Биоразнообразие на коралловых рифах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биоразнообразие на коралловых рифах

Реферат студента I курса факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова

Сидоровой Таисии

Москва, 2013

Содержание

1. Введение

2. Литературный обзор (растительное разнообразие, животное, экологические риски)

3. Собственные рассуждения

4. Выводы

Введение

Если посмотреть на Землю из космоса или взглянуть на географическую карту, то сразу заметно преобладание голубого и синего цветов. Это моря и океаны, они занимают большую часть земной поверхности. Мировой океан - это место, где много миллионов лет назад зародилась жизнь. За это время примитивные формы превратились в разнообразные современные организмы, не только заселившие водную среду, но и перешедшие к жизни на суше. Многообразие форм морских обитателей значительно превосходит количество форм жизни на суше.

В океане жизнь распространяется от поверхности до глубин и охватывает не только дно, но и всю толщу воды.

Коралловый риф-это особенный, сказочно красивый и полный загадок мир. Его населяют организмы-рифостроители и самые разнообразные существа, поселившиеся на них. Коралловые рифы образуются только в тропической зоне океана, пределы температуры для их жизни- от +18 до +29оС, причем при малейшем отклонении от пределов кораллы погибают. Освещенность должна быть высокая, вода- чистая, прозрачная, глубина - 10-20 м (мелководье), соленость- 33-35%о (океаническая). То есть опреснения или загрязнения вод кораллы не выносят. После смерти кораллов их скелеты превращаются в прочный фундамент, к которому прирастают новые колонии. Таким образом, происходит постоянный рост кораллового рифа.

Коралловыми рифами называют напоминающие крепостные валы или стены образования в прибрежной зоне тропических морей, расположенные как непосредственно под поверхностью воды, так и уходящие порой далеко вглубь моря. Эти рифы усеяны множеством живых существ, особенно известковыми, мягкими и роговыми кораллами, губками и многими другими животными, а также мелкими и крупными водорослями.

Таким образом, каждый коралловый риф представляет собой некоторую биологическую и экологическую единицу, встречающуюся только в тропических морях; он построен выделяющими известь живыми существами. Если в настоящее время коралловые рифы преимущественно приурочены к теплым зонам Атлантического, Индийского и Тихого океанов и не выходят за пределы 22° южной или северной широты, то в ранние геологические эпохи они встречались и в других частях Земли. Так, с начала мезозойской эры, триаса, до третичного периода (времени образования бурого угля) мощные коралловые рифы находились, между прочим, на месте нынешних Альп. В те времена в Южной и Центральной Европе господствовал тропический климат. Сегодняшнее Средиземное море и тогда еще затопленная альпийская область были частью моря Тетис, связанного с Индийским океаном и населенного теми же тропическими морскими животными. Широко распространенные в Альпах слои известняков образовались в значительной мере из древних коралловых рифов, так же как и южнотирольские доломиты. На Монте-Болька у Лугано находят ископаемые остатки рыб тех же родов, которые ныне встречаются в Красном море и Индийском океане.

Уже в палеозойскую эру, в девоне, длинные коралловые рифы встречались в мелком тропическом море на территории современной Западной Германии. Так, Айфель построен преимущественно из рифовых организмов; и сейчас, спустя 350 млн. лет, там можно нередко обнаружить обломки коралловых колоний, прежде образовывавших рифы.

По составу и облику кораллов и других обитателей рифа, легко определяемых по их окаменевшим остаткам, можно восстановить строение и расположение древнего рифа и особенности некогда господствовавших водных течений. Ведь тогда, как и сейчас, рифы не были все одинаковыми, а различались по внешнему виду и степени расчлененности.

Среди современных коралловых рифов различают три типа:

1. Окаймляющие, или береговые, рифы тянутся вдоль берега и отделены от него промежуточной зоной с песчаным дном, которую обычно называют лагуной. Эта зона песчаного дна может достигать в ширину нескольких сотен метров, но часто значительно уже; ее глубина редко превышает 30 м. Ширина самого рифа большей частью не более 50 м. Окаймляющие рифы расположены вдоль побережья Восточной Африки и у островов Индо-Австралийского архипелага.

2. Барьерные рифы образовались из окаймляющих. Они находятся на расстоянии нескольких километров от берега; лагуна между побережьем и рифом значительно глубже, а сам риф по сравнению с береговым более мощный. Он может достигать нескольких километров в ширину и протянуться на многие сотни километров. Так, Большой Барьерный риф у северного побережья Австралии составляет в длину 1200 км, а в ширину-от 30 до 150 км.

3. Кольцевидные рифы, или атоллы, имеют более или менее кольцевидную форму и поднимаются из океанских глубин к поверхности. Кольцевидный риф всегда окружает лагуну глубиной от 30 до 60 м. Атоллы расположены преимущественно в центральной части Индийского океана (Мальдивские и Лаккадивские острова), а также в западной и центральной части Тихого океана. Мелкие кольцевидные рифы встречаются и в Красном море.

Рис.: Схема образования барьерных рифов и атоллов по Ч. Дарвину

Образование берегового рифа объяснить сравнительно просто. Рифообразующие живые существа поселяются на небольшой глубине на каменистом грунте, и благодаря их постоянному росту постепенно поднимается стена рифа. Значительно труднее объяснить возникновение барьерных и кольцевидных рифов. Классическая теория возникновения этих типов рифов принадлежит Чарлзу Дарвину, который изучал коралловые рифы во время кругосветного путешествия на борту «Бигля» (1831-1836). Он придерживался той точки зрения, что при постепенном погружении острова береговой риф понемногу удалялся от центра острова. При этом лагуна между островом и рифом расширялась и углублялась, а сам риф становился значительно шире, превращаясь в барьерный риф. Если остров погружался полностью, оставался лишь кольцевидный риф, то есть рождался атолл.

В противоположность теории погружения другие исследователи выдвинули теорию поднятия. Согласно этой теории, морское дно местами поднимается-образуются подводные холмы, хребты или вулканы. Дополнительно они наращиваются морскими отложениями (раковинами фораминифер, моллюсков, скелетами глубоководных кораллов и т.д.) и одновременно продолжают подниматься, пока не достигнут такой глубины, что на них могут поселиться рифообразующие кораллы.

Согласно третьей точке зрения, морское дно или острова не опускались и не поднимались, зато существенно колебался уровень моря. Так, при понижении уровня моря обнажалась широкая рифовая зона и создавались условия для образования новых рифов. Следующий затем подъем уровня моря приводил к усиленному росту старых и новых рифов, так что на месте прежних береговых рифов возникали барьерные или даже кольцевидные рифы. В действительности такие колебания уровня моря не раз происходили в геологически ранние эпохи в соответствии с особенностями движения Земли. В период плейстоценовых оледенений гигантские ледяные шапки связывали так много воды, что уровень моря понижался по сравнению с современным примерно на 200 м, и наоборот, во время теплых межледниковый уровень моря был метров на 50 выше, чем сейчас.

Многие исследователи коралловых рифов объединяют эти теории. По их мнению, в некоторых местах шло погружение и образование рифов, по Дарвину, в других же происходило поднятие морского дна; к этому добавлялись также колебания уровня моря. То, что определяющую роль, видимо, играли все три условия, следует из результатов глубоководного бурения, проведенного американскими учеными в различных местах Тихого океана. Основания атоллов оказались сложены либо из уплотненных осадков или вулканических пород, либо из древних материковых пород. Часто внутри атоллов обнаруживают «миниатюрные атоллы», которые иногда встречаются и независимо, например в Красном море у берегов Саудовской Аравии. Они возникают, несомненно, из отдельных рифов; при этом речь идет об округлых рифах, столбом поднимающихся со дна лагуны. У поверхности моря в центральной части риф отмирает, а снаружи усиленно разрастается. Таким образом, из первоначально единого кораллового блока постепенно возникает кольцевидный риф. Так как в центре такого блока известковые скелеты кораллов ломаются и разрушаются, здесь образуется небольшое понижение, которое постепенно понемногу углубляется и с течением времени может стать лагуной. Первым на такой способ образования атоллов указал известный исследователь-подводник Ганс Гасс. (2)

Для человека рифы - это кораблекрушения, защита берегов от разрушений прибоем и штормами, места обитания различных рыб и беспозвоночных, источники кислорода и минеральных веществ, а также ,конечно,отдых и туризм.

Чистый доход от использования рифов- 30млрд долларов в год (13)

Растения в коралловых экосистемах

В данной системе можно встретить различные виды морских растений, но основную роль играют, конечно,водоросли, проживающие в симбиозе с полипами.

Среди профессиональных ученых и натуралистов-любителей, занимающихся коралловыми рифами, велись споры о самом термине «коралловый риф». Одни утверждали, что уже само его название подразумевает, что риф строят, главным образом, «коралловые» животные, но против этого особенно сильно возражали ботаники, отмечая, что тем самым не учитывается тот факт, что в процесс рифообразования не менее важный вклад вносят и растения. Конечно, верно, что кораллы вырабатывают огромное количество известняка, справедливо также и то, что превращению его в риф способствует ряд сложных физико-химических процессов. Однако, несмотря на это, ботаник имеет полное право утверждать, что без растений не было бы и самих рифов.

У тех, кто лишь поверхностно знаком с рифами, такое утверждение может вызвать недоумение. В коралловых садах сразу замечаешь именно отсутствие растений, которые в первую очередь бросаются в глаза на суше и во многих других районах океана. Вместо зарослей огромных, мясистых бурых водорослей, которые растут в таком изобилии в более холодных водах, на рифе местами попадаются только отдельные кустики водорослей. Здесь встречаются лишь несколько нитчатых форм и зеленые водоросли НаИтейа -- свисающие с камней маленькие цепочки из твердых дисков. Попадаются также маленькие мясистые красные комки, в которых легко можно угадать водоросли; являются водорослями и красные пятна на скалах, хотя их и не столь легко распознать. Однако тот факт, что растения на рифе столь незаметны, отнюдь не означает, что их здесь почти нет. Они есть в рифовом биоценозе и играют в нем такую же важную роль, как и в других экосистемах. Дело в том, что большая часть имеющейся здесь растительной массы непосредственно не видна, так как фактически находится внутри тканей самой многочисленной подгруппы рифовых животных -- мадрепоровых кораллов, альционарий и их родственников.

Рис.: мадрепоровый коралл, мозговик

Другая ее часть также выглядит довольно необычно, что долгое время сбивало с толку биологов, пока они не прибегли к помощи микроскопа. Гладкие глыбы розового камня, которые вместе могут образовывать иногда массивные каменистые валы, оказались известковыми красными водорослями. Они, точно так же как мадрепоровые кораллы, имеют карбонатный скелет, который потом включается в состав рифового известняка, и поселяются там, где бывает самый сильный прибой. Вот почему та часть ученых, которая считает, что наиболее важной частью кораллового рифа являются его водоросли, имеет все основания отстаивать свою точку зрения.

В итоге, растения, обитающие на рифе, играют важную роль в двух отношениях. Во-первых, они служат источником энергии, преобразуя солнечную энергию в энергию химическую, которая является основой жизни на Земле. А во-вторых, поскольку речь идет о коралловом рифе, построенном из известняка, нетрудно догадаться, что растения вносят весомый вклад в процесс-отложения карбоната кальция.(5)

Животные в коралловых экосистемах

Обитателей коралловых рифов настолько много, что их не представляется возможным описать в этом маленьком докладе. Все же, ниже описаны некоторые обитатели этой биосистемы, которые показались мне наиболее интересными.

Основные обитатели коралловых рифов-это коралловые полипы.

Коралловые полипы (лат. Anthozoa) -- класс морских беспозвоночных из типа стрекающих. Колониальные и одиночные донные организмы. Многие виды коралловых полипов обладают известковым скелетом и участвуют врифообразовании. Наряду с ними к этому классу относится множество представителей, скелет которых состоит из белка (горгонарии, чёрные кораллы), а также вовсе лишённых твёрдого скелета (актинии). Насчитывают около 6 тысяч видов. Наряду с аквариумными рыбками и растениями, коралловых полипов содержат в аквариумах. Скелеты некоторых видов (коралл) используют в ювелирном деле.

Кораллы обитают в море; они неподвижны и по виду напоминают ветви растений. Однако все же это не растения: каждая ветвь коралла -- это скопление мельчайших животных, коралловых полипов. Такие скопления называются колониями. Каждый полип образует вокруг себя защитную известковую оболочку. Когда рождается новый полип, он прикрепляется к предыдущему и начинает строить новую оболочку -- так коралл «растет». «Рост» коралла составляет около 1 см в год в благоприятных условиях. Большие скопления кораллов образуют так называемые коралловые рифы. Коралловые полипы обитают в тёплых тропических морях, где температура воды не ниже 20 °C, и на глубинах не более 20 метров, в условиях обильного планктона, которым они питаются. Обычно днём полипы сжимаются, а ночью вытягиваются и расправляют щупальца, с помощью которых ловят различных мелких животных. Крупные одиночные полипы способны ловить и сравнительно крупных животных: рыбу, креветок. Часть видов коралловых полипов живут за счёт симбиоза с автотрофными простейшими (одноклеточными водорослями), которые живут у них в мезоглее. Имеются мускульные клетки, образующие продольные и поперечные мышцы. Имеется нервная система, образующая густое сплетение на ротовом диске.

Кораллами обычно называют только скелет колонии, оставшийся после гибели множества мелких полипов. Многие коралловые полипы являются рифообразователями. Скелет может быть наружным, образованным эктодермой, или внутренним, формирующимся в мезоглее. Как правило, полипы занимают на коралле чашевидные углубления, заметные на его поверхности. Форма этих полипов столбчатая, в большинстве случаев с диском на вершине, от которого отходят венчики щупалец. Полипы неподвижно закреплены на общем для всей колонии скелете и связаны между собой покрывающей его живой мембраной, а иногда и пронизывающими известняк трубками.

Скелет секретируется наружным эпителием полипов, причём главным образом их основанием (подошвой), поэтому живые особи остаются на поверхности кораллового сооружения, а всё оно непрерывно растет. Число участвующих в его образовании полипов также постоянно увеличивается путем их бесполого размножения (почкования). У многих восьмилучевых полипов скелет развит слабо и его заменяет гидроскелет, обеспечиваемый наполняемостью гастральной полости водой.

Кораллы размножаются и половым путем, образуя крошечные свободноплавающие личинки, которые в конечном итоге оседают на дно и дают начало новым колониям. Полипы, как правило, раздельнополые. Сперматозоиды через разрывы стенки гонад выходят в гастральную полость, а затем наружу и проникают через рот в полость женской особи. Оплодотворенные яйцеклетки некоторое время развиваются в мезоглее септ. У многих коралловых полипов развитие протекает без метаморфоза и личинка не образуется.

Строение восьмилучевого коралла (Octocorallia)

В коралловых рифах обитает огромное количество видов моллюсков - от хитонов до гигантских двустворчатых и осьминогов, бесчисленное количество губок, актиний, червей, ракообразных и иглокожих. Рифы по всему миру знамениты разнообразием рыб и важны даже для некоторых видов китов, размножающихся только в "прикоралловых" водах. Здесь обитают шесть из семи существующих в мире видов морских черепах, а на коралловых островах гнездятся более 240 видов морских птиц.(3)

Очень красивыми обитателями рифов являются такжке многощетинковые черви.

Трубчатые многощетинковые черви

Рис.: трубчатый многощетинковый червь

Многощетинковые черви -- это животные с вытянутым сегментированным телом, на каждом сегменте которого имеются парные пучки щетинок. У некоторых видов эти щетинки развиваются в защитный колющий механизм. Другие обладают крепкими челюстями, которыми они могут наносить болезненные укусы. С многощетинковыми червями сталкиваются, когда переворачивают камень или коралловые глыбы в поисках приманки для ловли рыбы.

Перистые щупальца также помогают червям по мере необходимости передвигаться в воде. Трубчатые многощетинковые черви почти не умеют плавать и ведут сидячий образ жизни. Домом для трубчатого многощетинкового червя служит известковая трубка, которую он строит самостоятельно, добывая из воды ионы кальция и скрепляя их слюной. Постепенно трубка пополняется новыми кольцами, увеличиваясь в размерах. Перед началом строительства трубки морской червь выбирает в качестве убежища коралловый риф, прикрепляя к нему свой будущий дом.

Как и любое жилище, известковая трубка снабжена так называемой крышечкой - видоизмененным перистым щупальцем, который закрывает вход в трубку при малейшей опасности.(12)

Рыбы, населяющий коралловый риф, поражают воображение яркостью окраски и разнообразием форм. Окраска делает рыб незаметными на фоне разноцветного кораллового рифа, скрывая от хищников и помогая незаметно подкрасться к добыче. Она может предупреждать о том, что у ее обладателя имеются надежные средства защиты. Рыбы, изменяя окраску, общаются между собой, выражая спокойствие, гнев, испуг. Стайным рыбам окраска помогает быстро построиться плотными рядами и согласованно двигаться, не нарушая порядка, в нужном направдении.(1)

Далее приведено описание некоторых рыб-обитателей рифов

Спинороги

Рис.: Спинорог крупонопятнистый.

Спинороги -- рыбы среднего размера, длина тела колеблется от 15 до 50 см, у самых крупных видов она может достигать 1 м. Эти рыбы имеют очень крупную голову, немного вытянутую и суженую на конце, туловище, в свою очередь, также сужается к концу, поэтому тело спинорогов имеет округло-ромбовидную форму. Грудные плавники сравнительно небольшие, расположены высоко. Хвостовой плавник чаще простой округлой формы, но у некоторых видов может иметь удлиненные нити, придающие ему лировидную форму. Анальный и задний спинной плавник отнесены к хвосту, а вот передний спинной плавник имеет совершенно особое строение. Его лучи колючие, причем два из них превратились в особо твердые и острые шипы: передний шип длинный, задний значительно короче и подпирает передний. Таким образом оба шипа -- колющий и упорный -- составляют единую конструкцию. В спокойном состоянии шипы убраны в специальную глубокую выемку на спине, спинорог подымает их только в случае опасности. От этих шипов и происходит название этих рыб. Кроме того колючие шипы меньшего размера есть в брюшных плавниках, они убираются в специальный кожный карман. Рот у спинорогов очень маленький, а вот губы очень пухлые и мясистые. Зубы у спинорогов расположены в два ряда: в наружном ряду 8 крупных и длинных зубов, а во внутреннем 6 мелких, которые подпирают наружные. Такое строение зубов связано со спецификой питания этих рыб. Еще одна отличительная черта -- довольно большие глаза, которые хоть и расположены по бокам головы, но отнесены чуть ли не к самой линии спины.

По этим специфическим чертам строения спинорогов легко узнать среди прочих рыб. Но у них есть еще одно удивительное свойство. Дело в том, что чешуя спинорогов очень крупная и окостеневшая, она больше напоминает пластинки, чем чешую. Отдельные чешуи налегают друг на друга и формируют цельный каркас, который очень напоминает панцирь кузовков. Кроме того в хвостовой части чешуи могут иметь шипы и бугорки. Когда спинорог погибает, мягкие ткани разлагаются, а каркас остается и становится похожим на коробку в форме рыбы.

У всех видов спинорогов (кроме нескольких из рода Xanthichthys) половой диморфизм отсутствует -- самцы и самки выглядят одинаково. Держаться эти рыбы поодиночке, нрав у них довольно строгий, они имеют постоянные участки обитания, которые защищают от сородичей. Для передвижения они используют грудные плавники, а хвостовым пользуются только для спринтерского рывка. С помощью плавательного пузыря они могут издавать хрюкающие звуки.

Основу питания составляют кораллы, морские ежи, крабы, моллюски. Все эти виды животных имеют твердые панцири или скелетные элементы, которые спинороги с легкостью перекусывают своими зубами словно кусачками. Впрочем, спинороги не прожорливы и никогда не заглатывают добычу целиком, а откусывают по чуть-чуть. Есть среди них и вегетарианцы: оранжевополосый спинорог и колючий ринекант питаются водорослями, а краснозубый спинорог -- планктоном.

Спинороги занимают отдельные участки, но на территории самца могут находиться несколько самок. Икру они откладывают в сумерках, часто в новолуние, когда ночное освещение минимально. Спинороги выдувают с песчаном грунте глубокие ямки, в которые откладывают мелкую клейкую икру. В дальнейшем они остаются на страже гнезда, причем охраняемая зона простирается ввысь, а не вширь. Спинороги очень рьяно защищают икру, молниеносно атакуя всех, кто смеет к нему приблизиться. Смелые рыбы нападают не только на равных по размеру, но и на более крупных животных. Так, аквалангистам в случае атаки рекомендуется отплывать в сторону от гнезда (не ввысь), иначе спинорог может сильно покусать человека. Оправдывает этих рыб только то, что они предупреждают о нападении заранее, делая «стойку на голове». Самыми агрессивными считаются колючий ринекант и голубоперый балистод. (9)

Рыбы-ангелы -- семейство тропических морских рыб из отряда Окунеобразных. Не стоит путать рыб-ангелов с морскими ангелами -- особым родом акул, с которым они не состоят в родстве. Систематически к рыбам-ангелам наиболее близки рыбы-бабочки, с которыми у них много внешнего сходства. Раньше их даже объединяли в одно семейство. В настоящее время известно 85 видов рыб-ангелов.

Их средний размер 20-30 см, но встречаются виды и до 60 см в длину, самые мелкие представители семейства имеют длину 12-15 см. Тело этих рыб уплощено с боков, крупная голова и хвост укорочены, отчего туловище кажется прямоугольным. На наружной стороне жаберных крышек есть острый шип, направленный назад. Грудные плавники заостренные, брюшные сдвинуты вперед и располагаются под грудными, спинной и анальный плавники широкие. Окраска этих рыб очень яркая, сочетающая в себе полосатый или сетчатый рисунок голубого, синего, желтого, оранжевого и черного цвета. Для рыб-ангелов характерны большие различия в окраске молодых и взрослых рыб, они настолько велики, что поначалу молодь и взрослых рыб описывали как разные виды.

Рыбы-ангелы занимают постоянные участки на мелководьях коралловых рифов, границы которых охраняют. Эти рыбы имеют ярко выраженную суточную активность -- днем они занимаются поиском корма, а ночью спят в укромных щелях рифа. Держатся они парами или небольшими группами по 3-5 особей. В целом нрав у этих рыб спокойный и даже немного застенчивый, при встречах с дайверами они не проявляют любопытства, но и не пугаются особо.

Питаются рыбы-ангелы разнообразной пищей от водорослей до мелких беспозвоночных. Однако разные виды рыб-ангелов специализируются на каком-то одном определенном типе корма. Например, представители рода Centropyge едят нитчатые водоросли, виды из рода Genicanthus кормятся зоопланконом, большинство других видов поедает губок, мшанок, гидроидов и других сидячих беспозвоночных. В мышцах рыб нередко накапливаются смертельные токсины из тканей съеденных животных, поэтому известны случаи отравления мясом рыб-ангелов.

Размножение рыб-ангелов имеет свои особенности. У одних видов самцы и самки образуют пары, у других -- своеобразные гаремы, состоящие из одного самца и нескольких самок. Гормональный статус животных может сильно меняется в зависимости от условий жизни. Так, если в гареме погибает самец, то одна из самок проходит своего рода гормональный метаморфоз и… превращается в самца! После этого рыбы продолжают нереститься как ни в чем ни бывало. Рыбы-ангелы выметывают пелагическую икру, которая свободно плавает в толще воды. Икра этих рыб часто поедается хищниками и является одним из распространенных компонентов околорифового планктона. Молодь этих рыб проходит цикл развития, связанный с последовательной сменой окраски.(9)

Рыбы-бабочки

Рис.: Меднополосая рыба-бабочка (Chelmon rostratus)

Рыбы-бабочки имеют длину от 15 до 30 см. Их тело сильно уплощено с боков и кажется высоким. Голова относительно крупная, рот очень маленький, у некоторых видов губы могут быть вытянуты в удлиненную трубочку. Такое строение рта позволяет добывать пищу из труднодоступных щелей кораллового рифа. Зубы этих рыб очень мелкие, их вершины часто расщеплены (отсюда и название семейства -- щетинозубы). Анальный и спинной плавники широкие, их основания покрыты чешуей отчего кажется будто плавники продолжают линию тела, делая его квадратным, прямоугольным или треугольным. Хвостовой плавник короткий. Чешуя у этих рыб мелкая, в окраске тела преобладают желтый, оранжевый, серебристый и черный цвета.

Питаются они различными мелкими беспозвоночными, которых добывают по-разному. Большинство видов просто ищут мелкую живность среди кораллов, причем нередко воруют лакомые кусочки прямо из щупалец коралловых полипов. Некоторые виды питаются самими кораллами, а четырехглазый щетинозуб по совместительству выполняет функцию санитара-чистильщика и иногда собирает паразитов с кожи крупных рыб. (9)

Хирурги

Отличительной особенностью рыб-хирургов являются острые шипы, расположенные вверху и внизу хвостового плавника. За такой острый хвост рыб иногда называют «рыбами-скальпелями». Эти опасные как бритва шипы животное использует в качестве орудия самообороны, поэтому иногда приходят известия о полученных ныряльщиками ранах, после того как рискнули погладить хирурга.

Большинство видов этого семейства вырастают в длину не более 40 см., и только один вид - «хирург-нос» может вырастать до 1 метра. В основном же встречаются рыбы 15-18 см.(10)

Обычно с каждой стороны располагается по одному или два таких шипа. Когда рыба находится в спокойном состоянии, эти шипы прижаты к телу и погружены в специальные выемки на коже; когда же хирург ощущает опасность, он направляет свои шипы в стороны, превращая их в грозное оружие. Спинной и анальный плавники широки, придают телу ещё более округлую форму. На голове выделяются крупные глаза и небольшой рот, расположенный на конце слегка вытянутого рыла.(11)

Рис.: Хирург-Ахиллес

Морские коньки

Морские коньки очень своеобразные рыбы с незаурядной внешностью и интересной биологией. Принадлежат они к семейству игловых отряда Колюшкообразных. Такая принадлежность не случайна, ведь морские коньки, можно сказать, братья других интересных рыб -- морских игл. Всего известно 50 видов морских коньков, несколько самых крупных видов называют морскими драконами.

Рис.: Травяной морской дракон, или конек-тряпичник (Phyllopteryx taeniolatus).

Внешность морских коньков настолько необычна, что с первого взгляда в них трудно признать рыб. Тело коньков причудливо изогнуто, спина выпирает горбом, брюшко тоже выдается вперед, передняя часть тела тонкая и изогнута словно шея скакуна (отсюда и название). Голова небольшая, ее передняя часть вытянута трубочкой, глаза выпуклые. Хвост у морских коньков длинный и очень гибкий, в спокойном состоянии рыбы скручивают его кольцом или обвивают хвостом стебли водных растений. Тело коньков покрыто различными утолщениями, шишечками, выростами и тому подобными украшениями. Окраска этих рыб чаще одноцветная, но окрашены разные виды весьма разнообразно. В любом случае окраска каждого вида очень точно имитирует цвет и фактуру той поверхности, на которой живет этот конек. Коньки, живущие среди водных растений, чаще бурые, желтоватые, зеленые; коньки, живущие среди кораллов, могут быть красными, ярко-желтыми, лиловыми.

Их ареал опоясывает весь земной шар. Морские коньки живут на мелководьях среди зарослей морских водорослей или среди кораллов. Это оседлые и в целом очень малоподвижные рыбы. Обычно морские коньки обвивают хвостом веточку коралла или пучок морской травы и проводят в таком положении большую часть времени. А вот крупные морские драконы прикрепляться к растительности не умеют. На небольшие расстояния они плывут держа тело вертикально, если им приходится покинуть «дом», то они могут плыть в почти горизонтальном положении. Плавают они медленно. Вообще характер этих рыб удивительно спокойный и кроткий, морские коньки не проявляют агрессии к соплеменникам и другим рыбам.

Питаются они планктоном. Мельчайших рачков они выслеживают, смешно вращая глазками. Как только жертва приблизится к миниатюрному охотнику, морской конек раздувает щеки, создавая отрицательное давление в полости рта и всасывает рачка словно пылесос. Несмотря на маленькие размеры коньки большие любители покушать и могут предаваться обжорству до 10 часов в сутки.

Морские коньки моногамные рыбы, живут они семейными парами, но периодически могут менять партнеров. Характерно, что эти рыбы вынашивают икру, причем самцы и самки меняются ролями. В брачный период у самок вырастает трубковидный яйцеклад, а у самца утолщенные складки в области хвоста формируют сумку. Перед нерестом партнеры исполняют продолжительный брачный танец.(9)

И многоие, многие другие необычные организмы населяют небольшой коралловый мир. Здесь можно увидеть и рыбу-ежа, и рыбу-флейту, морских угрей и рыбу-зебру, ядовитых морских улиток и рыбу-камня, групера, морских попугаев, рифовую и китовую акул и т.д и т.п.

Кроме крупных организмов здесь обитают бактерии, грибы и простейшие. Мир кораллового рифа завораживает красками и интенсивностью жизни!

В целом, разнообразные виды на рифах составляют четверть от всей биоты океана.

Биоценоз (взаимосвязи)

риф коралловый экосистема

Между обитателями рифа складываются самые разные взаимоотношения. Вместе эти отношения складывают экосистему. Они могут приносить пользу одному из партнеров и быть совершенно бесполезными или даже вредными для другого. Мелкие организмы поселяются на крупных и используют их как надежную защиту от хищников. Часть обитателей колонии коралла не только прячется среди ветвей, но и разрушает, поедает его. Бывает, что столь близкие отношения приносят обоюдную пользу и помогают успешно существовать на рифе. Иногда партнеры просто не могут существовать друг без друга.

Взаимное сотрудничество может возникать между самыми разными животными, а также между животными и растениями.

Амфирприона, или рыбу-клоуна, невозможно увидеть без актинии. При малейшей опасности амфирпион бросается в щупальца или залезает внутрь актинии. Любая другая рыба была бы на его месте немедленно парализована ядом стрекательных клеток и проглочена, но эти рыбки выработали надежную защиту от ее смертоносного яда.

Интересное поведение на коралловых рифах демонстрируют рыбы-чистильщики - лабороидесы. Чистильщиками их называют за то, что они очищают коржу и жабры других рыб от паразитов. Около места,где чистильщики проводят «обработку», выстраиваются самые разные виды рыб. Когда наступает их черед, он6и расправляют плавники, широко раскрывают рот и оттопыривают жабры. Чистильщики тщательно обследуют всю поверхность тела и жабр, смело заплывая прямо в рот «пациенту», и аккуратно склевывают всех замеченных паразитов.

Раки-отшельники живут в пустых раковинах брюхоногих моллюсков, таская их на себе. Раковина надежно защищает отшельников от врагов. У некоторых из них защита усилена присутствием на раковине актинии. Рак-отшельник, повстречав подходящую актинию, осторожно отдирает ее от камня и пересаживает себе на раковину. Польза от такой связи обоюдная- для рака это защита и маскировка, а для актинии- смена мест обитания и разнообразная пища. Когда раковина становится тесной для рака, он переселяется в более просторную, при этом не забывая от актиниях. Он осторожно переносит актиний на новый дом. Когда актиний не хватает, отшельники даже пытаются украсить их друг у друга, иногда вступая в поединки. (1)

В построении кораллового рифа принимают участие как животные, так и растения. Животные принадлежат главным образом к отряду мадрепоровых кораллов (Madreporaria). Все они благодаря наслоениям извести образуют веточки и кусты определенной для каждого вида формы. Многие коралловые колонии напоминают по внешнему виду мелкие или крупные «валуны», веточки в них спрессованы очень плотно. Другие похожи на кусты или причудливые рога, третьи, нарастая плоскими пластинками, выглядят словно кочанчики салата или брюссельской капусты. Каждому кустику дает начало одна осевшая на дно личинка, но с течением времени из нее развивается множество полипов, каждый величиной всего в несколько миллиметров. Все они тесно между собой связаны и совместно строят коралловый блок.

Кораллы, растущие в хорошо освещенных мелководьях, имеют обычно совершенно определенную окраску. Правда, тропические рифы вовсе не столь пестры, как это следует из описаний многих ранних исследователей, грешивших преувеличениями, в частности Эрнст Геккель назвал рифы «садами гесперид». Здесь преобладают зеленоватые и коричневые тона, хотя иногда встречаются пастельные краски голубоватых и красноватых оттенков. Подобная окраска коралловых колоний обусловлена зелеными одноклеточными водорослями, зооксантеллами, живущими в качестве симбионтов как в живых тканях, так и в известковых скелетах кораллов.

Между водорослями и дающими им приют кораллами существуют тесные взаимосвязи, выгодные для обеих сторон. Водоросли получают некоторую защиту от одноклеточных животных, которые питаются ими, а также используют определенные конечные продукты обмена веществ тканей хозяина. Прежде всего это двуокись углерода, необходимая для процессов ассимиляции, проходящих в растительных клетках, затем неорганические соли, такие, как нитраты, фосфаты и соли аммония. Коралловые полипы, наоборот, получают от водорослей в большом количестве кислород и дополнительную пищу. Кроме того, водоросли удаляют ядовитые выделения кораллов, предохраняя их тем самым от самоотравления, поскольку полипы не имеют органов выделения. Наконец, симбиотические водоросли, по-видимому, могут способствовать образованию скелета кораллов.

Водоросли и кораллы находятся в такой сильной зависимости друг от друга, что первые, очевидно, вообще не способны существовать вне тела кораллов, а вторые без водорослей угнетены и вскоре погибают. В принципе комплекс кораллы - водоросли можно назвать автотрофным, то есть способным самостоятельно создавать необходимые органические вещества, хотя коралловые полипы также используют в качестве пищи и мельчайшие планктонные организмы. Американские специалисты установили, что в коралловом блоке растительных тканей в 3 раза больше, чем животных. Большая часть их образована нежными зелеными водорослями, пронизывающими известковый скелет кораллов, меньшая часть - водорослями зооксантеллами, живущими в тканях полипов.

Но и на рифе в целом тоже преобладают растения. Существуют некоторые зеленые и красные водоросли, которые называют известковыми, потому что они накапливают в клеточных оболочках карбонат кальция. В результате на верхней поверхности рифа образуется толстая слоистая корка, существенно повышающая прочность рифа против разрушительной силы прибоя. Значение известковых водорослей как цементирующего материала при образовании коралловых блоков подметил уже Чарлз Дарвин. В собственно прибойной зоне рифа практически находятся только известковые водоросли.

Необходимую для построения рифа известь рифообразующие организмы получают непосредственно из воды. Коралловый риф может возникнуть лишь при весьма высоком содержании растворенной извести; кальция должно быть значительно больше, чем в обычной морской воде.

Для образования рифа необходим и целый ряд других условий. Так, на дне мелкого моря должна быть какая-то прочная основа, которая может стать фундаментом рифа. Здесь плавающие личинки рифообразующих кораллов могут закрепиться и разрастись посредством почкования в колонию. Таким фундаментом обычно служит скалистый грунт из коренных пород, слагающих цоколь материка, или уплотненные морские отложения, затвердевшая лава подводного вулкана или даже некогда отмерший коралловый риф. Основу для роста кораллов могут составить даже останки затонувших кораблей. А вот на чистом песке, постоянно перемещаемом волнами и течением, рифы не возникают.(2)

Если сгруппировать обитателей рифа по характеру их питания, тогда можно выделить следующие подгруппы: плотоядные и растительноядные, сестонофаги (пожиратели взвеси) и детритофаги (илоеды) и некоторые другие. Многие виды относятся только к одной группе, тогда как другие могут принадлежать одновременно к двум, а то и к трем группам. (5)

В данной системе очень трудно выделить четки трофические уровни.

На каждый вид растений приходится примерно 30 видов животных, но это лишь одна сторона медали. Как мы уже видели, все животные, даже хищники, в своем питании полностью зависят от растений, поскольку их жертвы или жертвы их жертв, в конечном счете, являются растительноядными. Если же исходить не из числа видов, а из их биомассы (что буквально означает количество или массу живого вещества, приходящегося на определенные площадь дна или объем воды), то соотношение животных и растений меняется в обратную сторону: фактически суммарная биомасса растительных организмов, произведенная на рифе в течение года, в десять раз превышает таковую обитающих на нем животных. Таким образом, по количеству видов флора рифа уступает фауне, но в целом растительная жизнь на рифе преобладает.(5)

Слово «рифы» обычно ассоциируется со словом «коралловый», хотя не все рифы --коралловые и не все кораллы образуют рифы. Коралловые рифы -- одни из наиболее богатых (как в смысле числа видов, так и создаваемой продукции) сообществ Земли. Основу богатства коралловых рифов обеспечивают кораллы, имеющие симбиотические водоросли. Именно поэтому сообщества коралловых рифов рассмотрены в разделе автотрофных сообществ. С другой стороны, коралловые рифы можно рассматривать как сообщества фильтраторов эпифауны. В некоторых из них доминируют автотрофные виды, в других нет, но в их функционировании и эволюции много общих черт, поскольку рифовые сообщества эволюционно возникают из сообществ фильтраторов эпифауны. (3)

Экологические риски

До недавнего времени считали, что, несмотря на многочисленных врагов каждой колонии, рифу в целом ничто всерьез не угрожает: регенерационная способность миллиардов и миллиардов коралловых полипов и прочих обитателей рифа необычайно велика, а число врагов сравнительно мало, чтобы нарушить биологическое равновесие и процесс нарастания рифа. Однако в последнее время в некоторых местах положение, по-видимому, изменилось.

Красновато-коричневая причудливой формы морская звезда, получившая название «терновый венец» (Acanthaster planci), имеет округлое тело и более двенадцати лучей; она достигает 60 см в поперечнике, причем вся поверхность животного усеяна иглами, покрытыми ядовитой слизью.

Давно установлено, что эти колючие морские звезды живут за счет мадрепо-ровых кораллов. Раньше терновые венцы встречались в небольшом числе и не представляли никакой угрозы для существования рифа. Однако начиная с 1962 года во многих местах численность этих морских звезд настолько резко возросла, что они за несколько лет уничтожили целые участки рифов. Особенно пострадал Большой Барьерный риф, кораллы Маршалловых и Гавайских островов, Гуама и ряда других рифов. Если посмотреть на карту, то создается впечатление, что звезда, несущая смерть кораллам, встречается во множестве повсюду, где наиболее активен сам человек. Причина столь массового размножения еще не выявлена; возможно, какой-то фактор среды оказался необычайно благоприятным для выживания личинок тернового венца. Вполне возможно, что человек мог, сам того не желая, каким-то образом нарушить экологическое равновесие на коралловых рифах, к примеру хотя бы в результате сброса в морскую воду больших объемов сточных вод. Катастрофическое массовое размножение тернового венца явилось бы тогда следствием такого нарушения. Не исключено, правда, что это результат естественных колебаний численности популяций, и звезды исчезнут так же быстро, как появились. Исследования в области Большого Барьерного рифа позволяют надеяться, что погибшие в результате массового нападения морских звезд участки рифа не разрушатся, а постепенно вновь заселятся кораллами и риф возродится. Во всяком случае, появление этой страшной опасности требует продолжения детальных исследований сообществ коралловых колоний, образа жизни тернового венца и его естественных врагов, чтобы выяснить, наконец, причины нарушения экологического равновесия на коралловых рифах.

Во время спада и подъема воды в лагуне некоторое время гуляют слабые волны. Они ломают концы ветвистых лагунных колоний - дно лагуны буквально усеяно их обломками. В качестве защитного приспособления у ветвящихся лагунных кораллов развивается высокая способность к регенерации. Все повреждения на них быстро зарастают, обломанные веточки (если они не упали на дно, а запутались в колонии) прирастают к ней вновь в любом положении. Одним из примеров лагунного рифа может служить риф маленького атолла Маракеи (острова Гилберта), диаметр почти полностью замкнутого кольца которого едва достигает 2 км.

Коралловые рифы в минувшие геологические эпохи были распространены значительно шире, чем теперь, что, несомненно, связано с особенностями палеоклимата. Теперь эти ископаемые рифы частично находятся на суше, причем не только в тропиках, но и в относительно высоких широтах. По данным некоторых специалистов, с коралловыми отложениями связано до 60 % нефтеносных горизонтов. Не исключено, что одним из источников нефти как раз и послужило органическое вещество, образовавшееся в далеком прошлом и захороненное в коралловых отложениях на дне давно исчезнувших морей. Известковые скелеты кораллов хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, и потому их широко используют в качестве руководящих форм при разведке нефтеносных пластов. Значение ископаемых кораллов для целей практической геологии очевидно, и потому над их изучением трудится целая армия специалистов.

За последние годы в Мировом океане исчезло более четверти коралловых рифов. В районах с наихудшим состоянием окружающей среды, например у Мальдивских и Сейшельских островов, за два года погибло более 90% кораллов. Если не будут приняты срочные меры, большая часть рифов погибнет в ближайшие 20 лет. 1500 делегатов из 52 стран, съехавшихся на IX международный симпозиум по коралловым рифам на индонезийский остров Бали, призвали правительства всех стран сделать все, чтобы остановить глобальное потепление, прекратить загрязнение океана и незаконную ловлю рыбы. Коралловые рифы играют важнейшую роль в жизни океана. Причина их гибели - исключительно деятельность человека. Динамит и цианиды, используемые рыбаками, неочищенные сточные воды и ядовитые отходы. Утрата рифов нанесет урон не только окружающей среде. За счет кораллов на планете существует полмиллиарда людей: ежегодно рифы приносят 400 млн долл. - от рыбной ловли и туризма. В основном эти деньги достаются странам третьего мира, не имеющим альтернативных источников дохода.(6)

Важное условие для образования рифов - определенная температура воды (ее среднегодовые значения должны находиться между 23 и 25°С). Если температура воды надолго опускается ниже 18°С, кораллы погибают, что порой и случается в зимние месяцы на севере Красного моря. Кроме того, кораллы - точнее, их симбиотические водоросли - и известковые водоросли нуждаются в хорошем освещении. Поэтому наиболее пышно они разрастаются непосредственно под поверхностью воды. Лишь сравнительно немногие рифообразующие организмы приспособились к жизни на больших глубинах при сумеречном освещении.

Следует также отметить, что кораллам требуется много кислорода. Чем сильнее течение и выше содержание кислорода в воде, тем более массивным вырастает риф. Правда, кислород, скорее всего, нужен не для дыхания коралловых полипов, которое обеспечивается симбиотическими водорослями, а для лучшего растворения извести в воде.

Важную роль играет и соленость морской воды-кораллы выносят ее колебания лишь в пределах между 30-40%о, а опресненная вода убивает их. Весьма чувствительны коралловые полипы и к мутной воде. Они не могут долго жить там, где реки выносят в море с материка тончайший ил, а также там, где в воде существует постоянный круговорот мелких песчинок, так как ил и песок, оседая на коралловых веточках, губят полипов.

В последнее время большую опасность для кораллов представляет загрязнение воды промышленными отходами. Нефтяные сгустки, опускающиеся на дно, тонкие нефтяные пленки, налипающие на кораллы при отливах, ядовитые индустриальные отбросы и многие другие абиотические воздействия современной цивилизации, сказывающиеся в настоящее время, к сожалению, уже и на самых отдаленных островах,-все это губительно для коралловых рифов. Чем больше в будущем будут отравляться океаны, особенно прибрежные воды тропических морей, тем скорее произойдет постепенное отмирание коралловых рифов.(2)

В серии экспериментов, проведенных на кораллах Большого Барьерного pифа, был выявлен триггерный механизм, запускающий гибель кораллов. Их отмирание начинается при увеличении содержания органики в воде и в осадке, а посредником этих процессов являются микробы. Богатая органикой среда служит хорошей базой для бурного роста микробов, в результате снижаются содержание кислорода и рН среды. Это сочетание смертельно для кораллов. Ускорение сульфатредукции, использующей в качестве субстрата мертвые ткани, только ускоряет гибель кораллов. (4)

В настоящее время 30% рифов сильно повреждены, 30% в состоянии угрозы.

Угроза также возникает со стороны землятрясений и цунами, потепления и закисления океана, его загрязнения, бактериальных инфекций и фиического разрушения. (12)

Свои рассуждения

Большинство экологических проблем возникают из-за процессов жизнедеятельности человека. И если человек перестанет загрязнять окружающую природу, это спасет многие виды организмов от вымирания( в том числе, и человека). Но так как быстро решить проблему загрязнения очень сложно, существуют другие решения проблемы. Кораллы разводят в искусственных условиях, сажают на бетонные плиты и так далее. В рифах очень много проблемных ситуаций, и я могу предложить лишь несколько не совсем научных вариантов их решения.

Коралловые рифы находятся под большой угрозой, потому что малейшее изменение факторов окружающей среды может привести к гибели полипов. При потеплении или изменении химического состава воды, первыми реагируют водоросли, находящиеся в симбиозе с полипами.

Если водоросли будут создавать общую буферность системы, то есть нейтрализовать химимчески активные компоненты окружающей среды, негативно влияющие на полипы, это уменьшит вредоносность влияния неблагополучной экосистемы на кораллы. Таким образом, есть необходимость в подробном изучении химических агентов, растворенных в воде в результате жизнедеятельности человека и ухудшения экологической ситуации.

Существуют болезнетворные бактерии, которые могут приспосабливаться к некоторым условиям: например, к антибиотикам. Исходя из этого механизма приспособления, можно сделать водоросли более устойчивыми к изменениям среды.

В настоящее время наука обладает способностью воздействия на генетический потенциал водорослей, и есть возможность выведения определенных сортов этих растений с нужными свойствами.

Борьба с заиливанием. В большей части, в состав ила входят органические остатки, биоостатки, вторичные минералы.

Многие бактерии принимают активное участие в процессах разрушения известняков и в образовании различных вторичных минералов(7), которые образуют ил.

Есть возможность селекции микроскопических бактерий и грибов, которые будут питаться илом. Часть из них будет питаться органическими остатками в иле, вторая часть будет антагонистами или хищниками по отношению к бактериям, разрушающим известняк коралловых рифов. Маловероятно направить селекцию бактерий в сторону возникновения у них способностей питания вторичными минералами. Но вполне возможно населить коралловые рифы микроорганизмами, которые будут питаться бактериями, разрушающими известняк.

В отложениях среднего рифея, бесспорно, установлены признаки червеподобных организмов - илоедов. Известны находки и более древних животных, живших 2 млрд. лет назад. Но эти находки не надежны и не убедительны для многих палеонтологов. Во всяком случае более 1 млрд. лет назад в океане существовали не просто многоклеточные, а уже достаточно высокоорганизованные животные. (8) Следовательно, существует механизм поедания ила. А точнее, он когда-то существовал. его возможно восстановить экспериментально или путем подробного изучения останков организмов-илоедов.

Еще неприятность: полипы могут заразиться инфекциями, переносимыми бактериями. Существует коралловая чума и оспа. Ученые уже имеют способ лечения этих заболеваний. Если эти способы немного изменить для применения к кораллам, можно спасти некоторые виды, слабые к этим болезням.

И все-таки, лучшим решением всех проблем, возникших в последнее время у природы, будет контроль опасных выбросов в атмосферу, а также прекращения замусоривания среды человеком.

Использованная литература

1. Малютин О.И. Атлас подводного мира //Москва, «РОСМЭН», 2004.-с.40 - 51, с.38-49

2. http://ecology-portal.ru/publ/stati-raznoy-tematiki/geografiya/501547-biocenoz-korallovogo-rifa.html (Экологический портал. Биоценоз кораллового рифа)

3. Жирков И.А. Жизнь на дне. Био-экология и био-география бентоса. М., 2010. с.170-…

4. Многощупальцевые коралловые полипы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907. -- информация о шестилучевых кораллах

5. http://coralbeach.narod.ru (Клуб дайверов Coral Beach. Полезная информация для профессионалов и начинающих покорителей коралловых рифов.)

6. http://www.cleverbiology.ru/cbtexts-401-4.html (Clever biology. Коралловый риф как биоценоз)