Без кейворда

Культура кораллов для изучения болезней и восстановления рифов

Многие из вас написали или рассказали мне о презентации, которую я недавно сделал на Международной конференции морских аквариумов (IMAC 2004) в Чикаго в июне прошлого года. Некоторые из вас просили кратко изложить то, о чем я говорил, поэтому я предоставляю рукопись, представленную Консорциуму по болезням и здоровью кораллов, которая документирует наш прогресс в культуре карибских видов, полностью раскрывая тему моей лекции на IMAC 2004.

Использовать навыки, полученные в качестве аквариумиста, на благо науки и сохранения коралловых рифов было моей давней целью как аквариумиста. Я оказался в несколько особом положении, опираясь на десятилетия опыта дайвера, более чем десятилетний опыт содержания кораллов в рифовых аквариумах, а теперь еще и на несколько удивительных лет работы в качестве ученого по коралловым рифам. Не менее удивительно, как эти области пересекаются и дополняют друг друга, но, к сожалению, немногие участники каждой из них знают о тонкостях и специальных знаниях других дисциплин. Я думаю, что ситуация меняется, поскольку все больше и больше ученых контактируют с успешными коралловыми экспозициями, и поскольку все больше и больше аквариумистов сами являются учеными в различных дисциплинах. Дайвинг? Ну, дайвинг все расставляет на свои места!

Как аквариумисты, мы имеем около 20 лет успеха в поддержании жизни некоторых кораллов, 10-15 лет успеха в поддержании жизни почти всех зооксантеллатных кораллов и лишь ограниченный успех с большинством азооксантеллатных видов. Конечно, плодовитый рост анемонов Aiptasia sp. дал некоторую подсказку, что “разведение” снидарий возможно. В 1999 году я написал статью (Borneman and Lowrie 1999), для которой моя подруга, Дебора Лэнг, проделала серьезную работу, помогая мне определить все виды кораллов, которые размножались в то время (с некоторыми явно сомнительными видами, которые трудно идентифицировать). Мы смогли перечислить около 400 видов, хотя большинство из них были видами Acropora и мягкими кораллами. С годами культивированные кораллы стали доступны любителям марикультуры, аквакультуры, а также из местных источников (аквариумные клубы, местная торговля и т.д.). Теперь целые предприятия занимаются исключительно разведением кораллов, написаны книги на эту тему, а некоторые веб-сайты даже предлагают “инструменты для разведения”, такие как щипцы, ножницы, клеи и монтажные материалы. Frags.org, относительно новый сайт и концепция, представляет собой слабо сформированную организацию, включающую около 250+ частных лиц и предприятий, которые предлагают культивированные кораллы для продажи или торговли. Подобные организации действительно замечательны, они возникли на основе более ранних усилий, таких как “Лига коралловых фермеров”. Некоторые коралловые фермы, такие как Tropicorium, Inc. существуют дольше, чем многие аквариумисты содержат кораллы, а пионерская работа Дика Перрина (и его сына) по размножению кораллов является примером потенциала отрасли.

Коралловодство имеет и другие полезные или экономически ценные применения, помимо аквариумной торговли (Таблица 1). Я также составил таблицу источников аквакультурных кораллов (Таблица 2). Я приношу извинения всем людям или компаниям, которые занимаются аквакультурой, но не указаны в списке, и призываю всех, кого я упустил, связаться со мной, чтобы я мог добавить их имена в список. Хотя в большинстве случаев культивируемые кораллы экологически более благоприятны, чем кораллы, собранные в дикой природе, общепризнано, что экономически более предпочтительный вариант – позволить сборщикам кораллов сохранить свою занятость, обучив их марикультуре кораллов, а не вытеснять возможности ресурсных стран путем вытеснения дикого сбора аквакультурой на суше за пределами этих ресурсных стран. Многочисленные попытки начать марикультуру кораллов, к сожалению, до сих пор не привели к уменьшению воздействия дикого сбора. Однако в настоящее время все больше и больше предприятий марикультуры формируются, становятся жизнеспособными и заменяют дикие кораллы культивируемыми. Несколько лет назад я писал о такой коралловой ферме, которая пыталась поставлять культивированные кораллы Карибского бассейна в аквариумную торговлю.

Некоторые аквариумисты справедливо отмечают, что марикультивированные кораллы не так “выносливы”, как те, что выращиваются в аквариумах. Они часто так же требовательны к акклиматизации, как и дикие колонии, и имеют тенденцию к более высокой смертности, чем колонии, выращенные в аквариуме. Однако объекты марикультуры способны селективно выращивать “лучших из лучших” в условиях, которые, хотя и подвержены стохастичности (случайной изменчивости) окружающей среды, но гораздо менее изменчивы, чем те, которые влияют на коллекции, собранные в обширных регионах и совершенно разных местах обитания. Культурные особи отбираются по таким желательным признакам, как цвет, форма, рост и выживаемость. При сборе дикого урожая отбор возможен в гораздо меньшей степени. Кроме того, марикультивированные кораллы выращиваются вблизи побережья и вблизи логистических транспортных путей, что, вероятно, снижает стресс и смертность, связанные с транспортировкой и перевозкой. Объекты марикультуры уже существуют или планируются во многих ресурсных странах (Таблица 3).

За пределами аквариумной торговли менеджеры, правительства, природоохранные группы и ученые также начинают обращать внимание на потенциальное использование коралловых ферм для различных целей. В нескольких недавних публикациях подчеркивается и признается целесообразность разведения кораллов. Отрывок из документа Целевой группы по коралловым рифам США “Предлагаемая национальная стратегия действий: Предлагаемые действия и стратегии по устранению ключевых угроз” гласит:

“Для решения проблем предлагаются следующие действия: Расширить и укрепить усилия по наращиванию потенциала в странах с коралловыми рифами для обеспечения соблюдения соответствующих законов и правил, сбора данных о торговле, разработки и внедрения планов устойчивого управления, схем сертификации и альтернативных методов добычи, таких как аквакультура и выращивание кораллов”.

Использование новых методов восстановления, реабилитации и пополнения запасов с помощью размноженных кораллов также упоминается в заявлениях Международной инициативы по коралловым рифам, в материалах Карибского семинара по акропоридам и во многих других публикациях. Недавно я ознакомился с несколькими статьями, которые непосредственно касаются выращивания кораллов в аквариумах для восстановления, а другие статьи появлялись спорадически на протяжении многих лет, многие из них написаны известными профессиональными аквариумистами общественных аквариумов (в частности, Уолтером Адеем и сотрудниками Смитсоновского института, Жаном Жобером и учеными из аквариума Монако и смежных учреждений, Брюсом Карлсоном и сотрудниками аквариума Вайкики). Однако идея о том, что выращивание кораллов возможно, все еще остается несколько новой для многих представителей научного сообщества. Недавно я подал заявку на грант для дополнительного финансирования проекта, связанного с культивированием кораллов, и получил комментарий от рецензента, который заметил: “Хотя это предложение – новая идея, я не думаю, что выращивание Acropora в аквариумах закрытой системы осуществимо или даже возможно”. Очевидно, что в обмене информацией между многими учеными и аквариумистами все еще существует большой пробел.

Несмотря на такие комментарии, в науке явно наблюдается сильная тенденция к тому, чтобы начать приближаться, экспериментировать и использовать различные методы и формы коралловой культуры в интересах исследований и восстановления рифов. Почему возник внезапный интерес? Есть две основные причины. Первая заключается в том, что коралловые рифы быстро гибнут или деградируют в глобальном масштабе. В частности, почти полное исчезновение основных герматипических карибских видов, Acropora cervicornis и A. palmata, вызвало желание найти новые способы восстановления этих видов по всему их ареалу. Вторая причина – это количество рифов, которые являются кандидатами на пополнение или восстановление рифов из-за посадок судов на мель и других воздействий на окружающую среду.

Восстановление рифов – это большой бизнес, который может включать в себя крупные суммы на восстановление и расчеты, а частные корпорации предлагают различные технологии для помощи в восстановительных работах. Часто используются искусственные субстраты, такие как Reef-Balls, и такие технологии, как минеральная аккреция. Недостатки использования многих современных методов восстановления многочисленны.

• Они дорогостоящие и, как правило, не являются экономически эффективными.
• Они, как правило, очень трудоемки,
• Они сомнительно эффективны (высокая смертность или низкое разнообразие/обилие восстановленных фрагментов), и
• Они сложны.

Многие реставрации также включают идеологию “взять взаймы у Петра, чтобы заплатить Павлу”, когда кораллы удаляются с участка-донора и заменяются на участке-реципиенте. Когда леса восстанавливаются после пожара или вырубки, деревья не выкорчевываются из других лесов и не доставляются на поврежденные участки. Вместо этого высаживаются небольшие саженцы из существующих питомников. Аналогичным образом, группы в Израиле, на Фиджи, Соломоновых островах, в Японии и других местах в настоящее время создают коралловые питомники, используя различные методы, многие из которых являются продуктами аквариумных методов размножения. Очень отрадно видеть, что эти усилия обретают форму и используются. Коралловые питомники, пусть и ex situ (или аквакультура), а не in situ (марикультура), также являются тем местом, о котором я пишу в этой статье.

Среди рифоводов часто встречается идея, что мы, как аквариумисты, можем выращивать кораллы и помогать спасать рифы, высаживая их обратно на риф. Дело в том, что в настоящее время такой возможности нет и, возможно, никогда не будет. Любой коралл, помещенный в рифовый аквариум, несомненно, вступал в контакт со многими видами, которые не являются родными для любой предполагаемой области реинтродукции. В смешанных аквариумах, содержащих тихоокеанские и карибские виды, эта проблема еще более актуальна, поскольку между коралловыми рифами тропической Атлантики и Индо-Тихоокеанского региона происходит незначительное смешение бентических видов. Смешение геномов путем передачи плазмид возможно и даже вероятно; такие химерные виды с генами из нескольких потенциальных источников не следует выпускать. Благонамеренные аквариумисты часто забывают, что, хотя фильм “Свободный Вилли” был замечательным и вдохновляющим, “выпускать” рыб-клоунов, рыб-львов, кораллы, водоросли и (что более важно) возможно инвазивные виды или патогены (скорее всего, невидимые для аквариумиста) – это очень реальная опасность и очень плохая идея. Необходимо обеспечить строгий контроль, чтобы даже рассматривать такие “домашние проекты” как жизнеспособный вариант, и даже в этом случае разрешение на реинтродукцию в любое дикое сообщество, скорее всего, не будет получено.

В связи с этим в настоящее время предпринимаются усилия по разработке сертификата здоровья кораллов, в соответствии с которым кораллы в культуре будут признаны “здоровыми” и представляющими минимальный риск для реинтродукции или передачи в другие объекты. Сертификация будет применяться только к целевым проектам, но также будет иметь множество последствий для других аспектов аквакультуры, марикультуры и даже дикого промысла. Возможно, в конечном итоге сертификация даже может быть использована для обеспечения здоровья кораллов в рамках схемы экспорта в розничную сеть аквариумной торговли. Безусловно, для аквариумной торговли было бы очень интересно и полезно знать, что кораллы, предлагаемые на продажу, заведомо здоровы благодаря систематическому перечню факторов. Я работал над разработкой этих рекомендаций вместе с большим комитетом экспертов в июле 2004 года. Цели сертификации включают: разработку передовой практики управления аквакультурой кораллов от сбора до карантина и условий культуры; оценку здоровья кораллов на протяжении всего процесса; и возможную предварительную обработку/поверхностную стерилизацию колоний перед реинтродукцией. Эти цели помогут обеспечить возвращение на рифы только здоровых кораллов. После завершения работы эти руководящие принципы установят первые стандарты здоровья кораллов.

Хотя основное внимание мы уделяем выращиванию клональных фрагментов для исследования заболеваний кораллов, мы получили финансирование и разрешение на проведение пробной реинтродукции в месте посадки судна на мель во Флорида-Кис. В рамках этого исследования будет проведено сравнение роста и выживания кораллов, извлеченных из судна Truman Annex (см. статью ниже), а затем выращенных на нашем предприятии, других предприятиях аквакультуры во Флориде и на участке марикультуры живых камней. Затем кораллы будут пересажены на тестовое место восстановления. В ходе этой работы предстоит ответить на множество вопросов. Является ли аквакультура реальным способом получения фрагментов кораллов для восстановления и/или реабилитации? Смогут ли кораллы, выращенные в аквариуме, конкурировать и выживать на рифе? Будут ли кораллы, выращенные в аквариуме, являться переносчиками болезней в дикие сообщества?

Вместе с владельцами коралловой фермы, о которой пойдет речь ниже, мы также планируем или участвуем в расширении этой работы для других областей исследований и природоохранной деятельности. В целом, этот проект является действительно новаторским во многих отношениях и до сих пор был чрезвычайно успешным. Что вселяет в меня большую надежду и гордость, так это восторженный прием со стороны внешних сторон с почти постоянными запросами о дальнейшем развитии проекта. Я считаю, что у нас самый большой запас карибских кораллов в стране, и мы не собираемся останавливаться на достигнутом. Наша цель – продолжать расширять наше разнообразие и инвентаризацию за счет других районов и других видов, пока мы не получим тщательно организованный, генетически разнообразный и охарактеризованный запас кораллов, доступный для использования всеми заинтересованными сторонами. В наши планы входит разработка методов расселения личинок кораллов, полученных в результате нереста, для быстрого и устойчивого увеличения производства фрагментов кораллов в больших масштабах. Я попытался вызвать оседание личинок, полученных в результате нереста в Цветочных садах в 2003 году, и моя попытка была удручающе неудачной и стала очевидным учебным событием. Теперь я связался с теми, кто с большим успехом использовал методы расселения икры в Японии и Германии, и планирую повторить попытку в этом году во время нереста. Кроме того, в конце этого года мы получим большое количество выращенных и выращенных в аквариуме колоний из Роттердама в рамках совместных усилий по расширению использования кораллов, выращенных и выращенных половым путем, для различных целей (Dirk Peterson, pers. comm.).

Многие из вас спрашивали, будут ли кораллы из Карибского бассейна доступны для аквариумной торговли. Отвечу так: в настоящее время у нас нет таких планов. Кораллы “черного рынка”, которые я приобрел в местных магазинах Хьюстона, технически могут быть размножены и проданы. Другие коллекции находятся под строгими требованиями разрешения и могут быть использованы только для исследований рифов и целей, обозначенных CDHC. В конечном итоге, я надеюсь, что размножение из оригинального маточного стада или будущих приобретений будет доступно, но в ближайшее время мы не планируем заниматься этим вопросом. Тем не менее, коралловая ферма Reef Savers Inc. будет предлагать тихоокеанские виды в больших масштабах для торговли по мере формирования маточного поголовья.

В настоящее время мы продолжаем фрагментацию многочисленных колоний, которыми необходимо управлять, чтобы максимизировать рост с краев и получить экземпляры соответствующего размера. Мы начинаем процедуры измерения линейного роста и веса кораллов для определения скорости кальцификации. В связи с масштабами проекта мы разрабатываем практические, логистические методы разделения генотипов, чтобы мы могли отслеживать родительские и дочерние колонии. Мы устанавливаем больше систем, включая специальные карантинные системы, необходимые при других крупных приобретениях, поскольку несколько сотен или тысяч фунтов кораллов, поступающих на объект одновременно, могут быть ограничены чрезвычайно большим пространством, необходимым для обеспечения соблюдения протокола; с такой ситуацией обычно не сталкиваются при традиционных приобретениях для аквариумной торговли, даже крупные оптовые предприятия. Для конечного использования необходимы экономичные и функционально эффективные основания и способы крепления. Мы также работаем над “микрофрагментацией”, чтобы увеличить потенциал роста колоний и удовлетворить требования к очень маленьким размерам для типичных молекулярных исследований. “Тонкая настройка” для крупномасштабного потока воды, планктона, кальцификации и потребностей этих видов в освещении постоянно “подстраивается” для обеспечения наилучшего прогресса наших усилий. Наконец, мы создаем системы для Acropora palmata – специальные системы для будущих приобретений этого очень требовательного, но критически важного вида.

С точки зрения наших текущих и будущих потребностей, мы хотели бы резко расширить производство акропорид Карибского бассейна из-за их экологической важности и потенциала их культуры. Необходимо разработать и ввести в действие санитарную сертификацию. Быстрый прогресс и неожиданный успех проекта на сегодняшний день привели к тому, что возникла несколько более срочная необходимость разработать официальные договоренности о спросе и предложении в рамках плана CDHC, а также наладить логистику передачи образцов. Хотя кораллы, полученные для исследований, будут продаваться так же, как “лабораторные крысы”, поставляемые источниками биологического снабжения, затраты еще не определены из-за новизны культивирования карибских видов в больших масштабах, и точки безубыточности, чтобы стать самоокупаемым предприятием, пока неизвестны. В настоящее время предпринимаются усилия по созданию некоммерческого подразделения Reef Savers, которое будет отвечать за все исследования и деятельность, связанную с охраной природы. Это, в свою очередь, даст нам более широкий доступ к другим возможностям, финансируемым за счет грантов, для покрытия дальнейших расходов на развитие объекта в рамках текущих и будущих проектов. В настоящее время предпринимаются усилия по получению дополнительной финансовой поддержки.

Будущие планы этого проекта включают совместную работу с исследователями и менеджерами для конкретных исследований, восстановления и реабилитации, включая те, которые не входят в цели CDHC. Мы работаем с заинтересованными сторонами и новой инициативой по сохранению аквариумов и торговли, Reef Protection, International, над разработкой образовательных и просветительских материалов. Мы планируем сотрудничать с другими лабораториями и учреждениями для разработки дублирующих и специальных систем для других заинтересованных сторон и обеспечения широкого распространения клональных библиотек и последующего поддержания существующих генотипов. Благодаря будущим приобретениям мы создадим более широкие системы и генотипы, специфичные для конкретного местоположения Карибского бассейна, чтобы можно было разделять или смешивать генотипы для нужд конкретного местоположения. Мы начнем испытания на устойчивость к воздействию окружающей среды и попытаемся вывести “высокоустойчивые” штаммы, используя естественные способности кораллов к акклиматизации, уделяя особое внимание устойчивости к наиболее распространенным стрессовым факторам, с которыми сталкиваются природные сообщества, таким как температура и повышенный уровень питательных веществ. Наконец, мы будем работать со всеми соответствующими сторонами над созданием “банка генов” кораллов, что потребует частичного или полного секвенирования генотипов в культуре. Все вместе эти усилия должны помочь значительно продвинуть вперед науку о коралловых рифах, и для меня было большим удовольствием и честью получить такую возможность, которая превзошла все наши самые смелые ожидания за очень короткий период времени. Я также благодарю всех, кто впоследствии предлагал продукты, финансовую поддержку или советы для этого проекта после моей презентации на IMAC, 2004.

Я хотел бы поблагодарить всех следующих людей за их вклад и помощь в этом проекте: Национальный морской заповедник Флорида-Кис, и особенно Лори Маклафлин, Джоанн Делани, Билли Коузи, Гарольда Хадсона и Билла Келлера; Консорциум по болезням и здоровью кораллов, и особенно Шерил Вудли, Эстер Питерс, Синди Хантер, Энди Брукнер, Пэм Парнелл, Рой Янонг и Илзе Берзиньш; Центр тропической аквакультуры, особенно Крейг Уотсон; Кен Недимайер; Национальный морской заповедник “Цветочные сады”, особенно Эмма Хикерсон и Дж. П. Шмаль; Уолт Смит; Дирк Петерсон; Дрю Вайнер; Флоридский аквариум; Морская лаборатория Моте; Деннис Тагрин; Роджер Витко (Tunze USA); и особенно мои “партнеры” по сотрудничеству Эрик и Ким Кох из Reef Savers, Inc.

Погружение в аквариум
Blowfish Aquatics
Reef Savers
Коралловая планета
CoralSandBar
Кораллы Гуча
Рифовые кораллы в неволе
Живые аквариумы
Инверсионные реальности
Тропический рай
Tampa Bay Saltwater
Reefdweller/Reefaholics
Harbor Aquatics
CoralFragz
Коралловый риф
Coral Reef Productions
AquariumCity
Атлантис Акватик
Inland Aquatics
AquaTouch Livestock
Coral Dynamics
REEFlections
Премиум Акватика
Reefer Madness
Индо-Тихоокеанские морские фермы
Splash of Life
Tropicorium
Кораллы Dr. Mac & Sons
Джо Келли
Reeffarmers
Рифовая паутина
Морские экосистемы
Кораллы, выращенные в неволе
Внутренние рифовые аквариумы
Midland Marine
Грег Хиллер
Динамическая экоморфология
Соединения в соленой воде
Аквариум с коралловым рифом
Coral Connection
J & B’s Marine Propagations
Риф русалки
Reef Creations
Something Fishy
Кораллы, выращенные в неволе
eTropicals.com
Lonestar Corals
Shawn & Michael Bennett’s
Коралловый риф Адриана
Soutas Saltwater
AquaCorals
Кораллы Монагана
Риф соленой воды
Амфибии
Культивированный риф
South Pacific Aquatics
5th Day Aquatics
Bama Saltwater
The Frag Store
Тридакна Риф
Ocean Aquatics
Belau Aquaculture
Уолт Смит Интернэшнл
Морские фермы Блейна Перуна
Пуэрто-Рико
США (Флорида)
Соломоновы острова
Американское Самоа
Филиппины
Маршалловы острова

Модельные системы и коралловые “лабораторные крысы” для Консорциума по болезням и здоровью кораллов: Крупномасштабная культура рифовых кораллов для исследования болезней

Эрик Борнеман 1 , Эрик Кох и Ким Кох 2

1 Биологический факультет, Хьюстонский университет, Хьюстон, штат Техас eborneman@uh.edu 2 Компания Reef Savers, Inc., Стаффорд, штат Техас eric@reeftanks.org

Проект рукописи, подготовленной для семинара CHDC по диагностике коралловых заболеваний. Мэдисон, Висконсин. 27-29 апреля 2004 года.

Введение

Данный проект реализует одну из приоритетных рекомендаций Консорциума по болезням и здоровью кораллов: определить и разработать модельные виды кораллов (аналог “лабораторных крыс”), которые хорошо охарактеризованы и пригодны для лабораторного культивирования, а также создать культурный комплекс, способный поставлять модельные виды для научных исследований.

Для изучения нормальной биологии кораллов и состояний заболеваний с помощью современных научных методов необходимо определить и разработать модельные виды, а также сделать их доступными для исследований. Модельные лабораторные виды обладают хорошо известными желательными характеристиками, включая простоту культивирования, высокие темпы роста и плодовитость, а также относительно простую генетику. Модельные кораллы будут аналогичны “лабораторным крысам” и обеспечат быстрый прогресс за счет сосредоточения исследований на фундаментальных биологических концепциях, широко применимых ко всем таксонам. Модельные кораллы должны представлять разнообразие кораллов и включать индо-тихоокеанские и карибские виды, автотрофы и гетеротрофы, ветвящиеся и валунные формы роста, виды с различной скоростью кальцификации и с различными симбионтами водорослей. Они должны быть восприимчивы к обесцвечиванию и болезням, а также включать таксоны, устойчивые к обесцвечиванию и болезням. Создание коллекции живого фонда модельных кораллов обеспечит инфраструктуру, необходимую для фундаментальных исследований, предоставляя хорошо охарактеризованные и документированные экспериментальные организмы отечественным и международным исследователям.

Консорциум по болезням и здоровью кораллов (CDHC) определил, что культура кораллов ключевых видов является неотъемлемой частью дальнейшего изучения болезней кораллов. На первом семинаре CDHC (Чарльстон, Южная Каролина, 2001 г.) среди многочисленных приоритетных пунктов действий важнейшими были признаны следующие: 1) иметь возможность сохранять кораллы живыми для изучения в контролируемых условиях и 2) создать клональные линии и эквивалент коралловых “лабораторных крыс”, которые могут быть использованы для получения исходных данных. Эти пункты были признаны обязательными для изучения болезней кораллов, чтобы получить эффективные результаты, которые помогут смягчить последствия патологий, вызывающих быструю и серьезную гибель кораллов и приводящих к разрушению экосистемы. Ограничения в возможностях предоставления кораллов для исследований и содержания колоний в неволе были расценены как препятствующие прогрессу исследований, и было признано, что большинство исследований животных и человека зависят от наличия таких базовых потребностей. Целевая группа по коралловым рифам США, Международная инициатива по коралловым рифам, NURP/CRMC и Программа по сохранению кораллов NOAA (совместно с Национальной службой морского рыболовства) определили потребности данного проекта как один из нескольких ключевых пунктов, которые должны быть рассмотрены в рамках национальных планов действий, разработанных для сохранения и решения проблемы глобального сокращения коралловых рифов, включая усилия по снижению воздействия перелова, загрязнения, разрушения среды обитания, болезней, обесцвечивания кораллов и поврежденных рифов. Кроме того, среди предлагаемых решений – новые стратегии по снижению этих воздействий на коралловые рифы, включая использование технологий восстановления и выращивания культур, разработку новых методов и технологий для морских исследований, а также культивирование организмов для получения новой ценности из моря посредством аквакультуры.

Цели поддержания культур кораллов достижимы с помощью широко распространенных методов, которые, к сожалению, не получили широкого распространения среди сообщества исследователей кораллов, и такие способности в основном и ошибочно считаются исключительной прерогативой нескольких необычных людей или учреждений (Carlson 1999). На сегодняшний день попытки исследовательской культуры в аквариумах имеют весьма ограниченный успех, но считается, что они имеют потенциал (Becker and Mueller 1999). Попытки марикультуры затруднены тем, что условия в океане подвержены многим из тех же условий, с которыми сталкиваются дикие колонии, а возмущения могут полностью разрушить такие попытки (Bak and Criens 1981, Sakai et al. 1989, Yap and Gomez 1985). В частности, попытки лабораторного или аквариумного разведения карибских акропорид в основном не увенчались успехом (см., например, Becker and Mueller 1999). Тем не менее, те, кто пытался культивировать Acropora в прошлом, не смогли удовлетворить требования вида к условиям культивирования или не имели навыков, необходимых для содержания и выращивания этих явно чувствительных видов (Gaines, pers comm.). При надлежащих условиях темпы роста легко соответствуют или превышают те, которые встречаются в дикой природе, а организмы можно выращивать в контролируемых зонах, свободных от штормовых повреждений, хищничества, вторжения, болезней и других переменных, присущих изучению in situ (Borneman and Lowrie 1999). Эти методы позволили обеспечить долгосрочное содержание, рост и размножение всех доступных зооксантеллатных и герматипных кораллов, охватывающих большинство видов Scleractinia и несколько сотен видов других таксонов (Octocorallia, кораллиморфарии и т.д.).

Кораллы, выращенные бесполым путем, имеют одинаковый генотип, что очень полезно для изучения кораллов. Кораллы, выращенные в аквариумах, могут быть акклиматизированы к изменяющимся условиям и могут быть реинтродуцированы для увеличения разнообразия или численности поврежденных, сокращающихся или обедневших участков рифов. Наконец, виды, выращенные в неволе, в подавляющем большинстве случаев отличаются исключительной живучестью, и, возможно, в действительности, имеют больше шансов укорениться и пережить неблагоприятные условия по мере взросления (Carlson 1999). Хорошо известна способность кораллов, выращенных в неволе, адаптироваться к изменениям окружающей среды за пределами их обычного диапазона.

Задачи комитета CHDC, которому было поручено разработать цели, заключались в том, чтобы определить, какие виды наиболее подходят для использования в качестве коралловых “лабораторных крыс”. Требования к видам были определены следующим образом: возможность содержания в неволе; восприимчивость, устойчивость или соответствие изучаемым условиям; доступность; желательно быстрый рост; наличие базы данных в литературе или других источниках; возможность размножения половым или бесполым путем; экологическая значимость вида. Для Карибского бассейна были выбраны следующие виды: Acropora cervicornis и A. palmata, Siderastrea siderea, Montastraea annularis/faveolata/franksi, Porites astreoides и P. porites, Agaricia agaracites, и Gorgonia ventalina.

Объектом, используемым для создания клональных линий, является Reef Savers, Inc., большая коралловая ферма в Стаффорде, штат Техас. Несколько систем было выделено и предназначено исключительно для проекта, при этом многочисленные системы могут быть расширены, если потребуется. Системы состоят из 250-галлонных акриловых резервуаров-модулей, общий объем системы составляет около 5000 галлонов. Каждый резервуар модуля имеет одинаковый объем воды в системе, хотя каждый резервуар может быть изолирован запорными клапанами от всех остальных резервуаров в модуле. Каждый резервуар освещается различными комбинациями металлогалогенных ламп мощностью от 250 до 400 Вт, использующих различные спектры от 6500K до 20000K, в зависимости от глубины и уровней облучения, которые необходимо эмулировать. Кроме того, для имитации рассвета и заката используются очень мощные актинические флуоресцентные лампы, которые обеспечивают более постепенное и естественное увеличение и уменьшение интенсивности фотосинтеза коралловых колоний.

Аквариумы спроектированы таким образом, чтобы максимизировать газообмен и обеспечить насыщенный или перенасыщенный уровень кислорода. Поток воды обеспечивается несколькими методами. Первичный поток обеспечивается отводами большого диаметра центробежных насосов коммерческого класса. Сами по себе они обеспечивают однонаправленный поток по всей длине резервуара со скоростью 5-20 см/с в зависимости от расстояния от выхода насоса. Уже одно это обеспечивает поток воды, эквивалентный зонам максимального разнообразия кораллов. Кроме того, большие “пропеллерные” головки (насосы Tunze Stream) обеспечивают турбулентность против ламинарного потока с общим расходом на головку примерно 7 000 – 10 000 галлонов в час. Наконец, в системах, разработанных для имитации высокоэнергетической среды, можно использовать нагнетательные резервуары, создающие условия, способствующие быстрому росту мелководных видов.

Качество воды в каждой системе поддерживается за счет использования больших протеиновых скиммеров, каждый из которых приводится в действие специальным коммерческим насосом высокого давления. В каждом резервуаре используется песчаный слой из мелкозернистого оолитового арагонитового песка для обеспечения среды обитания разлагающейся мейофауны и микробной флоры, которая является основным источником переработки питательных веществ. Кроме того, в отстойнике каждого штабеля используется живой камень для увеличения среды обитания и биоразнообразия мейофауны и производства демерсального зоопланктона. В тихоокеанских системах используется тихоокеанская живая порода, а в карибских системах – атлантическая живая порода, выращенная аквакультурой. Вода для систем искусственная, с использованием формулы Crystal Seas BioAssay (Marine Enterprises, Inc.). Исходная вода очищается с помощью коммерческой системы деионизации и обратного осмоса со смешанным слоем, а смешанная морская вода дополнительно фильтруется через 2-микронный картриджный фильтр для дальнейшего удаления примесей.

Кальций и карбонат пополняются несколькими способами: путем добавления хлорида кальция и карбоната натрия, а также с помощью изготовленных на заказ кальциевых реакторов. Реакторы работают путем пропускания углекислого газа через специально разработанную камеру, содержащую различные природные морские источники карбоната кальция, которые мы смешали для максимального увеличения содержания различных второстепенных и микроэлементов. Никакие другие элементы не добавляются в систему в качестве добавок.

Существует множество других особенных и уникальных аспектов проектирования и содержания кораллов в этом комплексе, но эти аспекты выходят за рамки данной статьи.

Коллекции кораллов

Коллекция кораллов для данного проекта включает в себя как карибские, так и тихоокеанские виды. Тихоокеанские виды были получены из нескольких источников, включая Фиджи, Индонезию, Тонга и Соломоновы острова. Кроме того, из различных источников был приобретен ряд ранее культивированных генотипов, происхождение которых неизвестно. Хотя текущее поголовье ограничено видами, представленными в Таблице 2, приобретение дополнительных видов продолжается и может включать практически любые виды по запросу исследовательского сообщества. Доступ к большинству тропических индо-тихоокеанских видов практически безграничен, а кораллы легко приобрести. Большая часть приведенной ниже информации относится к карибским видам, поскольку индо-тихоокеанские виды так легко доступны. Их культура занимает большую часть помещения, и для нас выращивание и размножение этих видов стало почти “второй натурой”.

Карибские виды изначально приобретались медленно. В Национальном морском заповеднике Flower Gardens была взята ограниченная выборка из нескольких колоний. Это обеспечило первоначальное небольшое маточное поголовье Porites astreoides, P. divaricata и Montastraea faveolata. Были предприняты попытки приобрести акропору в Белизе, но ограничения по количеству материала, связанные с получением разрешения, сделали эти усилия нецелесообразными. В ноябре 2003 года Национальный морской заповедник “Флорида-Кис” предоставил в пользование множество кораллов с территории Truman Annex в Ки-Уэсте, где в результате дноуглубительных работ ВМС по расширению порта возникла угроза для морской стены, покрытой кораллами. Эти колонии были удалены для переселения, и многие из них были частично предоставлены для культурных систем CDHC. В январе 2004 года была проведена вторая попытка сбора на территории Truman Annex, в ходе которой было собрано несколько сотен колоний. Небольшие колонии Acropora cervicornis, прижившиеся на арендованном участке аквакультуры живых камней, были предоставлены Кеном Недимайером (Sea Life, Inc.).

В марте 2004 года мы получили сообщение о том, что множество карибских кораллов было продано в несколько аквариумных магазинов в районе Хьюстона, вероятно, в результате продажи на черном рынке недобросовестным коллекционером. Кораллы были немедленно изъяты из магазинов и после двухнедельного карантина и стерилизации поверхности раствором Люголя и гентамицином были помещены в систему культивирования. Эти колонии, как сообщается, были получены на Багамских островах. Наконец, с февраля по апрель 2004 года несколько видов были присланы нам аквариумистами, которые получили их в виде поселений на живом камне, выращенном в аквакультуре (Tampa Bay Saltwater), и впоследствии размножили их путем фрагментации. Эти кораллы также были подвергнуты процедуре карантина и стерилизации. В будущем планируется собрать коллекции из Пуэрто-Рико, Панамы и Доминики. Долгосрочные планы включают в себя увеличение генетического разнообразия за счет приобретений из всего Большого Карибского региона.

Акклиматизация и фрагментация кораллов

Хотя некоторые из приобретенных колоний были небольшими (< 10cm), some colonies from the Truman Annex site were quite large (>50 см). Первоначально стабилизация колоний была очень важна, и их сразу помещали в системы после удаления потенциально загрязняющих организмов (туникатов, губок и крупных отложений железа на нижней стороне скелета). Некоторые колонии хорошо промывали морской водой, чтобы удалить излишки слизи и ограничить органическую нагрузку на аквариумные системы. В течение нескольких дней, пока кораллы акклиматизировались к условиям аквариума и снижали стрессовую реакцию (повышенная выработка слизи, экструзия некоторых мезентериальных нитей), использовался озон путем инъекции в протеиновый скиммер. Это также уменьшило органическую нагрузку от эпибионтов, некоторые из которых погибли в результате сбора и транспортировки.

Освещение осуществлялось в режиме сокращенного фотопериода (шесть часов против обычного 12-часового периода), и первоначальная коллекция Truman Annex доказала, что даже такой уровень освещенности изначально был слишком большим для этих коллекций с мутной водой. Несколько колоний Agaricia agaracites, Favia fragum, Diploria strigosa, и Montastraea faveolata показали различную степень частичного обесцвечивания. При снижении освещенности с использованием только флуоресцентных ламп все колонии, кроме двух F. fragum и одной A. agaracites, быстро восстановились. В это время 250-ваттные металлогалогенные лампы (6500K) были включены на возрастающий фотопериод, начиная с 2 часов в день и увеличивая на 2 часа каждую последующую неделю, пока не был достигнут полный фотопериод. В этот момент некоторые колонии были перемещены под 400-ваттные металлогалогенные лампы (6500K и 20000K, в зависимости от наблюдений за их реакцией и вида) для увеличения темпов роста. Все последующие коллекции следовали этому общему протоколу, и дальнейшего обесцвечивания не происходило, за исключением нескольких колоний Agaricia humilis из второй коллекции Truman Annex. Эти кораллы были немедленно затенены, и в течение недели они полностью восстановили свои симбионты.

Большинство колоний размещается на яичном крате, который приподнят над субстратом на несколько дюймов с помощью 2-дюймовых труб ПВХ в качестве “ножек”. Более крупные колонии, чувствительные к облучению виды (Agaricia spp., F. fragum), тенелюбивые (Scolymia spp.) и свободноживущие виды (Manacina areolata) размещаются либо прямо на песчаном субстрате, либо на ячейках, которые располагаются прямо на песке. Виды размещаются вблизи или вдали от потока воды в зависимости от требований или толерантности вида. Генотипы разделены, где это известно, как и коллекции из различных регионов.

После стабилизации и после того, как произошел рост на всех нарушенных границах, началась фрагментация. Для фрагментации массивных видов мы использовали лапидарные и плиточные пилы, оснащенные очень тонкими алмазными лапидарными лезвиями, и морскую воду в резервуаре для мокрой пилы. Размеры фрагментов могут варьироваться, но фрагменты около 2-5 см являются идеальным размером для стимулирования быстрого распространения с нескольких краев. Ветвящиеся виды фрагментируются с помощью ножниц. Все отрезанные фрагменты тщательно промываются в морской воде перед тем, как вернуть их в систему.

Из-за большого количества кораллов мы только начали процесс фрагментации. Многие фрагменты все еще требуют крепления к основанию, дизайн и производство которого все еще разрабатываются. Некоторые фрагменты были прикреплены к небольшим кускам живого камня, а другие – к формованному основанию, сделанному из непесчаной, бесцветной затирки для плитки (карбонат кальция) с использованием хлорида кальция для ускорения затвердевания и дополнительного увеличения количества кальция в субстрате, что может способствовать быстрому кальцифицированию. Формы устанавливаются с акриловым блоком в центре для создания квадратного отверстия, пока затирка затвердевает, а затем удаляются, оставляя углубление для вырезанных и обрезанных фрагментов, которые устанавливаются так, чтобы живая ткань касалась краев затвердевшей затирки. Любое пространство вокруг фрагмента заполняется арагонитовым песком и затем затвердевает с помощью нескольких капель цианоакрилата тонкого отверждения. Этот метод был разработан для этих фрагментов и доказал свою эффективность для массивных и пластинчатых видов. Ветвистые кораллы крепятся с помощью цианоакрилата высокой плотности или быстротвердеющей эпоксидной шпаклевки, в зависимости от размера и формы фрагмента. Они также крепятся боком, чтобы стимулировать базальное распространение, обеспечивая максимальный контакт здоровых тканей с субстратом, а также позволяя сломанному краю и поврежденным тканям подвергаться воздействию сильного потока воды, что ускоряет восстановление скелета тканями и быстрое восстановление под воздействием сильного потока воды.

Смертность и рост

Из нескольких сотен оригинальных колоний три небольшие колонии были потеряны из-за неспособности восстановиться после обесцвечивания, вызванного интенсивным освещением системы (F. fragum [2], A. agaracites [1]). Одна колония (Colpophyllia natans) была потеряна из-за инфекции “коричневого желе”, возникшей после повреждения колонии в процессе транспортировки. Приблизительно шестьдесят небольших фрагментов M. faveolata были потеряны после второго сбора в Truman Annex. Колонии были собраны ранее и помещены в пластиковые контейнеры, которые были установлены под доком в гавани. Фрагменты были навалены друг на друга, и местные условия (слабое течение воды, затенение), а также физические повреждения от истирания привели к тому, что до транспортировки фрагменты были очень слабыми. Кроме того, вокруг многих полипов на фрагментах был белый материал, и это состояние распространилось на соседние полипы. Эти фрагменты были временно помещены в отдельный резервуар для наблюдения и восстановления, если это произойдет. Состояние фрагментов продолжало ухудшаться, и в течение недели они погибли. Их никогда не добавляли в основные системы культивирования. Несколько фрагментов были удалены и зафиксированы до их гибели для дальнейшего анализа белого материала.

Остальные 630+ колоний с территории Truman Annex абсолютно процветают в системе. Сейчас они выглядят более здоровыми, чем на маргинальной среде обитания, где они были первоначально расположены. Все фрагменты демонстрируют обширное разрастание и размножение полипов, причем рост происходит быстро во всех колониях. Несколько фрагментов первого “поколения” были готовы к повторному разделению уже через четыре месяца. Примечательно, что колонии A. cervicornis процветают и быстро растут, у всех образовались новые ветви и множество новых осевых кораллитов. Как мы и предполагали, выращивание этого вида совсем не кажется сложным, если использовать правильные методы и навыки. Также удивляет быстрый рост массивных видов, которые в природе, как известно, растут медленно. Оказывается, медленный рост является результатом формирования колоний, а размножение, способствующее маргинальному расширению, обеспечивает быстрый рост. Кораллы кормят несколько раз в день, используя различные заменители зоопланктона, включая только что вылупившихся науплиев артемии, золотой жемчуг (рассол креветок) и CyclopEze. Для увеличения роста и здоровья колонии строятся дополнительные системы живой культуры, которые обеспечат постоянное поступление корма.

Планы на будущее

Для повышения устойчивости к многочисленным экологическим стрессорам, воздействующим в настоящее время на среду обитания вида, будут инициированы специальные протоколы обработки подвыборочных клоновых линий; будут собраны данные об уровнях устойчивости вида к различным параметрам окружающей среды. Результаты будут доведены до сведения научного сообщества, органов управления и общественности посредством публикаций и семинаров, а методы культивирования будут преподаваться всем заинтересованным сторонам в рамках цели CDHC по сохранению “коралловых морских свинок” с помощью систем культивирования без воздействия на окружающую среду для изучения и исследований. Создание запасов этих критически важных видов является важным шагом в понимании потребностей этих видов и сохранении коралловых рифов.

Одной из основных целей будущих работ является получение более крупных популяций критически важных видов A. cervicornis и A. palmata. Мы уверены, что крупномасштабное размножение A. cervicornis будет возможным. Этот вид является одним из самых важных для карибских рифов, но из-за его редкости сегодня его трудно приобрести, и он тщательно охраняется управляющими. Мы настоятельно просим управляющих ресурсами разрешить сбор этого вида, чтобы мы могли быстро размножить фрагменты для исследований (или реабилитационных мероприятий). Мы также уверены, что сможем вырастить печально известный чувствительный и требовательный вид A. palmata. Мы считаем, что ключом к успешному культивированию этого вида будет эффективная и правильная транспортировка собранных фрагментов, и что, попав в системы, специально разработанные для удовлетворения потребностей вида, он будет процветать, как и все другие Acroporid, при условии надлежащего содержания.

Таким образом, в скором времени появится постоянный источник фрагментов для использования в исследованиях, проектах по реабилитации и восстановлению рифов, причем каждая система позволит иметь фрагменты для каждого региона сбора. Кроме того, для исследований будут доступны клональные образцы кораллов, которые не влияют на дикую природу и не требуют длительных и дорогостоящих поездок для сбора. Любые кораллы с признаками болезни или других патологий, если они возникнут в культуре, будут немедленно изолированы и доступны для изучения заинтересованными исследователями. Ценные данные будут получены в результате лечения акклиматизированных кораллов и их способности противостоять постоянным и неизменным стрессовым факторам, присутствующим в диких сообществах. Способность кораллов адаптироваться к местным условиям имеет решающее значение для оценки стратегий управления и прогнозирования потенциала рифов к восстановлению после возмущений. Толерантность всех клональных культур к различным параметрам окружающей среды будет определена количественно. Эта информация предоставит необходимые данные для решения большинства неизвестных проблем, связанных с реакцией кораллов в Карибском бассейне на стрессовые факторы.

Результаты этого проекта на сегодняшний день чрезвычайно успешны. Благодаря возможностям, предоставленным коллекциями Truman Annex, мы приобрели маточное поголовье почти всех зооксантеллатных герматипных родов в Карибском бассейне. Это намного превосходит первоначальное предложение сосредоточиться на нескольких ключевых видах. Ожидается, что успех этого проекта в конечном итоге приведет к значительному прогрессу в исследовании заболеваний, сокращению сбора диких колоний, что влияет на генотипическое разнообразие и покрытие кораллов на рифе, а также к возвращению большого количества жизнеспособных колоний на риф. Эти колонии смогут внести свой вклад в будущие поселения колоний посредством нереста и естественной фрагментации, улучшая функцию рифа как среды обитания и увеличивая биоразнообразие в этом месте.

Цитируемая литература:

Bak, R. P. M., and S. R. Criens. 1981. Выживание после фрагментации колоний Madracis mirabilis, Acropora palmata и A. cervicornis (Scleractinia) и последующее воздействие коралловой болезни. Proc 4th Int Coral Reef Sym 2: 221-7.

Becker, L. C., and E. Mueller. 1999. Культура, пересадка и хранение Montastraea faveolata, Acropora cervicornis и Acropora palmata: что мы узнали на сегодняшний день. Bull Mar Sci 69: 881-896.

Борнеман, Э. Х., и Дж. Лоури. 1999. Достижения в разведении и размножении в неволе: легко используемое средство пополнения рифов из частного сектора. Bull Mar Sci 69: 897-914.

Карлсон, Б. А. 1999. Реакция организмов на быстрые изменения: что аквариумы говорят нам о природе. Американский зоолог 39: 44-55

Sakai, K., Nishihiri, M., Kakinuma, Y. and Song, J. 1989. Краткосрочный полевой эксперимент по изучению влияния заиления на выживание и рост пересаженных ветвей Pocillopora damicornis. Galaxea 8: 143 – 156.

Яп, В. и Гомекс, Е. 1985. Рост Acropora pulchra. III. Предварительные наблюдения о влиянии пересадки и осадка на рост и выживание трансплантатов. Морская биология 87: 203 – 209.

Source: reefkeeping.com