| 
 | 
 | 
                    
 | 
 

Запущена установка для экспериментов с живыми кораллами

На кафедре гидробиологии разработана и запущена установка для длительных экспериментов с живыми кораллами. Система жизнеобеспечения может поддерживать стабильные условия среды с заданными параметрами в полностью автоматическом режиме. В каждой из трех секций возможно задавать индивидуальные параметры, такие как температура, интенсивность, продолжительность и спектральные характеристики освещения, солености, рН, программировать разные типы волновой активности. Воздух подаваемый внутрь установки очищается от пыли и аэрозолей.

В настоящее время в лаборатории начаты эксперименты с герматипными кораллами родов Montipora и Stylophora. К герматипным (т.е. способными образовывать биогермы – биогенные карбонатные постройки) или рифообразующим, относят те группы кораллов, которые образуют массивные, известковые скелеты. Это, прежде всего мадрепоровые кораллы, или каменистые кораллы отряда Scleractinia и гидроидные полипы отряда Anthoathecata, а также два вида восьмилучевых кораллов. Все эти кораллы содержат в тканях своих полипов симбиотические водоросли динофлагелляты – зооксантеллы. Поэтому, впоследствии герматипными кораллами стали называть кораллы, имеющие симбиотические водоросли в своих полипах, в отличие от агерматипных кораллов, полипы которых не имеют зооксантелл.

 

Внешний вид установкки для экспериментов с живыми кораллами. Установка состоит из трех раздельных секций с автономными системами жизнеобеспечения.

 

Эксперименты ведутся в рамках исследований проблематики обесцвечивания кораллов (coral bleaching – англ.) под влиянием негативных факторов окружающей среды. Процесс обесцвечивания, приводящий к гибели кораллов, затронул практически все рифы на планете. Например, в 2016 году, обесцвечивание кораллов на Большом Барьерном рифе затронуло от 30 до 50 процентов кораллов. В 2017 году, этот процесс распространился на новые участки в центральной области рифа. Обесцвечивание обычно происходит, когда кораллы вытесняют свои водоросли в результате стресса, вызванного как повышенной температурой окружающей воды, так и совокупным действием ряда других факторов.

Разработчиком и научным руководителем направления является старший научный сотрудник кафедры гидробиологии, кандидат биологических наук Колобов Михаил Юрьевич. Исследовательскую работу выполняет студенка кафедры Разгоняева Василиса Александровна. Данная работа является долговременной и подразделяется на несколько последовательных этапов, каждый из которых может продолжаться по несколько месяцев.  Одна из главных задач работы – опредеделение зависимости скорости роста кораллов, фиксация особенностей их пигментации – смена цвета, обесцвечивание или гибели в зависимости от таких внешних факторов как повышенная (выше 27 градусов) температура, особенности течения (слабое-сильное, длительная-короткая пульсация), содержание в окружающей среде биогенных веществ, таких как фосфаты и нитраты.

Отдельно, стоит учитывать спектральные характеристики освещения и его интенсивность. Количество автотрофной продукции производимой зооксантеллами и, соответственно, получаемое кораллами, зависит от световых условий их обитания. Изучение адаптации фотосинтеза кораллов к свету – еще одно направление в исследованиях экофизиологии симбиотических организмов, которое активно развивается в последнее время. Установлено, что световые условия изменяют способность коралла поглощать и утилизировать падающую на него солнечную радиацию. Изменения в поглощении света кораллами происходят за счет изменения морфологии колоний, вариаций содержания фотосинтетических пигментов в клетках зооксантелл и плотности клеток на поверхности колоний. Оборудование экспериментальной установки позволяет моделировать световой поток. Смещая спектр освещения в синий диапазон, и, одновременно, уменьшая его интенсивность, мы можем имитировать увеличение глубины. Этот фактор увеличивает значимость вспомогательных пигментов, таких как  флуоресцентные и нефлуоресцентные протеины и хромопротеины, что отражается на увеличении интенсивности и красочности окраски кораллов.

 

Студентка кафедры Василиса Разгоняева в процессе подготовки к фрагментаци кораллов.

 

Почему это происходит? У симбиотических зооксантелл коралловых полипов отсутствуют цветные протеины или иные средства защиты от чрезмерно яркого света, в том числе ультрафиолета. Флуоресцентные пигменты кораллов, содержащиеся в их тканях и придающие им яркую окраску, выполняют двоякую функцию, защищая своих симбионтов. С одной стороны, они могут поглощать ультрафиолет при его избытке, флуоресцируя и излучая розовый или фиолетовый спектр. С другой стороны, в условиях  глубин, когда  существует недостаток света и преобладающим становится синий диапазон непригодный для фотосинтеза, флюоресценция позволяет трансформировать его в световые волны оранжево-красного диапазона, способные проникать вглубь коралловых тканей – туда, где живут зооксантеллы. В свою очередь, зооксантеллы, обеспечивают до 90% энергетических потребностей кораллов.

Один из этапов подготовки кораллов к эксперименту. В емкостях с морской водой - фрагменты кораллов.
Фрагменты кораллов от материнской колонии приклеены на керамические  подложки и помещены на донную решетку.

 

Поскольку тропические моря находятся достаточно далеко от нашей лаборатории, у нас нет возможности свободно пополнять запас кораллов для исследований. Поэтому, на первом этапе предстоит накопить и вырастить некоторое количество экспериментальных колоний кораллов. Одним из способов, позволяющих решить данную задачу является фрагментация достаточно крупной колонии на небольшие фрагменты. Фрагменты приклеиваются к специальным керамическим подложкам послужат основой роста новой колонии. При создании благоприятных условий в экспериментальном аквариуме, кораллы могут вырастать на 10-15 см в год. На это в разной степени влияют многие факторы, которые мы перечисляли выше.

 

 

В будущем планируется расширить список изучаемых видов кораллов. Планируемый в этом году запуск холодноводного аквариального комплекса с поддерживаемой температурой воды около 5-10 градусов, позволит содержать арктические виды морских организмов. Например, это могут быть актинии Metridium senile, иглокожие Asterias rubens, Strongylocentrotus droebachiensis и пр.

  • PDF
Баннер