛНОСТЬЮ разрушено. Ещё 27 % современных коралловых биоценозов находятся под угрозой исчезновения в ближайшие пять лет!

Относительно благополучно кораллы чувствуют себя в Красном море, хуже состояние кораллов Океании. Зарегистрированы многочисленные мощные очаги вымирания кораллов по всему Индийскому океану. В Юго-Восточной Азии и Австралии под угрозой исчезновения от 60 до 80 % кораллов, а в Карибском море и Мексиканском заливе “в живых” осталось всего около 10 %! Это – самые разрушенные и больные рифы в мире! Естественно, картина неоднородна: если на Кубе, в Белизе и на Багамских островах живых кораллов ещё около 60–70 %, то в Мексиканском заливе, на Ямайке или где-нибудь у побережья Панамы – уже меньше одного процента! Однако, по мнению профессора Сиднейского университета Ове Хег-Гулдберга (Ove Hoegh-Guldberg), сейчас мы во многих случаях наблюдаем спорадическую гибель отдельных колоний. Через двадцать лет очевидным фактом станет МАССОВОЕ ПОВСЕМЕСТНОЕ ВЫМИРАНИЕ КОРАЛЛОВ!!! Оно уже охватило большие акватории Карибского бассейна и морей Юго-Восточной Азии, а к 2030 году поставит под угрозу существование Большого Барьерного рифа. Если события будут развиваться в том же направлении и с той же скоростью, то уже через сто лет коралловые колонии в большинстве прибрежных районов погибнут…

Во Флориде работа по наблюдению за состоянием прибрежных рифов началась в 1985 году, когда всё большее число самых обычных людей стало замечать, что “всё дохнет”. Три исследовательские группы из разных американских университетов подали заявки на выполнение проектов по изучению причин разрушения флоридских рифов – самых “северных” в мире. Война за миллионный грант шла грозная: ближайшие коллеги превратились в заклятых врагов! Департамент Охраны окружающей среды решил мудро: лидерам конкурирующих групп было заявлено, что средства для работы будут получены только в том случае, если они объединят усилия и осуществят совместный (!) проект. В один прекрасный день на некой яхте учёные мужи встретились и договорились о том, кто из них за какую часть проекта отвечает. Далее Департамент охраны действовал довольно своеобразно. “Отлично! – сказали там биологам. – Но у нас на ваш проект сейчас есть лишь одна треть от той суммы, которая была обещана…” Чиновники везде одинаковы…

Работа, тем не менее, началась. Собственно мониторинг осуществляет группа профессора Фила Дастана (Phil Dustan), в которую, кстати, входит русский биолог Владимир Космынин из Чарльстонского университета. На коралловых рифах вдоль всей цепи островов Флорида Кис, от Ки Ларго до Драй Тортуга, были выбраны контрольные участки. На каждом участке заложили по три мелководных (3–6 метров) и по три глубоководных (12–15 метров) транс-секты, обозначенные вбитыми в коралловое дно металлическими штырями, соединёнными цепью. Вдоль транссекты, двигаясь с видеокамерой с лазерной наводкой и используя цепь как ориентир, плывёт аквалангист и снимает дно. Иногда в работах принимает участие научное судно и базирующиеся на нём пилотируемые спускаемые аппараты. Съёмки одних и тех же участков рифа за разные годы сравнивают, и, таким образом, оценивается их состояние. А оно, к сожалению, плачевное. Я видел результаты таких съёмок: рифы острова Ки Ларго в 1975 году были райским садом, а уже в 1995-м они больше напоминали заброшенное кладбище…

3. Факты и гипотезы

В чём же причина вымирания современных коралловых рифов? Основные рифостроители, мадрепоровые кораллы, представляют собой сложную симбиотическую систему, состоящую из колониальных кишечнополостных животных и одноклеточных водорослей-зооксантелл (род Symbiodinium). Водоросли заселяют мягкие ткани полипов, попадая в них из внешней среды. Зооксантеллы – фотосинтетики. Они кормят себя сами, а также поставляют сахарб своему “хозяину”. В ходе совместной эволюции некоторые виды кораллов стали настолько зависимыми от водорослей, что разучились питаться самостоятельно, и даже утратили щупальца. Кроме того, в “услугу” за предоставленное “помещение-убежище” и некоторые вещества водоросли помогают кораллам извлекать из воды карбонат кальция, то есть строить минерализованный скелет. Благодаря зооксантеллам, колонии кораллов выделяют гораздо больше кислорода, нежели потребляют.

И вот уже более 25 лет как всё чаще и чаще стали находить колонии, “покинутые” симбионтами. Вернее, водоросли погибли, а новые в тканях кораллов почему-то не поселились. В первую очередь, такие колонии обесцвечиваются. Обычно же они зелёные, красные, пурпурные, жёлтые или синие из-за пигментов, содержащихся в водорослях. Колония кораллов без зооксантелл – ослабленная живая система, и до недавнего времени было распространено мнение, что обесцвеченные кораллы становятся удобной мишенью для болезнетворных микроорганизмов. Теперь же появились сведения о том, что именно бактерии вызывают обесцвечивание кораллов и происходит это при повышении температуры воды.

Биохимические основы ослабления обесцвеченных кораллов изучены пока недостаточно. В соответствии с одной из гипотез, исчезновение симбионтов в некоторых случаях приводит к изменению ионного обмена, что отражается на свойствах клеточных мембран полипов: в частности, может возрасти адгезия бактерий к этим клеткам. (Правда, имеются данные, свидетельствующие о том, что способность микроорганизмов прикрепляться к поверхности живой ткани кораллов вызвана изменением свойств самих бактерий из-за повышения температуры воды.) Другая гипотеза объясняла понижение защитных свойств полипов тем, что исчезновение симбионтов приводит к существенному уменьшению содержания сахаров в тканях кораллов – в результате они становятся менее устойчивыми к патогенам и их токсинам. Однако в последнее время появились сведения, что в некоторых случаях обесцвечивание вызывают именно бактерии. Они атакуют ослабленные повышенной температурой воды кораллы, и те, в свою очередь, лишаются своих симбионтов (такие данные получены, например, для бактерии Vibrio AK-1 и средиземноморского коралла Oculina patagonica). Скорее всего, справедливы все эти гипотезы, и перечисленные факторы действуют совместно. Главное же состоит в том, что ослабление полипов вызывается гипертермией.

Интересно, что многие из микроорганизмов ранее не представляли опасности для кораллов, и патогенами они стали только в новых условиях. За последние десять лет у кораллов было зарегистрировано 11 видов заболеваний, до этого никогда у них не встречавшихся. Количество колоний, поражённых ими во Флориде, растёт катастрофически: за эти же десять лет оно увеличилось более чем на 400 %! Только для четырёх из этих болезней известны возбудители. Доктор Джим Портер (Jim Porter), отвечающий именно за эту часть упомянутого проекта, установил, что в одном из случаев возбудителем становятся бактерии, в другом – синезелёные водоросли (то есть тоже бактерии), в третьем – вирус. А вот некоторые восьмилучевые кораллы, такие, например, как морские веера-горгонарии, в основном поражаются грибком-аспергиллом (Aspergillus). Это наземный организм, но вот надо же, “ушёл” в воду и поселился на горгонариях. Последние из-за этого подвергаются механическому разрушению: отмершие участки колоний ломаются и “выкрашиваются”, предварительно утрачивая гибкость. Но горгонарии живут на течении, часто – сильном, ставя лов-чую сеть своего веера поперёк несущего пищу потока. И колеблемым движениями воды морским веерам не устоять. Их поражённые аспергиллом и ставшие жёсткими участки ломаются, нарушая механическую целостность всей конструкции. Постепенно ещё живая колония разваливается. Вот ещё один пример: вызываемое цианобактерией Phormidium corraliticum заболевание “чёрная лента” убивает коралл-мозговик размером с арбуз всего за месяц.

Возвращаясь к кораллам с жёстким кальцинированным скелетом, покинутым зооксантеллами, следует отметить, что, по некоторым данным, колонии вновь могут быть заселены водорослями, если… немного понизить температуру воды. Парадокс: с одной стороны, подавляющее большинство этих «неженок» не может жить в воде с температурой ниже 23–24 °C, с другой – они постепенно теряют симбионтов, слабеют, инфицируются и медленно умирают, если вода нагревается до 28–30 °C. Вернее, кораллы могут существовать и в более тёплой воде (например, некоторые мелководные виды нормально чувствуют себя и при 35 °C), но в таких условиях не могут жить зооксантеллы…

В соответствии с одной из самых популярных на Западе гипотез, массовое вымирание кораллов в наши дни обусловлено накоплением в атмосфере углекислого газа антропогенного происхождения. Это, якобы, с одной стороны, привело к глобальному потеплению климата, причём самому быстрому за последние несколько сотен тысяч лет, а с другой – к повышению кислотности воды. Первая причина объясняет феномен обесцвечивания кораллов, вторая, в принципе, может вести к замедлению роста известкового скелета кораллов, растворяющегося в “кислой” воде.

До 80-х годов ХХ века случаи массовой гибели кораллов обычно были связаны с ураганами, экстремально низкими и продолжительными отливами, опреснением морской воды из-за сильных дождей (в последнем случае обесцвечивание отмечается на глубинах до 50 метров), подводными землетрясениями, извержениями вулканов, а в Австралии – ещё и вспышками численности морской звезды терновый венец (Acanthaster planci), которая поедает полипы. Обесцвечивание, вызванное длительным повышением температуры воды, наблюдалось лишь в отдельных районах и ограничивалось относительно небольшими участками рифов. Но в последние 20 лет оно охватило огромные акватории тропиков, причем на самых разных глубинах. Беспрецедентное обесцвечивание кораллов, сопровождавшееся их вымиранием, пришлось на 1997 и 1998 годы. Для некоторых регионов его последствия были поистине катастрофическими. Погибло до 95 % (!!!) всех кораллов Бахрейна, Мальдивов, Шри-Ланки, Сингапура и многих прибрежных акваторий Танзании. От 50 до 70 % коралловых колоний погибло в Кении, на Сейшелах, у южной Японии, у Таиланда, Вьетнама и в Белизе. От 20 до 50 % кораллов вымерло в Омане, на Мадагаскаре, Большом Барьерном рифе, в Индонезии и на Филиппинах, в Полинезии, на Флориде, Багамах, в Бразилии и на Галапагосских островах. В том или ином виде ВСЕ КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ МИРА подверглись мощному разрушительному воздействию.

Массовое обесцвечивание и, как следствие, вымирание кораллов повторилось в 2000 и 2002 годах. Особенно сильно оно затронуло Центральную и Южную Пацифику. Например, на Фиджи погибло до 40 % кораллов. Массовые вымирания были отмечены на больших площадях на Большом Барьерном рифе (в некоторых районах погибло до 90 % колоний).

В потеплении ли причина? Однозначного ответа, на самом деле, нет. Если в одних районах Мирового океана (например, в восточной части Тихого океана) обесцвечивание и вымирание кораллов совпали с теплым течением Эль-Ниньо, то в других (акваториях Юго-Восточной Азии) – с его антагонистом, прохладным течением Ла-Нинья. В различных районах Индийского океана обесцвечивание рифов также происходило или после Эль-Ниньо, или после Ла-Нинья. Поскольку эти два явления, как правило, идут одно за другим (что и случилось в 1997–1998 гг.), у кораллов просто не было времени на восстановление. С другой стороны, в ряде случаев зависимости обесцвечивания кораллов от температуры воды не отмечено. Например, большие массивы кораллов, покинутых симбионтами, были обнаружены в Индийском и Атлантическом океанах на 30-метровой глубине, где температура воды не превышает 23 °C. Кроме того, здесь нет резких колебаний температуры. Загадка… Правда, загадка невесёлая…

Не так давно американцами было высказано ещё одно предположение. За последние десятилетия количество свободного азота, высвобожденного в результате хозяйственной деятельности человека, увеличилось в атмосфере в два раза. В то же время содержание углекислого газа выросло только на одну треть. Перемещение огромного количества “нейтрального” азота из литосферы в атмосферу очень серьёзно повлияло на “обмен веществ” биосферы. Повышенное содержание азота стимулирует бурный рост зелёных водорослей как в толще, так и на дне океана. Последние активно обрастают, в том числе, и поверхность кораллов. Здесь особенно важно отметить то, что водоросли, в первую очередь, поселяются на мёртвых колониях, не давая, таким образом, оседать на них личинкам кораллов – планулам. А если таковые и умудряются найти свободное местечко, то они часто всё равно не могут нормально развиваться: за ночь водоросли изымают из слоя воды возле субстрата, на который осели личинки, почти весь кислород. Они “душат” молодь кораллов.

До недавнего времени в бассейне Карибского моря процветали морские ежи-диадемы (Diadema antillarum). Именно они объедали с мёртвых кораллов молодую водорослевую поросль, очищая субстрат для оседания планул. В 1983 году диадемы почти полностью вымерли от какого-то вируса – в живых осталось не более одного процента от прежней популяции. Морские ежи исчезли, кораллы покрылись водорослями, и… карибские рифы перестали возобновляться… Интересно, что в 1998 году на некоторых флоридских рифах Владимиром Космыниным было отмечено непривычно большое количество молодых колоний. Оказалось, что именно через этот район прошёл путь прошлогоднего урагана! Он “вычистил” риф вместо ежей! Таким образом, многим личинкам удалось найти подходящее место для оседания и выжить.

Однако история с морскими ежами оказалась значительно сложнее, чем это выглядит на первый взгляд. Долгое время учёные придерживались следующей гипотезы… Перенаселение многих прибрежных территорий и островов Карибского моря явилось причиной катастрофического перелова рыбы в этом регионе. Исчезновение рыбы резко изменило ситуацию в коралловых сообществах. У морских ежей исчезли пищевые конкуренты и враги, и они расплодились в огромных количествах. Это компенсировало рост водорослей и якобы поддерживало возобновление кораллов. Вымирание ежей поставило рифы под удар…

Всё правильно, кроме одного. Морские ежи были многочисленны в Карибском море и до прихода европейцев. Никакой вспышки их численности, вызванной переловом рыбы, не было. Да, вымирание диадем лишило кораллы гигантской армии “чистильщиков”, однако деградация рифов началась гораздо раньше, вместе с резким ростом населения этого региона. Неконтролируемое хищническое истребление морских обитателей, в первую очередь крупных животных – растительноядных (морских черепах, дюгоней и ламантинов) и хищников (акул и груперов) – вот что привело к необратимым изменениям всей экосистемы Карибского бассейна. Роль крупных массовых травоядных – антилоп и слонов – в жизни африканской саванны убедительно доказана. Их питание и миграции прямо или косвенно затрагивают все стороны существования этой экосистемы. Поедая и переваривая, вытаптывая и ломая миллионы тонн растительной биомассы, они регулируют её продуктивность. Количество зелёных черепах (Chelonia mydas) в доколумбовую эпоху по самым приблизительным оценкам составляло около 660 миллионов (!) особей. К настоящему моменту их численность сведена всего к нескольким десяткам тысяч. Одной зелёной черепахе требуется столько же водорослей, сколько съедает 500 крупных морских ежей. Можете себе представить, насколько велика была роль этих активных мигрантов в трансформации и перераспределении веществ и энергии в этом регионе! Десятками миллионов исчислялось количество других видов черепах. Люди съели их так же, как и остальных крупных морских животных. Их исчезновение привело к радикальной трансформации пищевых цепей, которые сейчас состоят из мелких видов рыб и беспозвоночных, и, вместе с другими факторами, к деградации рифовых экосистем. Резкое сокращение их биоразнообразия стало особенно заметным в последние двадцать лет, однако признаки умирания появились уже более ста лет назад. Кстати, эта же безрадостная картина характерна для всей Индо-Пацифики.