Постепенная тишина: как окисление океана незаметно меняет коралловые рифы

В естественной подводной лаборатории у побережья Папуа-Новой Гвинеи исследователи изучили, что происходит с разнообразной рифовой экосистемой по мере постепенного повышения уровня окисления океана. Они обнаружили, что по мере снижения pH сложные ветвящиеся кораллы, мягкие кораллы и молодые кораллы погибали. Их место занимали выносливые массивные кораллы и водоросли, не основанные на карбонате кальция.

Одна вещь, которую команда не нашла: конкретный переломный момент, после которого кораллы начинали массово вымирать.

«Это было то, что мы действительно надеялись обнаружить в данных, — сказал Сэм Нунан, специалист по экологии коралловых рифов из Австралийского института морских наук (AIMS) в Таунсвилле и ведущий автор нового исследования, описывающего работу. — Есть ли такое, что кислотность повышается, и всё кажется в порядке, а потом виды начинают резко исчезать? Но это был совсем не тот случай. С каждым небольшим увеличением [кислотности] мы наблюдали плавный спад».

Эти наблюдения, проводившиеся вблизи вулканической просачивающейся зоны, где углекислый газ (CO2) просачивается в океан со дна, дают предварительную картину того, как рифы по всему миру могут отреагировать, поскольку океан поглощает всё большее количество атмосферного CO2.

Природная коралловая лаборатория

Океан — крупнейший поглотитель углерода на планете. Поскольку концентрация CO2 в атмосфере продолжает расти, океан поглощает всё больше этого углерода, что делает морскую воду более кислой. Океанологи и морские экологи десятилетиями наблюдали, как снижение уровня pH в морской среде нарушает хрупкие морские экосистемы, такие как коралловые рифы, по всему миру.

Учёные, изучающие коралловые рифы, в лабораторных условиях наблюдали, что подкислённая морская вода затрудняет для кораллов построение известковых скелетов на основе карбоната, которые поддерживают сложные ветвящиеся структуры.

«Однако даже самые продвинутые из этих экспериментов не могут полностью уловить невероятную сложность реального кораллового рифа, где биоразнообразная флора и фауна взаимодействуют в постоянно меняющемся наборе условий окружающей среды», — сказал Ян Энокс, специалист по экологии кораллов из Атлантической океанографической и метеорологической лаборатории NOAA в Майами.

Чтобы преодолеть эти ограничения, Нунан и его коллеги из AIMS отправились в залив Милн на юго-восточном побережье Папуа-Новой Гвинеи, где находится разнообразная и процветающая экосистема коралловых рифов. Там же находится и вулканическая просачивающаяся зона, которая выделяет почти чистый газ CO2 из расщелин на морском дне.

Такой риф — это «естественная лаборатория, которая позволяет нам понять, как настоящие коралловые рифы реагируют на подкисление», — сказал Энокс, не участвовавший в новом исследовании.

Учёные потратили более десяти лет на измерение свойств морской воды по всему рифу и документирование (через показатель, называемый насыщением арагонитом) того, как кислотность меняется в зависимости от близости к просачиванию. Уровни насыщения арагонитом в зоне просачивания соответствуют значениям, прогнозируемым к 2100 году по широкому спектру сценариев выбросов углерода.

Команда установила 37 станций мониторинга в точках вдоль рифа, испытывающих постепенно повышающийся уровень CO2. Эти станции измеряли такие свойства воды, как температура, освещённость, течение и, конечно, кислотность. Дайверы документировали разнообразие кораллов, количество молодых кораллов и типы водорослей, растущих вокруг каждой из станций.

«В лабораторных экспериментах у вас есть контрольный риф и затем подкислённый риф, и это просто сравнение А и Б, — сказал Нунан. — В этом исследовании у нас есть 37 станций вдоль этого градиента, чтобы увидеть изменения сообщества как непрерывный процесс. Подобных данных просто не существует».

На станциях более чем в 500 метрах от вулканической просачивающейся зоны риф отличался разнообразием сложных ветвящихся кораллов, мягких кораллов и молодых кораллов. Ближе к просачиванию станции фиксировали всё более низкий уровень pH, и сложные, нежные кораллы погибали. Единственными выжившими были более выносливые массивные кораллы (род Porites), у которых между водой и скелетом есть толстый слой ткани. Также с повышением кислотности наблюдалось меньше молодых кораллов и больше водорослей, не использующих карбонат.

«Это видно невооружённым глазом, когда плаваешь вокруг этих систем», — сказал Нунан, и данные подтверждают эти наблюдения. «Кажется, некоторые виды более уязвимы, чем другие. Те, у которых очень большая площадь поверхности и тонкий слой ткани, по-видимому, сильно страдают».

«Проблема в том, что наиболее пострадавшие виды, кажется, являются и наиболее экологически важными, — добавил он. — Это те, которые обеспечивают укрытие для буквально миллионов видов, обитающих на коралловых рифах. Все рыбы и мелкие ракообразные зависят от них как от среды обитания, и именно они начинают исчезать первыми».

Эти результаты были опубликованы в журнале Communications Biology в ноябре 2025 года.

Перманентная проблема

«Эта статья важна, потому что она даёт ещё один взгляд на будущее рифов в условиях подкисления, независимый от предыдущих экспериментов и других исследований подобных мест, — пояснил Энокс. — Однако то, что обнаружили авторы, поразительно похоже на то, что мы наблюдали в наших экспериментальных резервуарах и на других естественно подкисленных участках по всему миру».

«Именно схожесть этих картин придаёт данным наибольшую силу — параллельные линии доказательств, указывающие на одно и то же», — добавил он.

Миллионы людей зависят от рифовых экосистем, которые поддерживают рыболовство, кормят прибрежные сообщества, защищают береговую инфраструктуру от волн и штормовых нагонов, а также поддерживают туризм и местную экономику. Более того, «меньшее количество кораллов означает меньше укрытий для исключительного биоразнообразия рифа и потерю видов, многие из которых всё ещё неизвестны науке, — сказал Энокс. — Когда я читаю эту статью и вижу, как подкисление влияет на эти рифы, я думаю о том, что это может означать для других рифовых экосистем и сообществ, которые они поддерживают».

Нунан отметил, что это вулканическое просачивание является простой моделью для условий океана в будущем климатическом сценарии, но не идеальной. Освещённость и температура были довольно постоянными по всему рифу, что хорошо для изоляции эффектов CO2, но нереалистично для большинства рифовых экосистем.

Будущая работа может учитывать эти дополнительные переменные, чтобы выяснить, существует ли истинная точка невозврата для кораллов из-за подкисления. Но Нунан также высказал более тревожную возможность.

«Это продолжается с начала промышленной революции, поэтому, возможно, точки невозврата уже были, и мы уже прошли их», — предположил он. Невозможно узнать наверняка, так как у учёных нет данных о прошлом подкислении океана.

Независимо от этого, «эти изменения продолжаются и происходят уже сейчас», — добавил он. — Мы начинаем обнаруживать значительные, статистические изменения в этих сообществах при значениях [подкисления], которых мы ожидаем в ближайшие 20–30 лет на коралловых рифах. Это не вопрос конца столетия».