Биология

Коралловые рифы Вьетнама

Исследования тропических морских экосистем в нашем Институте ведут со дня его основания на берегу Тихого океана во Владивостоке. Первое исследование коралловых рифов мы провели более 30 лет назад. И сегодня имеем полное представление о колоссальном биоразнообразии этого уникального сообщества, его структуре, проблемах существования в условиях нарастающего антропогенного влияния, а также возможностях сохранения и восстановления. Это подтверждают эксперименты, проведенные на островах Мьеу и Мун у побережья Вьетнама.

Согласно последним данным у побережья Вьетнама обитает 382 вида рифообразующих кораллов из 80 родов. Треть из них (133 из 26 родов) ученые описали лишь в конце XX - начале XXI в., причем 12 видов 6 родов до этого не были известны науке. Подобное разнообразие (по-видимому, связанное с высоким содержанием биогенных элементов в сравнительно мелких здешних водах) не сопровождается отложением мощных осадков на рифах. Однако им, как и аналогичным образованиям Индопацифики, хорошо сформированным с точки зрения структуры и морфологии, присуща биономическая (ландшафтно-экологическая) зональность: на внутреннем склоне доминируют гетеротрофы, на внешнем - автотрофы.

Рифы Индонезии, Филиппин и Большой барьерный Австралии считаются фаунистическим центром происхождения тропических кораллов - и не случайно: в названном районе юго-западной части Тихого океана обитает 360 - 410 видов склерактиний, относимых к 70 родам (Чарли Верон из Австралийского института морских наук, 1995 г.; автор данной статьи, 2005 г.). Максимальное разнообразие этих организмов отмечено в так называемом "фертильном" треугольнике, в вершинах которого расположены Филиппины, Малаккский полуостров и Новая Гвинея. Сюда же, очевидно, следует отнести и побережье Вьетнама, поскольку степень сходства видового состава здешних кораллов с Таиландом - 76,4%, с Индонезией - 72,3, с Филиппинами - 81,6% (т.е. чрезвычайно высокая).

В более обширном Вестпацифическом треугольнике (с вершинами на рифах Вьетнама, южных островов Японии и Большом барьерном Австралии) склерактиниевая фауна тоже достаточно однородна. Так, 75% японских видов - те же, что в австралийских водах, на 77,5% их повторяют вьетнамские. Последние же на 86% совпадают с австралийскими.

Следовательно, в биогеографическом отношении все побережье Вьетнама от Тонкинского до Сиамского заливов представляет собой единое целое и входит в состав Индо-Полинезийской провинции Индопацифической области.

Угроза регионального масштаба

В прибрежных водах обилие рыбы, креветок, лангустов, промысловых моллюсков и водорослей в значительной (если не основной) мере зависит от состояния коралловых рифов. Подобно влажным тропическим лесам - это наиболее продуктивная естественная экосистема, где формируется сложная среда обитания с необыкновенным разнообразием ниш для всех организмов.

Надо сказать, что развитие туризма, связанного с различными видами активного отдыха - погружением под воду с задержкой дыхания и с аквалангом, любительской рекреационной и коммерческой ловлей рыбы, поездками на катерах со стеклянным дном и т.д., делает рифы важным компонентом экономики ряда стран. Однако, по мнению специалистов, деятельность человека становится для этой экосистемы угрозой местного, а порой и регионального масштаба.

В настоящее время во Вьетнаме, особенно в его прибрежных районах с крупными поселениями, наблюдается экономический подъем: идет интенсивное жилищное и коммуникационное строительство, открываются десятки новых отелей и комплексов для подводного плавания, активнее работают марикультурные хозяйства. Растет поток туристов, интересующихся рифами, расположенными вблизи городов. Но вот развитие инфраструктуры очистных сооружений и экологических охранных мероприятий заметно отстает, что не замедлило сказаться на избыточном поступлении терригенных стоков в воды залива. А это - основная причина загрязнения и повреждения рифов в мировом масштабе.

Ситуация усугубляется при нарушении растительного покрова ввиду интенсификации сельского хозяйства и лесозаготовок, при горных разработках, строительстве, в результате сбросов отработанных вод и т.п. В итоге уменьшается количество света для кораллов, они оказываются погребены под слоем осадков, при трении происходит абразия тканей полипов - перечень негативных последствий можно продолжить.

Обогащенные органическим веществом воды влияют на обмен веществ в зооксантеллах (симбиотические микроводоросли, без которых коралл не может существовать), способствуют развитию фитопланктона, сокращающего освещенность и благоприятствующего развитию бентосных фильтраторов. В этих условиях рифообразующие кораллы начинают терять позиции в соревновании с макроводорослями и другими беспозвоночными по извлечению питательных веществ.

Острова Мьеу и Мун

В последние годы научные организации Вьетнама при поддержке правительства страны исследуют процессы изменения рифовых экосистем, ищут возможности их сохранения и восстановления. В этой работе принимают участие и сотрудники нашего Института.

Острова Мьеу, Там, Мот, Че и Мун в заливе Нячанг расположены на разном расстоянии от побережья и, соответственно, испытывают неодинаковое антропогенное влияние. Первый из этого ряда находится в непосредственной близости к городу и порту, последний - наиболее удален, является заповедным. Они и были выбраны для наблюдений.

Впервые соответствующие изыскания с использованием автономного водолазного снаряжения на островах Мьеу и Мун провели в 1981 г. Был применен общепринятый метод рамок и трансект: на каждом рифе учитывали степень покрытия субстрата кораллами и макрофитами, подсчитывали количество различных форм колоний, проводили качественный и количественный сбор массовых видов кораллобионтов. По наличию или отсутствию геоморфологической зональности и характерных отложений выделяли структурные (подводное возвышение этого типа с выраженной зональностью и рифогенными отложениями описано в юго-восточной части острова Мьеу) и бесструктурные рифы, покрывающие субстрат маломощной коркой и незначительно изменяющие его профиль (располагаются вокруг острова Мун, где в сентябре-октябре 2003 г. и январе 2005 г. проведены повторные наблюдения).

В настоящее время на рифе острова Мьеу, со всех сторон окруженного хозяйствами марикультуры и туристическими комплексами, выявлены заметные изменения. Во-первых, здесь произошло сильное заиливание субстрата, кораллов и другого макробентоса в зоне склона, а в окружающих водах отмечены наибольшие значения седиментационного потока - 35,28 - 48,6 г/м² в сутки. Во-вторых, перестраивается биоценоз: сокращается число и размер колоний рифообразующих склерактиний и увеличивается количество сопутствующих им организмов - известковых водорослей халимеда (Halimeda) и хнооспора (Chnoospora). Преобладавшие ранее различные виды ветвистых акропор (Астрот) и пластинчатых монтипор (Montipom)* в значительной мере замещены моноспецифическим поселением тонковетвистых монтипор. А степень покрытия субстрата кораллами (один из основных показателей благополучия этого сообщества) редко превышает 30 - 45%.

Прозрачность вод влияет на сообщество кораллов.
A - разные рифы (острова перечислены по принципу удаленности от берега);
B - разные зоны одного рифа (остров Мьеу):
a - лагуна,
b - риффлет,
c - склон рифа,
d - основание склона рифа,
e - предрифовая платформа.

Начиная с середины склона рифа, между кораллами и их ветвями постоянно встречаются участки поселений хнооспоры. Этот вид, а также халимеда распространились во всех зонах, интенсивно оккупируя субстрат и занимая до 60 - 75% его поверхности. В верхней же части склона и на риффлете** полосами, местами пятнами (площадью 3 - 5 м ) расположились колонии ветвистых и пластинчато-ветвистых монтипор и поритесов***, покрывающие субстрат на 55 - 60%. В лагуне по-прежнему распространены лишь отдельные колонии - массивные и сферические поритесов (встречаются чаще всего), ветвистые акропор (весьма редки). При этом степень покрытия субстрата не превышает 3 - 5%.

Изменения затронули и сопутствующий макробентос. 20 - 25 лет назад здесь то и дело встречались морской еж диадема (не менее 5 экз./м²), голотурии съедобная (1 - 2 экз./м²) и черная, морские звезды линкия, кульцита и терновый венец (Acantaster planci, 0,1 - 0,2 экз./м²), моллюски атрина (до 0,2 экз./м²), тридакна (0,5 экз./м²), 3 вида гастропод лямбисов, различные ципреи (0,2 - 0,5 экз./м²) и другие беспозвоночные. В 2003 - 2005 гг. мы наблюдали лишь единичные особи атрины, были крайне редки диадемы и голотурии, однако довольно обычной стала морская звезда терновый венец.

При обследовании в октябре 2003 г. и в январе 2005 г. более удаленных от города рифов у южной части острова Мун мы не отметили каких-либо серьезных изменений в составе и структуре изучаемого сообщества. Правда, степень покрытия субстрата живыми кораллами несколько сократилась из-за отбеливания и гибели их отдельных частей или целых колоний различных видов и некоторых одиночных экземпляров. Тем не менее их разнообразие, особенно на глубине более 5 м (где, вероятно, меньше сказывается влияние ныряльщиков с маской), остается довольно высоким.

За полчаса визуальных наблюдений мне удалось выявить 108 видов, принадлежащих к 40 родам склерактиний. Для этой части рифа характерно распространение не менее 10 видов акропор, что свидетельствует о вполне удовлетворительных условиях для их существования. Здесь также формируются поселения так называемых грибовидных кораллов - фунгиид (до 45 экз./м²), имеющих форму полос (покрытие субстрата внутри них сплошное), ориентированных перпендикулярно к берегу. Кроме того, мы видели множество молодых особей фунгиид, вновь прикрепившихся к субстрату. Вероятно, в исследованном районе наблюдается поздняя стадия сукцессии****, когда поселения кораллов одного вида могут формироваться на большой площади.

От диагноза - к лечению

Разная степень изменений коралловых сообществ рифов островов Мьеу и Мун - отражение дифференцированного антропогенного влияния. В первом случае близость к городу и порту Нячанг играет отрицательную роль. Во втором - удаленность от них, расположение в заповедной охраняемой зоне и малочисленность населения способствуют сохранению экосистемы. Поэтому прозрачность вод у острова Мьеу и интенсивность водообмена над исследованными поселениями в 1,48 раза меньше, чем у острова Мун, а седиментационный поток за сутки в 1,3 раза больше. Здесь усиливается эвтрофикация водной толщи, нарастает заиленность субстрата, ведущая к снижению его покрытия кораллами и увеличению макрофитами, сокращается разнообразие рифообразующих сообществ и сопутствующих им массовых видов макробентоса.

Увы, и на рифах острова Мун, как и в других районах мира, происходят изменения - речь идет, прежде всего, об отбеливании и гибели некоторых видов кораллов. Но в основном прослеживаются обычные сукцессионные процессы, характерные для таких сообществ: их состав и структура не претерпевают заметных изменений, формируются новые поселения фунгиид, в том числе молодых, развивающихся из оседающих личинок кораллов.

Десятки научных работ посвящены анализу изменений коралловых сообществ под действием физических и биологических факторов, авторы свидетельствуют: состояние рифов заметно ухудшается в глобальном масштабе. Поэтому важно знать, что именно мы хотим сохранить - разнообразие кораллов на конкретном рифе, его рыбные ресурсы или экосистему в целом? Не следует забывать: изменения могут происходить на уровне особи, популяции, экосистемы и ландшафта. А воздействия, их затрагивающие, бывают кратковременные и долговременные, причем эффекты, вызванные первыми, могут "затенять" прочие. И только постоянный мониторинг, учитывающий все разнообразие природных и антропогенных факторов, позволит оценить стабильность сообществ кораллового рифа, выявить тенденцию и причины происходящих там событий.

В настоящее время треть коралловых рифов на планете пребывает в критическом состоянии и только 40% считаются устойчивыми, несмотря на близость населенных пунктов. Поэтому общественность и ученые многих стран озабочены проблемой сохранения и восстановления этого природного богатства и принимают различные меры для ее решения на международном и региональных уровнях.

Кораллы относятся к клональным организмам, способным многократно размножаться асексуально. При этом, как и все кишечнополостные, они восстанавливают поврежденные части организма, более того - регенерируют отторгнутые или поврежденные фрагменты колонии с полным воспроизведением исходных форм и свойств. В истории формирования рифовых сообществ ордовикского и силурийского периодов (более 400 млн. лет назад) встречаются примеры подобного их "возрождения" (описаны, в частности, Борисом Преображенским из Института географии ДВО РАН и автором данной статьи в 1980 г.).

Доля выживших трансплантатов различных видов кораллов рода Асгорога (в % от общего числа использованных в эксперименте).

В публикациях, посвященных трансплантации и выращиванию кораллов, рассмотрены различные методические, физические и биологические аспекты проблемы. Большинство специалистов склоняется к мнению: основное внимание нужно уделять размерам фрагментов, сезону их трансплантации, ориентированности в месте пересадки и по отношению к субстрату, что особенно важно для восстановления репродуктивной способности у "излечиваемых" колоний. Однако до подобного вмешательства в экосистему рифа следует оценить все критические моменты избранного метода. Необходимо экспериментально найти процедуры, позволяющие получать наибольший эффект при наименьшем числе использованных живых колоний.

В наших исследованиях основное внимание уделялось выяснению роли видовой принадлежности при трансплантации фрагментов кораллов родов Acropora и Porites.

Трансплантация

Для работы использовали ряд видов склерактиний, важных для рифовых сообществ Индийского и Тихого океанов, включая Вьетнамский регион: 8 - акропор и 2 - поритесов. Исследования проводили на склоне рифа острова Мун в заливе Нячанг. Экспериментальную установку разместили на удалении от вод открытого моря, чтобы избежать их влияния: от сильных волн этот участок защищен с юга гористым рельефом острова Мун, а с севера - большим островом Че. Наличие на глубине более 12 м естественного рифа подтверждает, что света для образующих его видов поступает достаточно. Мы изучили эффект четырех факторов, способных влиять на нормы выживания и темпы роста кораллов: размеров фрагментов, их видовой принадлежности, ориентированности при прикреплении, сезона трансплантации.

Фрагменты кораллов (у четырех из них, относящихся к разным видам, предварительно специально повредили ветви - отрезали щипцами по 1 - 3) были прикреплены к раме установки вертикально, горизонтально и растущим дистальным***** концом вниз. Причем размещали их только на горизонтальных прутьях, чтобы избежать нападения хищных моллюсков гастропод. Участки трансплантации располагались в 20 - 50 м от донорских колоний, на глубине 6 - 7 м. Каркасы установок были подняты на 30 - 40 см от дна, чтобы предотвратить засыпание осадком "пациентов".

Все выжившие из пересаженных фрагментов восстановились (включая упомянутые искусственные повреждения) и дали новые ветви, а около 60% в течение 6 - 8 месяцев сформировали базальные прикрепления на горизонтальных прутьях установки, используя их в качестве субстрата. Погибли 3 трансплантата, принадлежавшие разным видам акропоры: один примкнул к металлической раме более чем на 75% своей длины, еще два могли быть повреждены брахиоподой друпеллой морщинистой (с одной из успешно восстановленных ветвей акропоры были сняты две раковины названного моллюска).

В целом норма выживания фрагментов составила 60 - 100% и зависела от их размера, видовой принадлежности и продолжительности эксперимента, но не была существенно связана с их ориентированностью и сезоном трансплантации. На протяжении 2 - 2,5 месяцев после проведения "операции" на поверхности всех выживших видов кораллов (включая нижнюю, поврежденную при отрезании от донорских колоний) зарождались и формировались новые ветвления. Спустя 12 - 18 месяцев их выросло у разных видов от 3 до 60, причем больше всего у самых крупных фрагментов, принадлежащих аскопоре****** элсея и поритесу цилиндрическому - 71 и 60 соответственно. Необходимо подчеркнуть: средний ежемесячный прирост донорских и новых ветвей крупных трансплантатов, пересаженных в весенний период, в 1,2 - 1,37 раза превосходил соответствующие параметры осенних.

Линейный рост фрагментов составлял 70 - 160 мм в зависимости от их размера, видовой принадлежности и сезона "операции". Причем крупные "вытягивались" в 1,3 - 1,5 раза больше, чем имеющие средний размер и принадлежащие тем же видам акропор и поритесов. А полуторагодовалые трансплантаты вырастали в 1,2 - 1,4 раза больше годовалых.

Результаты эксперимента с искусственной установкой, поднятой над дном в естественных условиях склона рифа, свидетельствуют об эффективности предложенной нами технологии трансплантации фрагментов древовидных колоний. Те, что обладали множеством начальных ветвлений, формировали больше новых, расположенных так же, как в донорской колонии. Они имели большую поверхность живой ткани полипов на единицу общей длины. Кроме того, их способность получать энергию посредством фотосинтеза или путем захвата частиц продовольствия потенциально выше, чем у маленьких фрагментов. Довольно высокие темпы роста трансплантатов всех видов, вероятно, связаны с их переселением в новую, хорошо освещенную и не переполненную другим макробентосом окружающую среду. Немаловажным оказалось и то, что мы подняли установку на 30 - 40 см над илистым дном: отложение осадка часто ограничивает рост коралла и даже приводит к его гибели, в данном же случае вероятность подобного развития событий снижается.

Подытоживая сказанное, отмечу: успех выращивания фрагментов кораллов в естественных условиях рифа зависит от различных факторов при определяющей роли их видовой принадлежности и размера. А хорошее освещение и незначительное присутствие конкурентного макробентоса способствует ускорению процесса. Приобретенный нами опыт позволяет произвести большое количество акропорид и поритид в пределах рационального периода времени на определенной площади рифа.

Материалы эксперимента могут быть использованы не только для восстановления естественных поселений кораллов, но и для выращивания отдельных экземпляров и колоний, что позволит удовлетворить потребности коллекционеров и, очевидно, уменьшить риск негативного воздействия на естественные рифы. А создание современных технологий, широкой сети заповедных и национальных парков, искусственных рифов поможет уберечь и восстановить биоразнообразие в этих уникальных экосистемах. И они будут приносить пользу и радость познания всем будущим поколениям.

* Представители рода акропора часто составляют основу кораллового рифа, а рода монтипора играют важную, но не первостепенную роль. Они образуют колонии разной формы: разветвленные, пластинчатые и т.п..

** Риффлет - часть рифа, более или менее плоская известковая платформа, простирающаяся от его внешнего склона к берегу (прим. авт.).

*** Поритес - один из рифообразующих кораллов (прим. авт.).

**** Сукцессия - последовательная смена одних фитоценозов (биоценозов) другими на определенном участке среды.

***** Дистальный конец фрагмента коралла - расположенный дальше от срединной плоскости тела или от основного органа соответствующей системы (прим. авт.).

****** Аскопора - род рифообразующих кораллов (прим. авт.).

Доктор биологических наук Юрий ЛАТЫПОВ, заведующий лабораторией экологии бентоса Института биологии моря Дальневосточного отделения РАН