Nova studija koju je vodio Univerzitet Sautempton u Velikoj Britaniji otkrila je zašto koralni grebeni mogu da napreduju u vodi siromašnoj hranljivim materijama, što je fenomen koji je fascinirao naučnike još od Čarlsa Darvina.
Istraživanje pokazuje da korali uzgajaju i hrane se svojim fotosintetičkim simbiontima – mikroskopskim algama koje žive u njihovim ćelijama. Ova vegetarijanska ishrana omogućava koralima da iskoriste veliki bazen hranljivih materija za koje se ranije smatralo da im nisu dostupni. U stvari, oni jedu neke od svojih simbiontskih algi da bi dobili ishranu koja im je potrebna za preživljavanje. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Nature.
Profesor Jorg Viedenmann, šef Laboratorije za koralni greben na Univerzitetu u Sautemptonu, koji je vodio studiju, kaže: „Pitanje zašto koralni grebeni napreduju u delovima okeana koji su siromašni hranljivim materijama poznato je kao Darvinov paradoks koralnih grebena i inspirisao je otkriće nekoliko važnih procesa koji mogu pomoći da se objasni ovaj fenomen. Sada možemo dodati deo slagalice koji nedostaje i pomoći u rešavanju dugotrajne misterije.“
„Kada je Čarls Darvin isplovio na HMS Beagle, smatrao je sebe geologom i tokom svog putovanja kroz tropska mora brzo se zainteresovao za to gde i zašto nastaju koralni grebeni. Darvin je tačno predvideo kako će se Zemljina kora spuštati i stabilno uzdizati. rast korala u interakciji formira ogromne strukture grebena. Međutim, biološki mehanizmi koji stoje iza ovog snažnog rasta ostali su neistraženi.“
Kameni korali su stvorenja mekog tela koja nekima mogu izgledati kao biljke, ali su u stvari životinje. Ovi organizmi se sastoje od mnogih pojedinačnih polipa koji žive zajedno kao kolonija i tajnih krečnjačkih skeleta koji čine trodimenzionalni okvir koji poznajemo kao „grebeni“.
Koralni grebeni su važni podvodni ekosistemi koji koriste mnogim ljudskim zajednicama. Oni pružaju dom i tlo za ishranu bezbrojnim organizmima, održavajući oko 25% globalnog biodiverziteta okeana. Time isporučuju hranu i prihod za oko pola milijarde ljudi na Zemlji.
Životinje korala zavise od „simbioze“, obostrano korisnog odnosa sa mikroskopskim algama koje žive u njihovim ćelijama. Fotosintetske alge proizvode velike količine jedinjenja bogatih ugljenikom, kao što su šećeri, koje prenose do korala domaćina za proizvodnju energije.
Simbiontske alge su takođe veoma efikasne u preuzimanju rastvorenih neorganskih hranljivih materija iz morske vode, kao što su nitrati i fosfati. Čak iu okeanima siromašnim hranljivim materijama, ova jedinjenja se mogu naći u značajnim količinama kao produkti izlučivanja organizama, kao što su sunđeri, koji žive u blizini. Takođe se mogu preneti na grebene okeanskim strujama.
Za razliku od njihovih simbionta, domaćin korala ne može direktno da apsorbuje ili koristi rastvorene neorganske hranljive materije i do sada je bilo nejasno kako bi ti hranljivi sastojci mogli da podstaknu rast korala. Međutim, mehanizam kojim se ovi esencijalni nutrijenti za rast prenose na životinje korala identifikovali su naučnici sa Univerziteta u Sautemptonu, radeći sa timom saradnika uključujući Univerzitet Lankaster u Velikoj Britaniji, Univerzitet u Tel Avivu i Univerzitet u Jerusalimu u Izraelu. .
Izvodeći niz dugoročnih eksperimenata u Laboratoriji za koralni greben Univerziteta u Sautemptonu, naučnici su pokazali da korali zapravo probavljaju deo svoje populacije simbionata kako bi pristupili azotu i fosforu koje simbionti apsorbuju iz vode. Tamo gde u vodi ima dovoljno rastvorenih neorganskih hranljivih materija, ovaj mehanizam omogućava koralima da brzo rastu, čak i ako ne dobijaju nikakvu dodatnu hranu.
Rezultati terenskog rada na udaljenim atolima koralnih grebena u Indijskom okeanu podržavaju laboratorijske nalaze, pokazujući da ovaj mehanizam podstiče rast korala u divljini na nivou ekosistema.
Dr Sesilija D’Anđelo, vanredni profesor biologije korala u Sautemptonu i jedan od vodećih autora, rekla je: „Tokom mnogo godina tokom kojih smo razmnožavali simbiotske korale u našem eksperimentalnom sistemu akvarijuma, primetili smo da su veoma dobro rasli čak i kada smo nisu bili hranjeni. Trenutnim stanjem znanja nije se moglo objasniti kako su dva partnera u simbiozi razmenjivali hranljive materije, pa smo shvatili da nam nedostaje veliki deo slike i počeli da sistematski analiziramo proces.“
Dr Loreto Mardones-Velozo, istraživač u Laboratoriji za koralni greben koji je sproveo ključne eksperimente, dodaje: „Očekivalo bi se da životinje umiru ili da prestanu da rastu ako ne jedu. Međutim, korali su izgledali savršeno srećni i brzo su rasli ako bismo zadržali ih u vodi sa povišenim nivoima rastvorenih neorganskih hranljivih materija“.
Istraživači su koristili posebno obeleženo hemijsko jedinjenje da prate kretanje esencijalnog hranljivog azota između partnera u simbiozi. Azot u hemijskom obliku koji se koristi u eksperimentima mogu samo simbionti integrisati u svoje ćelije, ali ne i domaćin korala.
Bastijan Hambah, menadžer Laboratorije za masenu spektrometriju stabilnih izotopa na Univerzitetu u Sautemptonu, rekao je: „Koristili smo izotopsko obeležavanje da bismo ‘pojačali’ hranljive materije koje se isporučuju koralima atomima azota koji su bili teži od normalnog. Ovi izotopi su nam omogućili da pratimo koralja koristi hranljive materije koristeći ultraosetljive metode detekcije.“
Profesor Pol Vilson, paleoceanograf sa Univerziteta u Sautemptonu, proširuje: „Ovom tehnikom smo mogli nedvosmisleno pokazati da su atomi azota koji su održavali rast koralnog tkiva izvedeni iz rastvorenih neorganskih hranljivih materija koje su hranjene njihovim simbiontima u eksperimentu. “
Profesor Jorg Viedenmann sa Univerziteta u Sautemptonu dodaje: „Koristili smo 10 različitih vrsta korala da kvantifikujemo kako je populacija simbionta rasla zajedno sa njihovim domaćinima. Koristeći matematičke modele rasta simbionta, mogli bismo pokazati da korali probavljaju višak svog simbionta. populacija da sakuplja hranljive materije za svoj rast. Naši podaci sugerišu da većina simbiotskih korala može da dopuni svoju ishranu kroz takvu ‘vegetarijansku ishranu’.“
Naučnici su takođe analizirali korale koje rastu oko ostrva u Indijskom okeanu, neke sa morskim pticama na njima, a neke bez njih, kako bi pokazali da korali imaju potencijal da uzgajaju i hrane se svojim simbiontima u divljini.
Profesor Nik Grem, morski ekolog sa Univerziteta Lankaster, objašnjava: „Grebeni oko nekih od ovih ostrva su snabdeveni značajnim količinama hranljivih materija koje potiču iz ‘guana’, izmeta morskih ptica koje se gnezde na ostrvima. Na drugim ostrvima, morske ptice kolonije su desetkovane invazivnim pacovima. U skladu s tim, povezani grebeni primaju manje hranljivih materija. Izmerili smo rast kolonija koralja jelena oko ostrva sa i bez guste populacije morskih ptica i otkrili da je rast bio više nego dvostruko brži na grebenima koji su bili opskrbljeni morskim pticama hranljive materije“.
„Izračunali smo da se oko polovine molekula azota u tkivu koraljnih životinja sa ostrva sa morskim pticama može pratiti do preuzimanja od strane simbionta i naknadne translokacije do domaćina.
Prekomerno obogaćivanje hranljivim materijama, često uzrokovano ljudskim aktivnostima, može oštetiti korale i predstavlja rastuću pretnju u mnogim grebenima. Međutim, neki koralni grebeni bi mogli dobiti manje hranljivih materija u budućnosti jer bi ih globalno zagrevanje moglo odseći od nekih od njihovih prirodnih puteva snabdevanja.
Dr D’Anđelo sa Univerziteta u Sautemptonu objašnjava: „Manje je verovatno da će površinske vode koje se zagrevaju da primaju hranljive materije iz dubljih slojeva vode. Smanjena produktivnost vode može dovesti do manje hranljivih materija za simbionte i zauzvrat manje hrane za koralne životinje. “
Nova otkrića naučnika sugerišu da, iako koraljne životinje mogu da izdrže kratke periode gladovanja hraneći se svojim simbiontima, neki koralni grebeni bi mogli biti izloženi riziku od gladovanja kao odgovor na duže iscrpljivanje hranljivih materija izazvano globalnim zagrevanjem u nekim oblastima.
