Без кейворда

C oral R eef S cience: Основные направления развития

H abib S ekha

C. Ferrier-Pagès, F. Houlbrèque, E. Wyse, C. Richard, D. Allemand and F. Boisson. Биоаккумуляция цинка в склерактиновом коралле Stylophora pistillata . Коралловые рифы. Декабрь 2005, 636 – 645.

Кинетика поглощения цинка (Zn), необходимого питательного вещества для фотосинтеза и кальцификации, в тканях S. pistillata показала, что транспорт Zn состоит из линейного компонента (диффузия) при высоких концентрациях и активного компонента, опосредованного переносчиком, при низких концентрациях. Сродство переносчика (K m=28 пмоль л-1) было очень низким, что указывает на хорошую адаптацию кораллов к низким уровням Zn в морской воде. Накопление Zn в скелете было линейным; его уровень зависел от продолжительности инкубации, а также от внешней концентрации растворенного Zn. Также наблюдалась светостимуляция поглощения Zn, что позволяет предположить, что зооксантеллы через фотосинтез участвуют в этом процессе. Обогащение инкубационной среды 10 нМ Zn значительно увеличило эффективность фотосинтеза S. pistillata. Этот результат позволяет предположить, что кораллы, живущие в олиготрофных водах, могут быть ограничены в основных металлах, таких как цинк.

В различных дискуссиях и публикациях анализировались тяжелые металлы в солевых смесях, аквариумах, кормах и добавках. Из этих обсуждений и публикаций мы знаем, что тяжелые металлы, такие как цинк, могут стать токсичными, если их концентрация достаточно высока И если они находятся в биодоступной форме. Несмотря на их токсичность при высокой концентрации, они необходимы для многих важных биологических процессов.

Цинк является необходимым питательным веществом для фотосинтеза, кальцификации и различных других процессов. Авторы продемонстрировали, что повышение концентрации цинка на 0,65 ppb приводит к увеличению эффективности фотосинтеза S. pistillata (коралл, который некоторые из вышеперечисленных авторов часто используют в различных исследованиях). По моим оценкам, конечная концентрация цинка могла составлять около 1 ppb. Обычная концентрация цинка в средних аквариумах обычно выше этого значения; однако не весь цинк находится в биодоступной форме.

Наличие активного переносчика, который эффективен при низкой концентрации цинка, и увеличение поглощения цинка при стимуляции светом позволяют предположить, что различные процессы в организме хозяина и симбионтов влияют на скорость поглощения цинка. Такие эффекты и увеличение эффективности фотосинтеза при обогащении цинком, по мнению авторов, позволяют предположить, что кораллы, живущие в олиготрофных водах, могут быть ограничены в цинке и других необходимых металлах.

Crabbe MJ, Smith DJ. Моделирование изменений морфологии кораллитов коралловых колоний Galaxea fascicularis в зависимости от глубины и освещенности на прибрежных окаймляющих рифах в Морском национальном парке Вакатоби (юго-восток Сулавеси, Индонезия). Comput Biol Chem. 2006 Jan 4; [Epub ahead of print].

Прибрежные среды в тропиках могут страдать от высокой седиментации и низкого уровня освещенности. Galaxea fascicularis – герматипный коралл, который относительно устойчив к стрессу от обесцвечивания и отложения осадков. Размеры кораллитов – ширина, высота, плотность кораллитов и межкораллитные расстояния – колоний Galaxea fascicularis значительно изменялись с глубиной, а также в зависимости от падающего света на рифе Сампела в Морском национальном парке Вакатоби, юго-восток Сулавеси, Индонезия. Моделирование на основе наших данных показало, что ширина кораллитов уменьшается с количеством падающего света, а высота кораллитов увеличивается с количеством падающего света (r(2) составляет 0,835 для ширины и 0,869 для высоты). Во всех колониях межкораллитное расстояние значительно уменьшалось с увеличением количества падающего света (r(2)=0,89). Отношение ширина/высота колонии линейно увеличивалось с межкораллитным расстоянием для всех исследованных колоний (r(2)=0,65). Поток тока, определяемый с помощью меток, не был фактором, влияющим на изменение размеров кораллитов. Наши результаты позволяют предположить, что в условиях низкой освещенности распределение и размер кораллитов могут оптимизировать гетеротрофное питание, в то время как в условиях, когда свет не ограничивается, распределение и размер кораллитов могут быть оптимальными для фотосинтеза.

Было показано, что Galaxea fascicularis, взятые с разных глубин рифа Сампела, Сулавеси, Индонезия, имеют разную высоту, ширину и межкораллитные расстояния кораллитов. Течение, вероятно, не было эффектом первого порядка. С другой стороны, была обнаружена сильная корреляция с количеством падающего света. С увеличением освещенности ширина кораллитов уменьшалась, высота увеличивалась, а межкораллитное расстояние уменьшалось.

Авторы предполагают, что кораллы изменяют (модулируют) размер и распределение кораллитов либо для оптимизации способности улавливать пищу, либо для оптимизации поглощения света (фотосинтеза). Если они правы, то Galaxea fascicularis, которые больше полагаются на фотосинтез, чем на гетеротрофию, будут иметь относительно более узкие, но высокие кораллиты и меньшие межкораллитные расстояния, чем те, которые более гетеротрофны. Поэтому изменения параметров аквариума (освещение, обезжиривание и кормление) могут также вызывать изменения в размерах и количестве кораллитов.

Энрикес, С. Многократное рассеивание на коралловых скелетах усиливает поглощение света симбиотическими водорослями. Limnol. Oceanogr., 50(4), 2005, 1025-1032.

Успех симбиотических кораллов, строящих рифы, во многом определяется эффективностью сбора ими солнечной энергии. Используя тонкие коралловые пластинки карибского склерактиниума Porites branneri, мы охарактеризовали спектры поглощения неповрежденных поверхностей кораллов. Сравнение спектров поглощения кораллов с широким диапазоном плотности фотосинтетических пигментов, собранных во время естественного обесцвечивания, показывает, что они способны собирать более 85% солнечной радиации при плотности пигментов на порядок меньше, чем у земных листьев. Измерения эффективности поглощения света в зависимости от плотности пигментов показывают, что симбиотические водоросли в интактных P. branneri поглощают в два-пять раз больше света, чем свежевыделенные симбионты. Теоретическая модель показывает, что многократное рассеяние скелетом может усиливать локальное световое поле, тем самым увеличивая поглощение. В результате этого явления кораллы, обитающие в условиях высокой освещенности, могут максимизировать свою поглощающую способность при низких затратах пигмента, одновременно уменьшая самозатенение в условиях низкой освещенности. Усиление локального светового поля может иметь негативные последствия, когда кораллы подвергаются стрессовым условиям. Во время обесцвечивания кораллов увеличение местной освещенности, связанное с уменьшением плотности пигмента, может усугубить негативный эффект повышенной температуры. Симбиотические склерактиновые кораллы являются одними из самых эффективных коллекторов солнечной энергии в природе, и модуляция внутреннего светового поля скелетом коралла может быть важной движущей силой в эволюции этой группы.

Приведенное выше исследование ясно показывает, что сбор света – это совместная работа симбионтов и хозяина в исследованном коралле. Свежевыделенные зооксантеллы из интактного P. branneri поглощали только 20-50% света, освещавшего коралл. Поскольку они скорректировали данные с учетом плотности пигмента, разница может быть реальной, а не артефактом. Объяснение, которое они предлагают, основано на теоретической модели, согласно которой рассеивание света скелетом усиливает световое поле локально, тем самым увеличивая поглощение света. Я предполагаю, что они устранили этот эффект при измерении плотности пигмента. Тем не менее, они завершают реферат словами: “Симбиотические склерактиновые кораллы являются одними из самых эффективных коллекторов солнечной энергии в природе”. Это и предыдущий реферат предполагают, что структура коралла (на относительно низком структурном уровне) помогает модулировать свет для зооксантелл и хозяина в зависимости от условий окружающей среды.

Source: reefkeeping.com