За порогом вражды

Зачем нужна кораллам водорослевая «начинка»?

Чтобы коралловые полипы могли нормально расти и возводить рифы, им необходимы определенные и строго постоянные условия. Эти неутомимые строители — большие консерваторы, но их консерватизм сродни изнеженности орхидей. Малейшие отклонения в температуре, солености, прозрачности воды оборачиваются для них гибелью.

Кораллы не переносят падения температуры воды ниже 20,5 градуса Цельсия. Гранины их распространения в тропических водах почти полностью совпадают с годовыми изотермами плюс 20 градусов. Местами зона обитания кораллов сильно расширяется, выходя за пределы экваториального пояса, а местами сильно сужается. На меридиане западного побережья Южной Америки она даже целиком переходит в более теплое северное полушарие. Эта прихотливость очертаний коралловых «владений» связана в основном с размещением в океане теплых и холодных течений. В мелких, хорошо прогреваемых лагунах они выносят предельный нагрев воды до 35 градусов.

Зона распространения рифообразующих кораллов

Очень чувствительны кораллы и к изменениям солености воды. Нижний предел солёности составляет для них около 35 промилле. Если некоторое повышение содержания солей они переносят совершенно безболезненно (в Красном море они отлично развиваются при солености 38–40 промилле), то даже кратковременное опреснение оказывает на них самое пагубное воздействие. Массовая гибель кораллов из-за сильных ливней в момент отлива неоднократно отмечалась на рифах к востоку от Австралии. После таких дождей большие участки колоний надолго остаются безжизненными. Дотоле населявшая их богатая фауна погибает или уходит в другие места. Из-за сильного опреснения рифы не развиваются и там, где в море впадают крупные реки.

Проникновению рифообразующих кораллов в глубь водяной толщи препятствуют недостаток света и отчасти падение температуры. Нижний предел распространения кораллов целиком зависит от их симбионтов — зооксантелл, которые на глубине свыше 50 м уже не способны к эффективному фотосинтезу: для его нормального протекания там слишком мало света.

Непременное требование кораллов — чистота и прозрачность вод. Это отнюдь не прихоть. Мелкий песок, ил и другие взвешенные в воде частички, оседая на полипах, закупоривают их глотку, затрудняют работу ресничек и в результате нарушают нормальный ток воды через кишечную полость. При продолжающемся оседании посторонних частиц полипы оказываются не в состоянии от них освободиться, обмен веществ у них затрудняется, и они погибают. Кроме того, мутная вода задерживает больше света и тем замедляет рост. Очень важно для них и достаточное содержание в воде кислорода. Вот до чего капризны эти создания!

Жизнь коралловых полипов — пример удивительно гармоничного эндосимбиоза. Едва молодой полип начнет извлекать из воды карбонат кальция и строить из него свой скелет-домик, как к нему присоединяются добровольные помощники — те самые зооксантеллы, которые сожительствуют с тридакной и червем конволютой. Они-то и окрашивают живые ткани полипов в зеленоватый и желтоватый цвет. Не так давно американские экологи X. и О. Одум установили, что в симбиозе с мадрепоровыми кораллами кроме зооксантелл живут еще и зеленые нитчатые водоросли, поселяющиеся в порах известкового скелета. Если подсчитать массу всех водорослей-симбионтов и сравнить ее с массой тела самих полипов, то окажется, что растительной протоплазмы в кораллах втрое больше, чем животной. Кораллы буквально начинены водорослями, которые образуют с ними сложный физиологический комплекс.

До 50-х годов нашего века большинство биологов были склонны считать, что коралловые полипы — строгие вегетарианцы. Полагали, что они питаются микроскопическими водорослями фитопланктона, а в случае нужды могут переваривать и своих симбионтов. Это ошибочное представление опроверг английский зоолог Морис Йонг. Он неопровержимо доказал, что коралловые полипы, как и подобает кишечнополостным, — настоящие плотоядные животные. Они питаются зоопланктоном и совершенно не способны усваивать растительную пищу. Йонг показал опытным путем, что даже при неблагоприятных условиях — голодании, нехватке кислорода, понижении температуры — зооксантеллы совершенно не усваиваются полипами, хотя и попадают в их кишечную полость. В случае серьезного заболевания полипа (а кораллы болеют, подобно всем живым существам) зооксантеллы погибают и сначала выталкиваются в кишечную полость, а затем выводятся наружу.

Если поместить колонию кораллов в темноту, ее зооксантеллы также погибнут. Что касается кораллов, то одни виды останутся в живых и будут продолжать нормально развиваться, другие окажутся в угнетенном состоянии, третьи отомрут. Пожалуй, крайний пример зависимости от эндосимбионтов подают кораллы альционарии. Они нацело утратили способность питаться самостоятельно, а на животную пишу вообще не реагируют. У них даже редуцировались некоторые участки пищеварительной полости.

При разнообразии реакций на потерю симбионтов все три группы сходны в одном: они утрачивают при этом «профессию» каменщиков, способность строить рифы. Факты такой «дисквалификации» кораллов побудили исследователей искать разгадку таинственной связи между жизнедеятельностью симбионтов и накоплением извести их хозяевами.

Долго думали, что постройка скелета в основном «дело рук» зооксантелл. Существуют же свободноживущие известковые водоросли — литотамнии, способные возводить рифы не хуже кораллов. Иногда их вклад в постройку рифа даже значительнее, чем самих полипов. Не они ли скрепляют прочной розово-красной «штукатуркой» волнорезный гребень на краю рифа? В пользу гипотезы о строительных способностях зооксантелл как будто косвенно свидетельствовал и тот факт, что по массе эти симбионты намного превосходят кораллы. Существовало также мнение, будто в своей созидательной деятельности водоросли используют продукты выделения полипов, например углекислый газ.

Йонг и другие исследователи доказали, что основа симбиоза кораллов и водорослей та же, что и у других зеленых животных. Водоросли поселяются в теле кораллов ради углекислоты, азотистых и фосфорных продуктов выделения. Углекислота идет не на образование извести, а на фотосинтез глицерина, из жидких же продуктов выделения водоросли строят белковое вещество своего тела. Симбионты, следовательно, заменяют кораллам органы выделения, поглощая отходы их жизнедеятельности. В свою очередь кораллы получают от симбионтов в дневное время дополнительные порции кислорода и, возможно, часть глицерина. В этих взаимных выгодах и кроется основное условие их альянса. В этом и главная причина любви кораллов к свету.

По-видимому, живя в теле кораллов, водоросли участвуют в образовании рифов опосредствованно. Поставляя кислород и удаляя продукты обмена, они создают условия для быстрого роста кораллов, а тем самым и для наращивания их мощного скелета.

Начиная с 60-х годов американские специалисты Т. и Н. Горо стали экспериментально исследовать биохимическую сторону механизма отложения извести у кораллов с помощью радиоактивного изотопа углерода. Им удалось установить, что между интенсивностью фотосинтеза и скоростью отложения извести существует прямая зависимость: на свету этот процесс шел в девять раз быстрее, чем в темноте. По свидетельству другого исследователя, американца Уэйнрайта, толчок к отложению извести дают водоросли. Они вырабатывают некое хитиноподобное вещество, на котором, как на твердой основе, и откладывается известь будущего скелета.

В общем секрет слаженной работы кораллов и водорослей все еще остается для нас загадкой. По сути дела наука только начинает подбирать ключи к тайнам этой сложнейшей симбиотической системы. Об одном интересном открытии советского исследователя, касающемся питания кораллов, будет сказано в последней главе книги.

Большинство кораллов, подобно крупным хищникам, активны преимущественно ночью. Днем они вялы, так как вся их энергия направлена на переваривание захваченной пищи. Основное орудие охоты и одновременно защиты этих сидячих организмов — стрекательные капсулы (книдобласты), устроенные по тому же принципу, что и у гидры. Во время охоты полип может наполовину выставлять из известкового домика переднюю часть своего тела, на кончике которого распускается «цветок». Это полип распустил свои нежные, но коварные щупальца. В них спрятаны сотни и тысячи «бомб», готовых взорваться при малейшем соприкосновении с чем-нибудь съедобным. Тогда из них мгновенно выскакивает длинная, туго скрученная нить (нематоцит) с «копьями» и крючками, смоченными ядовитой жидкостью, и вонзается в тело какого-нибудь рачка. Потом щупальца и тонкие реснички подтягивают парализованную жертву к ротовому отверстию.

Особое впечатление производит риф ночью, когда в поисках пищи активно работают щупальца всей колонии. Сразу даже трудно себе представить, как миллионы и миллиарды этих крохотных созданий, эти пожизненно прикрепленные к одному месту и замурованные в собственном доме существа своими «гарпунами», крючками и ядами ловят и убивают мельчайшую живую добычу и как потом столь же несметное число миниатюрных пастей поглощает ее. Когда риф «ест», он уподобляется маленькому спруту, отраженному в тысяче зеркал. Говоря словами Кусто, поистине риф живет одновременно «масштабами микромира и Гаргантюа».