что такое рифы в биологии
Коралловые рифы
Столь бурной жизнью рифовая экосистема обязана обитающим в кораллах одноклеточным водорослям (водорослям-симбионтам), чья фотосинтетическая активность не прекращается на протяжении всего года.
Первые кораллы на Земле, табуляты, появились в ордовикском периоде палеозойской эры примерно 450 млн. лет назад. Вместе со строматопоридными губками они создавали основу рифовых построек.
В 1997-1998 годах произошло аномальное повышение температуры поверхностных вод тропической зоны Мирового океана, которое привело к массовой гибели кораллов на обширных акваториях Индийского и Тихого океанов.
Тогда в прибрежных районах Бахрейна, Мальдивских островов, Шри-Ланки, Сингапура и вблизи Танзании погибло до 95% всех кораллов в мелководных рифовых зонах. В других прибрежных зонах тропического пояса той же участи подверглось от 20 до 70% кораллов. В начале 2000-х трагедия дважды повторялась, особенно сильно затронув центральную и южную части Тихого океана, а к середине двухтысячных годов, по оценкам учёных, на Земле осталось чуть менее половины ранее существовавших рифов.
Но не во всех рифовых районах ситуация столь катастрофична. Например, на Мальдивских островах полностью восстановилось коралловое покрытие за счёт быстрого роста акропорид (кораллов-акропор), чей прирост достигает 20-25 см в год.
Иная картина наблюдается в районе Бахрейна и Шри-Ланки, где рифы находились под очень сильным антропогенным прессом.
Таким образом, не резкие климатические колебания, а высокий уровень антропогенного пресса приводит к фатальным для этой экосистемы последствиям.
Что же представляют собой коралловые рифы?
Коралловые рифы представляют собой массивные отложения кальцита (известняка), образовавшегося из скелетных остатков некоторых колониальных морских организмов – растений и животных, – среди которых выделяются мадрепоровые кораллы и кораллиновые водоросли. Кроме этих двух доминирующих групп рифообразующих организмов, в сложении рифов существенна доля и других видов животных и растений – моллюсков, губок, фораминифер и некоторых зеленых водорослей.
Выделяют три основных типа взаимосвязанных коралловых рифов: окаймляющие, барьерные и атоллы.
Окаймляющие, или береговые, рифы
Расположены вдоль недавно осушенного или стабильного побережья. Такой риф представляет собой террасоподобную платформу на уровне моря или несколько ниже его, простирающуюся от берега и часто заканчивающуюся приподнятым сильно изрезанным каналами краем, от которого склон рифа довольно круто уходит под воду, а затем резко обрывается до больших глубин. Быстрее всего кораллы растут на внешнем склоне рифа и очень медленно – на мелководной платформе.
Барьерные рифы
Они часто окружают отдельные острова, но находятся на некотором удалении от берега, отделены от него проливом или спокойной среднеглубокой лагуной. Крупнейшим и наиболее известным является Большой Барьерный риф – сложная система рифов протяженностью более 1600 км, располагающаяся вдоль восточного побережья Австралии.
Атоллы
Кольцеобразные рифы, окружающие лагуны, внутри которых отсутствуют участки суши. Они бывают кольцеобразными с внутренней мелководной лагуной; кольцеобразными с одним или несколькими разрывами кольца, через которые в лагуну поступают приливные воды; в форме полукольца, четверти кольца или кольцеобразными, заливающимися во время высоких приливов; или в форме гигантских колец, состоящих из отдельных небольших атоллоподобных рифов, окаймляющих огромные лагуны.
Разновидности кораллов
В целом твёрдые кораллы, образующие риф, можно разделить на ветвистые хрупкие (мадрепоровые) и массивные, скалистые (мозговые и мендриновые кораллы). Ветвистые кораллы, как правило, встречаются на мелком и ровном дне. Они бывают окрашены в голубой, бледно-лиловый, пурпурный, красный, розовый, светло-зелёный и жёлтый цвет. Иногда верхушки имеют контрастную окраску, например, зелёные ветви с лиловыми верхушками.
Мозговые кораллы могут достигать более 4 метров в диаметре. Они живут на большей глубине по сравнению с ветвистыми. Поверхность мозговых кораллов покрыта извилистыми щелями. В окраске преобладает коричневый цвет, иногда в сочетании с зелёным. Плотные пориты образуют подобие чаши, основание которой состоит из мёртвых кораллов, а живые расположены по краям. Края растут, всё больше увеличивая диаметр чаши, который может достигать 8 м. Живые поритовые колонии окрашены в бледно-лиловый цвет, шупальца полипов зеленовато-серые.
На дне заливов иногда попадаются отдельные грибовидные кораллы. Их нижняя плоская часть плотно прилегает ко дну, а верхняя состоит из вертикальных пластин, сходящихся в центре круга. Грибовидный коралл в отличие от ветвистых и массивных твёрдых кораллов, представляющих собой колонии, является самостоятельным живым организмом. В каждом таком коралле живёт только один полип, щупальца которого достигать длины 7,5 см. Грибовидные кораллы окрашены в зеленоватые и коричневатые цвета. Окраска сохраняется, даже когда полип втягивает щупальца.
Коралловые рифы: виды, роль, экологические проблемы и защита
Коралловые рифы являются известковыми органогенными геологическими структурами. В основном они состоят из кораллов, которые образуются с помощью маленьких беспозвоночных морских животных. Отдельный коралл, также называемый полипом, имеет цилиндрическую форму с экзоскелетом. Экзоскелеты дают каждому полипу твердое внешнее тело, похожее на горную породу. Кораллы вырабатывают карбонат кальция из своих тел. Поскольку кораллы остаются неподвижными, отдельные полипы группируются вместе. Они образуют колонии, позволяющие выделять карбонат кальция и формировать новые рифы.
Кораллы зависят от водорослей и в свою очередь, водоросли получают убежище в коралловых рифах. Живые кораллы и водоросли образуются ближе всего к поверхности воды поверх старых, умерших кораллов. Они выделяют известняк в течение своего жизненного цикла, который помогает развивать рифы. Поскольку кораллы нуждаются в водорослях, чтобы выжить, они в большей степени распространены в спокойных, неглубоких, чистых водах, где есть достаточное количество солнечного света.
Коралловые рифы образуются в водах, с преобладающими теплыми океаническими течениями, что в значительной степени ограничивает их распространение не более чем на 30° с. ш. и ю. ш. Морская жизнь бурно развивается вдоль рифов, делая их одними из самых разнообразных экосистем в мире. В целом коралловые рифы привлекают почти четверть видов живых организмов Мирового океана.
Типы коралловых рифов
Некоторые коралловые рифы формируются тысячелетиями. В течение этого времени они могут развиваться в несколько разных форм в зависимости от местоположения и окружающих геологических особенностей. Выделяются 4 основных типа коралловых рифов:
Функции коралловых рифов
Коралловые рифы имеют несколько различных функций. Они помогают предотвратить вымывание осадочных пород и повреждение береговой линии. Коралловые рифы действуют как физический барьер, который помогает создать более здоровую, защищенную среду обитания вблизи побережья. Они также улавливают углекислый газ, что помогает создать условия для морского биоразнообразия. Коралловые рифы также имеют экономические выгоды для близлежащих населенных пунктов. Их собирают для производства медикаментов и ювелирных изделий. Экзотические виды рыб и морские растения отлавливают для содержания в аквариумах. Также великолепная подводная жизнь коралловых рифов привлекает туристов со всего мира.
Экологические угрозы для коралловых рифов
Многие коралловые рифы столкнулись с явлением, известным как отбеливание, при котором кораллы становятся белыми и умирают после исчезновения водорослей. Отбеленный коралл слабеет и в конечном итоге умирает, что приводит к гибели всего рифа. Точная причина отбеливания остается неясной, хотя ученые предполагают, что оно может быть непосредственно связано с изменениями температуры моря. Глобальные климатические явления, такие как Эль-Ниньо и изменение климата, повысили температуру Мирового океана. После событий Эль-Ниньо в 1998 году примерно 30% коралловых рифов были окончательно потеряны к концу 2000 года.
Седиментация также создает угрозу коралловым рифам во всем мире. Хотя они образуются только в чистых водах, эрозия почвы из-за добычи полезных ископаемых, сельского/лесного хозяйства приводит к тому, что реки переносят осадки в океан. Естественная растительность, такая как мангровые заросли, произрастающая вдоль водных путей служит барьером для осадков. Потеря среды обитания из-за строительства и развития населенных пунктов увеличивает количество осадков в море.
Пестициды также проникают в океан через сток из сельскохозяйственных земель, что увеличивает количество азота в море, в результате чего кораллы болеют и умирают. Небрежные методы управления, такие как чрезмерный промысел и бесконтрольная добыча кораллов, также нарушают хрупкие морские экосистемы.
Сохранение и восстановление коралловых рифов
Одно из предложений по спасению коралловых рифов – это стремление заботиться о них, как о саде. Введение растений для удаления осадков и чрезмерного роста водорослей может помочь временно сохранить экосистемы коралловых рифов в равновесии. Сокращение стока пестицидов с полей также способно помочь снизить уровень азота в море. Уменьшение выбросов углекислого газа от деятельности человека способно улучшить общее состояние коралловых рифов.
Коралловый риф: виды и интересные факты
Коралловый риф – один из основных морских биомов. Хотя это сравнительно небольшой биом, однако около 25% морских видов обитают в коралловых рифах. Также они защищают береговую линию от эрозии.
На первый взгляд можно подумать, что коралловые рифы состоят из горных пород, но на самом деле это живые организмы. Эти организмы – это крошечные животные, которые называются полипами. Полипы живут на внешней стороне рифа. По мере отмирания полипов они становятся твердыми, а поверх них вырастают новые полипы, что приводит к росту рифа.
Полипам нужно есть, чтобы остаться в живых. Они поедают планктонов, а также водоросли. Водоросли получают свою пищу от солнца с помощью фотосинтеза. Поэтому коралловые рифы образуются близко к поверхности воды и в прозрачной воде нормальной солености температурой не ниже +20 °C, где солнце может питать водоросли.
Значительная часть мировых коралловых рифов находится в Юго-Восточной Азии и вблизи Австралии. Наибольший коралловый риф – Большой Барьерный риф, расположенный у Квинсленда, Австралия. Большой Барьерный риф простирается на 2300 км с юга на север. А больше о нем и о других интересных местах нашей планеты читайте в учебнике по географии за 6 класс В.Ю. Пестушко.
Виды коралловых рифов
Существует три основных типа коралловых рифов:
Береговые. Растут близко к береговой линии. Чаще всего они прикреплены к берегу.
Барьерные. Отделены от берега, растут за несколько км от него.
Атоллы. Это кольцо кораллов, окружающий лагуну воды. Они образуются как береговые рифы вокруг вулканического острова. По мере роста кораллов остров погружается в океан и остается просто кольцо коралла. Некоторые атоллы настолько велики, что на них живут люди. Примером этого является Мальдивы.
Все виды животных живут вокруг кораллового рифа. Сюда входит много различных типов кораллов, таких как звездный коралл, мозговой, кактусовый и пальчиковый.
Здесь живут одни из самых странных и интересных существ в мире. Многие животные прикрепляются к рифу: губки, морские звезды, анемоны, гребешки, улитки и моллюски. Также вокруг много рыбы, которая плавает: каракатицы, акулы, крылатки и угри. Насчитывается 1500 видов рыб и 400 видов кораллов, которые живут только на Большом Барьерном рифе.
Большинство растений, обитающих на коралловых рифах, – это разные виды морской травы и водоросли.
Однако коралловые рифы медленно разрушаются. Поскольку они растут с медленной скоростью, то распадаются быстрее, чем их можно отремонтировать. Значительная часть вреда наносится людьми, прежде всего из-за загрязнения и чрезмерной рыбалки. Даже туристы могут повредить рифы, стоя на них, касаясь их или натыкаясь на них своими лодками.
Интересные факты о коралловом рифе:
Коралловые рифы растут очень медленно. Большие рифы растут со скоростью от 1 до 2 см в год. По подсчетам, на формирование некоторых из крупнейших рифов понадобилось 30 миллионов лет.
Некоторые животные в коралловом рифе имеют симбиотические отношения. Это означает, что они помогают друг другу выжить. Рыба-клоун и анемон является одним из примеров.
Большой Барьерный риф настолько велик, что его видно из космоса.
Некоторые коралловые рифы стали белыми, поскольку они теряют водоросли, когда вода становится слишком соленой или теплой.
Нужно выполнить задание в тетради для практических работ? Свои знания можно проверить благодаря ГДЗ по географии за 6 класс В.М. Бойко, тетрадь для практических работ.
Почему коралловые рифы важны для человечества и как их спасти от гибели?
Коралловые рифы — это геологические структуры, которые образованы скоплениями беспозвоночных, именуемых как коралловые полипы. Как правило, они образуются на мелководье тропических морей и являются местом обитания для многих животных. Ученые уже давно наблюдают за тем, как эти важные для жизни на Земле образования постепенно вымирают. В начале 1980-х годов общая площадь коралловых рифов составляла примерно 600 тысяч квадратных километров, а к 2000-м годам их площадь уже равнялась 250 тысячам квадратным километрам. Причиной вымирания коралловых рифов считается загрязнение Мирового океана и последствия глобального потепления — из-за аномальной жары вода сильно окисляется. Ученые считают, что если вовремя не принять меры по спасению коралловых рифов, они могут полностью исчезнуть уже к 2100 году. Они очень важны для животных, но какую пользу они несут для людей? К тому же, что ученые делают, чтобы их спасти?
Арабские ученые нашли способ спасения коралловых рифов
Польза коралловых рифов для человека
Первое, что делают коралловые рифы во благо человечества — защищают берега от разрушительного влияния морских волн. Если они полностью исчезнут, находящиеся на побережьях сооружения могут разрушиться.
Большой коралловый риф
Во-вторых, коралловые рифы очень важны для туристической сферы. Например, геологические структуры Красного и Карибских морей, а также северо-восточного побережья Австралии являются одними из главных источников заработка местного населения. Эти места очень красивы, поэтому туристы всегда хотят заняться подводным плаванием и готовы заплатить за эту возможность неплохие деньги.
Туристы платят большие деньги, чтобы посмотреть на коралловые рифы
Некоторые обитатели коралловых рифов используются людьми для изготовления лекарственных средств. В качестве примера можно привести асцидии — морских обитателей, которые имеют форму стеклянной банки с двумя горлами сверху и снизу. Из асцидий вида Aplidium albicans люди извлекают химическое вещество плитидепсин, который на данный момент проходит испытания в качестве средства против вирусов. Вещества, которые защищают полипы от воздействия солнца, используются для изготовления препаратов для лечения рака кожи.
Из асцидий изготавливаются лекарственные средства
В Корее, Чили и Франции асцидии употребляются в пищу. Внешне блюда из них кажутся невкусными, но они считаются очень полезными. В частности, асцидии уменьшают риск повышения кровяного давления и обеспечивают лучший кровоток. Вдобавок ко всему этому, асцидии богаты белком.
Защита коралловых рифов
Как я уже говорил выше, если не предпринимать никаких мер, коралловые рифы могут полностью исчезнуть уже через сотню лет. На данный момент самый эффективный способ их сохранения — это сбрасывание в моря металлических конструкций, которые могут стать основой для роста новых кораллов. Минус этой технологии заключается только в том, что на таком каркасе известковые скелеты коралловых полипов растут очень медленно.
Процесс выращивания кораллов
Но недавно арабские ученые представили технологию 3D CoraPrint, которая значительно ускоряет первые этапы формирования кораллов. По данным научного журнала ACS Sustainable Chemistry & Engineering, вместо бетонных и железных конструкций ученые предлагают использовать натуральные структуры, напечатанные на 3D-принтере. После сканирования формы настоящего коралла, устройство создает его копию с использованием «чернил» из карбоната кальция. Основа для искусственной опоры для коралловых рифов получила название Calcium Carbonate Photo-initiated (CCP). Ученые уже оценили уровень ее опасности для живых организмов — она не наносит никакого вреда.
Выращивание кораллов при помощи 3D CoraPrint
После создания основы из CCP, на нее наносят микроскопические фрагменты живых коралловых полипов. По словам автора научной работы Шарлотты Хаузер (Charlotte Hauser), на структуре из карбоната кальция коралловые полипы растут быстрее, потому что им не нужно начинать формирование с известняковой структуры — это уже сделано заранее, в лабораторных условиях. Исследователи также отметили, что при необходимости каркас для выращивания кораллов можно создавать при помощи силиконовой формы. В этом случае процесс изготовления занимает меньше времени, но структура получается простой и небольшой. Печать на 3D-принтере проходит дольше, но форма каркаса может может быть более сложной и большой.
Испытание напечатанных структур в аквариуме
Ссылки на интересные статьи, смешные мемы и много другой интересной информации можно найти на нашем телеграм-канале. Подпишитесь!
Напоследок отмечу, что недавно на территории австралийского города Орфей люди случайно нашли огромный коралл высотой 5,3 метра. Подробнее об этом открытии можно почитать тут.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Мамонтова пещера, которая считалась самой длинной в мире, оказалась еще больше. ⛰ Результаты недавней экспедиции показали, что ее длина достигает 676 километров. Что еще интересного о ней известно и кто там живет?
Нейросети-дуэлянты. Искусственные эмбрионы. Искусственный интеллект в облаке. Какие еще технологии MIT Technology Review назвал важнейшими в 2018 году? Ежего…
Компания Hewlett Packard огласила покупку двух производителей сканирующего оборудования – David Vision Systems и David 3D Solutions. Родственные немецкие ком…
Что такое коралловые рифы? (9 фото)
Коралловые рифы – большие подводные образования, состоящие из скелетов коралловых полипов, являющихся морскими беспозвоночными животными. Отряд коралловых полипов, создающих рифы, называется мадреповыми или каменистыми кораллами – они извлекают карбонат кальция из морской воды и создают твёрдый, долговечный экзоскелет, защищающий их мягкие, мешковатые тела.
Каждый коралл в отдельности называется полипом. Новые коралловые полипы живут на экзоскелетах из карбоната кальция их предков, а после смерти добавляют ещё один экзоскелет к существующей структуре. На протяжении многих веков коралловый риф растёт с каждым новым полипом и со временем становится большой и заметной структурой под водой.
Кораллы можно увидеть повсюду – от Алеутских островов (Aleutian Islands) неподалёку от берега Аляски, до тёплых тропических вод Карибского моря. Самые крупные коралловые рифы можно увидеть в прозрачных мелких субтропических и тропических водах океана, где они быстро растут. Длина самой большой из систем коралловых рифов, Большого барьерного рифа (Great Barrier Reef of Australia), превышает 2,400 километров.
По данным некоммерческой экологической организации «Coral Reef Alliance (CORAL)» в мире существуют сотни видов кораллов. Кораллы бывают разных форм и цветов, начиная с круглых и свёрнутых кораллов-мозговиков (brain corals), которые напоминают мозг человека до высоких, элегантных восьмилучевых кораллов Muricea (sea whips) и морских вееров (sea fans), которые выглядят как затейливые, ярко окрашенные деревья или растения.
На фотографиях: потрясающие новые виды кораллов в Полинезии.
Кораллы относятся к типу стрекающих (Cnidaria). В эту группу также входят медузы, анемоны, португальские кораблики (Portuguese man o’ war) и другие морские животные. Несмотря на то, что каждое отдельное животное рассматривается как полип, кораллы часто описывают как колонии, состоящие из тысяч полипов.
Кораллы питаются двумя разными способами: некоторые виды могут ловить маленьких морских организмов, таких как рыба и планктон, используя жалящие щупальца на внешних краях своих тел. Тем не менее, согласно данным агентства по охране окружающей среды США (US Environmental Protection Agency (EPA)) большинство кораллов поддерживает симбиотические (взаимовыгодные) отношения с морскими водорослями, известными как зооксантеллы (zooxanthellae).
Эти водоросли живут внутри тела кораллового полипа и в процессе фотосинтеза вырабатывают пищу для себя и для полипа. Полипы, в свою очередь, обеспечивают водоросли домом и углекислым газом. Кроме того, зооксантеллы придают кораллам их яркие цвета – большинство тел коралловых полипов являются прозрачными и бесцветными.
Некоторые виды кораллов, такие как кораллы-мозговики, являются гермафродитами, и одновременно вырабатывают как яйца, так и сперму. Они размножаются в ходе массового кораллового нереста, который у некоторых видов происходит только один раз в год в определённую ночь.
Другие виды, такие как коралл Лосиный Рог (elkhorn coral), являются раздельнополыми и создают колонии в которых есть только самки или только самцы. Среди этих коралловых колоний, все полипы одной конкретной колонии производят только сперму. Для продолжения процесса размножения они полагаются на соседнюю колонию, которая производит только яйца.
Фотография кораллов, снятая на рифе, расположенном позади острова Офу (Ofu) на котором находится национальный парк Американского Самоа (American Samoa).
Автор: Дан Баршис (Dan Barshis)
Мир коралловых рифов
Большинство значимых коралловых рифов существующих на данный момент начали образовываться 5 000-10 000 лет назад, согласно информации организации CORAL. Эти образования в основном существуют в тёплых, неглубоких водах, куда проникает достаточное количество солнечного света, необходимого водорослям, которые обеспечивают пищей коралловые полипы.
Коралловые рифы занимают менее 1 процента океанского дна – в совокупности они бы заняли площадь равную приблизительно 285 000 квадратным километрам, что близко к размеру штата Невада. Тем не менее, они являются одними из наиболее продуктивных и разнообразных экосистем на Земле.
Примерно 25 процентов всех известных морских видов зависят от коралловых рифов в плане питания, места обитания и размножения. Кораллы иногда называют «тропическими лесами моря» из-за их биоразнообразия. Они являются средой обитания для более 4 000 видов рыб, 700 видов кораллов, и многих тысяч других растений и животных.
Однако, согласно заявлениям экспертов, их жизни находятся в неминуемой опасности.
Коралловые рифы в опасности
По мнению учёных из Морской станции Хопкинса (Hopkins Marine Station) при Стэнфордском университете (Stanford University) коралловые рифы являются жизненно важной морской средой обитания, от которой зависят многие виды животных океана. Кроме того, они ежегодно дают людям непосредственную экономическую выгоду, составляющую в совокупности примерно 30 миллиардов, посредством продуктов питания, рыболовства и туризма.
Однако коралловым рифам угрожают сразу несколько опасностей. Первая опасность это растущее закисление среды океана, вызванное тем, что океаны поглощают огромное количество углекислого газа (CO2) выброшенного в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива. Это ограничивает способность кораллов производить экзоскелеты из карбоната кальция, от которых они зависят в плане среды обитания.
Загрязнение воды также негативно влияет на кораллы. Сельскохозяйственные пестициды и удобрения, нефть и бензин, сброс сточных вод и попадание пород почвы из эродированных участков суши в океан, нарушают тонкие отношения, которые существуют между растениями, кораллами и другими животными, которые являются частью экосистемы рифов.
По мере того как поднимается температура Мирового океана в связи с глобальным потеплением, коралловые полипы отторгают зооксантеллы, от которых они зависят в плане пищи. Как только зооксантеллы исчезают, кораллы также теряют свои яркие цвета, и всё, что от них остаётся это белый экзоскелет. Этот процесс называют обесцвечиванием кораллов. По данным некоммерческой экологической организации «Coral Reef Alliance (CORAL)» кораллы которые подверглись обесцвечиванию, обычно отмирают.
Кроме того, такие виды рыбалки как рыбалка с помощью цианида (в которой цианид используется для того, чтобы рыбу было легче поймать), «взрывная рыбалка» с применением взрывчатых вещества, и чрезмерный отлов рыбы с помощью траулеров, могут за несколько минут разрушить тысячелетний коралловый риф.
«Чрезмерный отлов рыбы, закисление среды океана и загрязнение океана постепенно убивают коралловые рифы», — сказал Роджер Брэдбери (Roger Bradbury), эколог Австралийского национального университета (Australian National University), находящегося в Канберре (Canberra), в интервью для «New York Times». «Каждый из этих факторов по отдельности вполне способен вызвать разрушение коралловых рифов по всему миру, ну а в совокупности это разрушение гарантировано».