Коралловые рифы
Если вы когда-нибудь ныряли на морскую глубину и видели там причудливых форм и ярких окрасок колышущиеся кораллы, то, скорее всего, подумали, что это морские водоросли. И это совсем неудивительно. Достаточно увидеть, как выглядят эти жители моря.
Многие похожи на красивые кустики с множеством веточек, растущих год за годом вверх подобно деревьям. Некоторые смотрятся как уникальные цветы, которых не встретишь в садах и полях.
Потому-то даже учёные долго не могли определить, к какому виду живых организмов отнести такую красоту. Лишь в 1827 году впервые аргументированно доказал, что кораллы – это вовсе не морские растения, исследователь из Франции Пейсоннель. Так что же или кто же это тогда?
Удивлю ли я вас, решительно заявив, что коралловые рифы состоят из малюсеньких животных – полипов?! Это такой класс кишечнополостных беспозвоночных, которые могут жить колониями или поодиночке. Всего их сегодня насчитывается около 6 000 видов.
Низшие многоклеточные животные появились одними из первых в древние времена. У них всего одна полость – кишечная, в которой переваривается пища. Потому их и называют так — кишечнополостные.
Кроха-полип может вырасти в длину от миллиметра до нескольких сантиметров. Но бывают и исключения. Так, представители мадрепорового вида достигают размеров с полметра в диаметре.
Из многочисленных маленьких организмов получается большое единое целое, которое по внешнему виду часто напоминает куст, растущий на морском дне и притягивающий наш взгляд.
Знаете ли вы, что? Недалеко от северо-восточного побережья Австралии расположен самый длинный коралловый риф в 2500 километров. Называется он Большой Барьерный риф. Природный объект, видимый даже из космоса, насчитывает около 8000 лет и находится под охраной ЮНЕСКО.
Виды коралловых полипов
Тип Кишечнополостных, в царстве Животных, делится: на классы Коралловых полипов, Сцифоидных и Гидроидных.
Коралловые полипы представлены тремя подклассами: восьмилучёвыми кораллами, шестилучёвыми и трубчатыми анемонами или цериантариями.
Подкласс шестилучевые или hexacorallia
У представителей отряда helioporacea количество щупалец обязательно делится на число 6. Дополнительных отростков не бывает, но веточек много. Иногда встречаются пяти, восьми или 10-лучевые полипы. Поэтому растут 6-лучевики причудливыми формами в группах или селятся по одному.
Благодаря наружному известковому скелету эти полипы главные строители рифов.
Группа представлена 4-4,5 видами, куда входят:
Морские анемоны или актинии actiniaria
Одиночные полипы, длиной до 10 см, не наделённые наружным скелетом. Способны передвигаться.
Зоантарии zoanthidea
По-другому их называют корковые полипы. Обычно это тропические виды, с диаметром не больше 2-х см, если живут в колонии. У одиночек размеры больше. Зоантарии также постоянные жители рифа.
Мадрепоровые кораллы склерактинии или каменистые кораллы scleractinia
Живут одиночно или колониями. Известковый скелет достаточно развит. Одинокие Мадрепоры селятся на глубине, и вырастают до полу метра диаметром.
Кораллиморфарии corallimorpharia
Одиночные виды, схожие с актиниями из-за отсутствия твёрдого скелета. Отличаются приземистостью и размерами – диаметр полипа 100 см. форма коротких щупалец булавовидная.
Чёрные кораллы или антипатарии antipatharia
Из этого колониального коралла делают дорогие украшения, поэтому вид считается редким, вымирающим. Отличается внутренним твёрдым скелетом, благодаря которому вырастает вверх на 6 м.
Подкласс восьмилучевые кораллы альционарии или мезантерии octocorallia или alcyonaria
Это маленькие, 2 см разноцветные полипы, живущие колониями. Вокруг рта животных расположено 8 щупалец. Оформленного скелета нет – это твёрдые иголочки во внутреннем слое.
Порядок альционарии или мягкие кораллы alcyonacea
К этой группе относятся симбиотические полипы без твёрдого скелета, обитатели Японского и Средиземного морей. Селятся колониями, образующими стволы и ветви, схожие с веером, между которыми обитают рыбы.
Подкласс трубчатые анемоны или цериантарии ceriantharia
Анемоны относятся к одиночным крупным коралловым полипам. Это роющие животные, обнаружить которых получается по щупальцам и рту. Образуют трубки диаметром 1 м из переплетённых выброшенных нитей, где и селятся.
Частицы пищи захватывают многочисленными щупальцами, расположенными двумя венчиками.
Как устроены коралловые животные?
Созданы эти донные микроорганизмы достаточно примитивно.
Тело кораллового полипа напоминает цилиндр, на конце которого есть щупальца. Некоторые полипы – обладатели скелета, состоящего из кальция. Как правило, они неподвижные и не передвигаются по морскому дну, ограничиваясь только изгибами и движениями щупальцев. Зато умеют есть! Ведь раз они относятся к животным, значит, для своего роста должны питаться.
Как вы думаете, чем питаются маленькие донные жители? В ежедневном меню у кораллового полипа планктон и водоросли, а у больших по размеру представителей в рационе могут быть даже креветки и мелкая рыбёшка.
Для поедания пищи у этих животных есть рот, спрятанный между щупальцами. В кишечной полости у полипа находятся реснички, благодаря которым животное живёт. Они создают водный поток, с которым в маленький организм поступают еда и кислород и выбрасываются отходы.
У кораллов, живущих поодиночке, есть подошва, которой они крепятся к морскому дну и с её помощью могут даже передвигаться. Коралловые полипы, проживающие колонией, объединяются общим телом с нижними концами кишечных полостей.
Лечебные и магические свойства кораллов
Фото: agetrail.com
Кораллы обладают сильными защитными свойствами, причем чтобы отогнать колдовские чары, носить их нужно непременно на виду. Мода на коралловые бусы пришла к нам еще от индейцев майя, которые носили их в качестве оберега от злых сил. Считалось, что если камень ломался или трескался, то волшебный дух покидал его.
Древние греки приписывали розовым кораллам способность даровать бессмертие. Их считали кровью медузы, собранной морскими нимфами. Красные кораллы во многих культурах являлись хранителями семейного счастья. На Руси коралл считался магическим камнем, а также символом мудрости и скромности.
Лечебных свойств у коралла тоже очень много. Народные целители прописывали перетертый в порошок богатый йодом коралл больным при нарушении работы щитовидной железы. Он был также популярным средством заживления язв желудка и кишечника. Благодаря большому содержанию кальция коралловый порошок широко использовали для лечения переломов и заболеваний костей.
Реклама — Продолжение ниже
Особенно примечательно то, что даже современная медицина подтверждает, что кальций, йод и другие минеральные вещества, входящие в состав коралла, легко и эффективно усваиваются человеческим организмом.
Место жительства и образ жизни кораллов
Где живут удивительной красоты животные? Большинство из них выбирают тёплое тропическое море, в котором вода не охлаждается ниже +20 градусов. Глубина, где обитают кораллы, составляет не более 20 метров, потому что именно там проживает много планктона – пищи для полипов.
Помимо тёплой воды и мелководья для кораллов очень нужен солнечный свет, потому за всем разнообразием этих животных нужно ехать на экватор. Конечно, есть и любители большой глубины и те, которым не страшны морозы. Так, батипатес забирается на морское дно на 8000 метров, а среди холодостойких представителей такой вид как герсемия.
Растут кораллы очень медленно: всего от 1 до 3 сантиметров в год. Поэтому необходимо сотни и тысячи лет, чтобы на морском дне сформировались рифы или целые коралловые острова – атоллы.
Когда коралл погибает, он превращается в твёрдый камень. Окаменелый полип служит местом для роста новых животных.
Знаете ли вы, что? Для коралла обязательно нужна солёная вода. Даже малейшее попадание пресной воды в место обитания коралловых полипов для них губительно.
Значение кораллов
Колонии полипов, разрастаясь, образуют рифы, основу которых составляют погибшие мадрепоровые особи. К ним добавляются водоросли с содержанием извести. Помогают строить рифы раки с моллюсками.
Постройка может погибнуть, если в воде уменьшится концентрация соли, потому что мадрепоровым полипам необходима соль. Из-за умерших полипов отравляется окружающая среда, умираю обитатели рифа.
Роль в природе
Риф поддерживает экологическое и климатическое равновесие планеты за счёт концентрации карбонатов и углерода. Атмосферный углекислый газ и углерод, растворённый в водах Мирового океана, их соотношение – регуляторы температурного режима Земли. Если кораллы погибнут, концентрация углерода воды повысится и климат изменится.
Коралловые рифы чутко реагируют на загрязнённую воду.
С помощью ископаемых рифов, учёные установили, что раньше вращение Земли было быстрее, поэтому год длился на 5 дней дольше.
В коралловых рифах обитает 25 % морской живности – это самое биологически активное место для поддержания видов морских обитателей.
Самый известный «коралловый гигант» расположен рядом с Австралией и называется Большим Барьерным рифом, длиной 2500 км.
Использование человеком
Из окаймляющего рифа образуется атолл, пригодный для жизни людей, животных и растений. Один из известных атоллов, где живут люди – атолл Бикини, в США.
Человек из кораллов делает ювелирные украшения, особенно ценятся редкие чёрные кораллы, получает известь, применяет для строительства. Любители аквариумов к рыбкам подселяет яркие коралловые полипы.
Туристы, приезжающие полюбоваться на коралловые рифы или позаниматься дайвингом, помогают поддержанию экономики страны-хозяина рифа. Собственно риф – защита на пути урагана или цунами.
Какие бывают кораллы?
Среди кораллового царства выделяют некоторые основные виды:
- мадрепоровые с каменистым скелетом;
- альционарии – мягкие кораллы;
- горгонарии- роговые кораллы в виде веера;
- морские перья;
- губчатые, с крупными порами.
Кроме того, их подразделяют на шести- и восьмилучевые.
Цветовая гамма коралловых животных поражает своей палитрой. На морском дне чаще всего можно встретить красные и коричневые колонии. Немного реже в природе появляются кораллы оранжевого цвета, а вот увидеть чёрную, зелёную или розовую колонию гораздо труднее. Кроме того, не каждый умелец нырять наблюдал на морском дне фиолетовые или яркие жёлтые полипы.
Красных животных называют «кровавая пена» или «цветком крови», а черных – «королевскими».
Физико-химические свойства коралла
Основу коралла составляет карбонат кальция с различными примесями и в научном понимании он камнем вовсе не является. В зависимости от вида коралл может содержать разное количество органических веществ, при этом, чем их больше, тем темнее будет его цвет. Почти на 100% органическим является индийский черный коралл, он занесен в Красную книгу и промышленная добыча его запрещена.
Необработанные кораллы имеют матовый блеск, они довольно чувствительны к высокотемпературным и химическим воздействиям. Наиболее распространенные цвета — бледно-розовый, персиковый и красно-оранжевый окраску, однако встречаются и голубые кораллы, которые являются наиболее редкими и ценными.
Реклама — Продолжение ниже
В ювелирной промышленности стоимость натурального коралла довольно высока и зависит от равномерности цвета, отсутствия каких-либо дефектов, пятен и трещин.
Особенности строения и развития кораллов
Все кишечнополостные (тип Coelenterata, иначе Cnidaria) — почти исключительно морские животные с лучистой симметрией тела, с одной внутренней полостью, которая открывается также одним отверстием. Стенка их тела состоит из наружного слоя (эктодермы) и внутреннего (энтодермы), между которыми находится слой бесструктурной так называемой мезоглеи. В эктодерме расположены стрекательные клетки (книдобласты), которые при необходимости защиты от хищников или, наоборот, при нападении на мельчайших рачков, инфузорий и др., служащих им пищей, сокращаются и выбрасывают нить с ядовитой жидкостью (отсюда происходит и второе название этого типа Cnidaria, т.е. стрекающие). В составе кишечнополостных выделяются следующие три класса:
- Гидроидные полипы (Hydrozoa; к ним относится наша пресноводная гидра). Одиночные и колониальные животные, отдельные особи которых могут иметь форму как полипа, так и медузы, обладающие псевдохитиновым или известковым скелетом. Известны с кембрия, а возможно, и из докембрия, существуют и ныне.
- Сцифоидные (Scyphozoa). Это медузы с толстым студенистым слоем, отпечатки которых в горных породах встречаются также начиная с кембрия, а возможно, и с позднего докембрия.
- Коралловые полипы, или просто кораллы (Anthozoa), большинство которых характеризуется наличием скелета, сложенного фибрами арагонита или кальцита. Их достоверные древнейшие представители известны с ордовика, но возможно, они появились и раньше.
Палеонтология располагает не самими организмами, а их остатками, которые могут сохраняться в ископаемом состоянии — окаменевшими скелетами, отпечатками, слепками, ядрами. В этом отношении кораллы представляют собой очень ценный объект для палеонтологических исследований, поскольку большинство из них всегда формировало прочный скелет. Собственно кораллы
— исключительно морские животные. Они могут быть одиночными и колониальными. Тело каждого полипа (зооида) имеет вид мешочка со щелевидным отверстием — ртом, который окружен щупальцами. От рта во внутреннюю полость идет короткая сплющенная глотка. Сама внутрен-няя полость разделена вертикальными перегородками (мезентериями), не соединяющимися в центре полости между собой. Стенка, как и у всех других кишечнополостных, трехслойная. В ископаемом состоянии отпечатки мягких частей тела кораллов встречаются крайне редко. В этом отношении уникальна находка, сделанная канадским палеонтологом П. Коппером (Copper, 1985). В силурийских отложениях, возраст которых около 430 млн. лет, он обнаружил окаменевшие, замещенные породой полипы кораллов — фавозитиды с прекрасно сохранившимися щупальцами — от 11 до 13, однако у большинства экземпляров их 12. Как могло случиться, что так хорошо сохранились столь нежные мелкие полипы? П. Коппер предположил, что возможно, эти кораллы приспособились к жизни в условиях сверхжесткой воды, т.е., по сути дела, еще в процессе жизни просто как бы наполнились минеральным веществом, которое и сохранилось, передав нам и форму, и общие черты строения полипов. Однако это мало вероятно, поскольку, как показали многочисленные анализы, в такой более чем пересыщенной минеральными солями (прежде всего известью) воде не может существовать вообще ни один организм. Более очевидно, что такие кораллы жили в обычных благоприятных для них условиях, но внезапный привнос в этот участок морского бассейна огромного количества минеральных веществ (возможно, даже с берега) уничтожил все живое; погибших полипов попросту никто не смог съесть, и они заместились карбонатом кальция уже после смерти. Однако по-добные случаи встречаются крайне редко. В эктодерме кораллов находятся книдобласты. В энтодерме у них развиты реснички, содействующие процессу пищеварения, а также обитают симбиотические водоросли-зооксантеллы. Клетки, формирующие скелет (каликобласты), располагаются на нижней (базальной) поверхности эктодермы. Отметим, что у всех главнейших в истории Земли кораллов-рифообразователей, т.е. у всех современных нам склерактиний, как и у палеозойских ругоз и табулят, скелет наружный, эктодермальный. У кораллов известно и половое и бесполое (вегетативное) размножение, можно даже сказать, что для них характерно чередование полового и бесполого поколений. Из оплодотворенного яйца развивается личинка (планула). Ее тело покрыто ресничками, что помогает свободно плавать. Поплавав несколько дней, планула выбирает удобное место и прикрепляется к субстрату — какой-нибудь раковине, обломку коралла, камню, просто ко дну — и дает начало новой коралловой постройке — одиночной, колониальной или псевдоколониальной. Одиночные кораллы размножаются только половым путем. Если же коралл колониальный или псевдоколониальный, то вскоре после прикрепления планулы он начинает почковаться или делиться. Почкование и деление — разные типы вегетативного размножения: в первом случае материнский полип образует одну или несколько дочерних почек, сохраняя при этом свою целостность, а во втором тело материнского полипа делится пополам или на большее количество частей, из которых образуются новые полипы. Этот процесс может протекать многократно и в результате формируются иногда сложные агрегатные постройки, состоящие из очень многих зооидов, скелет каждого из которых называется кораллитом. Между отдельными зооидами в колонии может развиваться особая промежуточная ткань (ценосарк), также выделяющая скелет (цененхиму). У некоторых форм дочерние полипы возникают в этой ткани — так называемое ценосаркальное почкование. Колония кораллов, как и других организмов, — это единое сложное генетическое образование, дифференцированное на разные участки, которые не только отличаются друг от друга морфологически, но и выполняют различные физиологические функции. Колонии широко известны у современных кораллов, но также встречаются и у ископаемых, примером чего служат палеозойские гелиолитоидеи. Для кораллов очень характерны так называемые псевдоколонии — в этом отношении особенно типичны палеозойские ругозы и некоторые табуляты. Псевдоколониальная постройка возникает тогда, когда последовательное многократное почкование приводит к образованию сложных агрегатов, состоящих из плотно или неплотно соприкасающихся кораллов совершенно аналогичного строения, причем всегда лишенных ценосарка, т.е. в которых все особи одинаковы и морфологически, и функционально. Иногда стенки кораллитов бывают пронизаны порами, соединены трубочками, т.е. между собой. Это явление называется коммуникатностью, и можно утверждать, что коммуникатность свойственна всем кораллам. Образованные кораллами сложные скелетные постройки в общем случае называются полипняками. В просторечии их часто просто называют колония-ми, хотя, как мы видели, это далеко не всегда верно. Форма полипняка во многом зависит от целого ряда причин, в том числе от субстрата, на котором поселилась планула, но все же можно выделить несколько наиболее распространенных их типов по форме (округлые, пластинчатые, стелющиеся, рамозные) или по характеру соотношения между кораллитами (ветвистые, массивные и некоторые другие). На внешнюю форму полипняка очень сильно влияет степень подвижности воды. Еще в начале прошлого века работами английского зоолога Ф. Вуд Джонса и русского палеонтолога Н. Н. Яковлева, а также более поздними исследованиями американцев Т. Воона и Дж. Уэллса было доказано, что один и тот же вид кораллов в более спокойной среде строит шаровидный полипняк, в менее спокойной — рамозный, а в бурной — плоский, стелющийся по дну. Однако как бы ни менялся внешний вид коралловой постройки, детали структуры скелета всегда остаются постоянными, т.е. все представители одного вида имеют одну и ту же микроструктуру скелета. Многие колонии (например, Acropora) могут восстанавливаться (такое явление носит название регенерации) и используют эту способность для расселения. Так, если в результате шторма какая-либо колония будет разломана, а ее обломки разбросаны в пределах той же прибрежной зоны, то в дальнейшем эти кусочки могут дать начало новым колониальным постройкам такого же типа, как и первоначальная. Эти кораллы обычно имеют широко расставленные ветви, как бы специально приспособленные для такого способа расселения. Различные кораллы могут друг от друга сильно отличаться по размерам. Современные одиночные округлые грибообразные или лепешковидные склерактинии Fungia достигают в диаметре 40 см и даже более, тогда как отдельный полип в колонии зачастую имеет поперечник от долей миллиметра до нескольких миллиметров, а полип в псевдоколонии — до 1-2 см. Аналогичную картину мы видим и у древних кораллов — наиболее крупные одиночные формы при высоте до 1 м имели диаметр 20-25 см (это безусловно исключительные случаи). Цвет живого коралла полностью зависит от пигментации — обычно они бурые, грязновато-зеленовато-бурые, реже малиновые, концы ветвей колонии часто голубые. Иногда они могут быть и желтыми — это значит, что цвет корал-ла целиком обусловлен симбионтами-зооксантеллами. В принципе кораллы — хищники, для чего отчасти им и служат стрекательные клетки, и питаются микроорганизмами (мельчайшим планктоном, инфузориями, даже бактериями), парализуя своих жертв и отправляя их через ротовое отверстие для переваривания внутреннюю полость. Кроме того, они мо-гут использовать в качестве пищи также растворенные или взвешенные в морской воде органические вещества. Большую роль для герматипных кораллов играет также фотосинтез зооксантелл. Именно благодаря зооксантеллам, способствующим выделению карбоната кальция, кораллы лучше и быстрее растут на свету. Изучению этого явления посвятили работы многие зоологи, в том числе наш биофизик Н.А. Иванов. В итоге удалось установить, что разным видам герматипных кораллов для нормальной жизнедеятельности необходимо разное количество света, что рост всего полипняка или отдельных участков колонии коррелятивно связаны с количеством получаемой солнечной энергии, что кораллы, живущие в различных световых условиях, реагируют на одинаковые световые условия по-разному. Зная физиологическую характеристику кораллов и световой режим, можно в любой точке рифа даже предсказывать возникновение тех или иных типов полипняков (так называемые жизненные формы) колониальных кораллов. Более того, в составе одного рода кораллов скорость роста скелета в одних и тех же условиях для разных типов полипняков различна — ветвистые колонии растут быстрее, чем плоские. Если света достаточно, то за два-три года может вырасти колония диаметром 10-20 см, причем вертикальный рост кораллитов в таком случае достигает 10 мм и более в год. Обнаружены полипняки возрастом 150 и даже 400 лет. Исследование Pocillopora damicornis — основного коралла-рифостроителя Гавайских островов показало, что максимальный рост этих полипняков протекает при 26 °С, а минимальный — при 21-22 °С; на мелководье колонии были бугровидные и росли быстрее, а в глубине рифовой зоны — столбчатые и росли медленнее. Кораллы живут во всех морях, даже на глубинах свыше 1000 м и при температуре +4 °С. Однако в океанических впадинах и в других глубоководных участках морей и океанов нет света, температура предельно низкая, водоросли там не живут, и кораллы не могут строить рифов. Сообщества глубоководных, не строящих рифов (агерматипных) кораллов образуют заросли, банки, луга. Так, на глубинах несколько сот метров и у берегов Исландии и на юге Тихого океана растут банки кораллов Lophelia многометровой мощности. Для кораллов губительны опреснение (например, тропические ливни во время отлива), осушение, ураганы — после таких катастроф риф может восстановиться лет за тридцать, а то и более. Кораллами питаются некоторые рыбы, крабы и другие организмы. У современных склерактиний, как и у древних кораллов, мягкое тело находится на поверхности, каждый полип сидит в небольшом углублении (чашечке); его рост вверх происходит путем последовательного формирования базальных опорных элементов скелета (днищ и других структур того же происхождения), и в результате весь полипняк растет вверх.
Таким образом, скелет всех этих кораллов — наружный. У другой их группы — у восьмилучевых кораллов (октокораллов или альционарий) — скелет сложен специфическими элементами — спикулами, образующимися в мезоглее, поэтому он и называется внутренним или мезоглеальным. Срастаясь между собой, спикулы составляют общий осевой скелетный каркас.
Все кораллы с наружным скелетом строят его по одному плану. Каликобласты базального эпителия полипа выделяют наименьшую, элементарную карбонатную частицу — как и большинство кораллистов мы будем называть ее тафтом (существуют и другие названия).
Тафты группируются между собой, образуя фибры, а фибры в свою очередь образуют пучки с единым центром кристаллизации — склеродермиты.
Структурный элемент следующего, более высокого порядка — трабекула; из трабекул состоят септы ругоз и склерактиний. Таким образом, скелетная ткань (склеренхима) всех кораллов построена по одному плану, и это подчеркивает их родство.
Внешняя стенка коралла многослойная, обычно ее наружный слой (голотека) покрыт тонкой поперечной морщинистостью, как бы знаками нарастания (ругами); отсюда и название целой группы древних кораллов ругозы. Иногда голотека может быть общей для всего полипняка, покрывая его снаружи снизу и с боков.
Следующий слой — эпитека, покрыт продольными ребрами, которые соответствуют либо септам, либо промежуткам между ними.
Коралл растет вверх. Применение современных методов исследования, в том числе рентгенографии, позволило доказать, что существует сезонность роста кораллов, подчеркивая тем, что в полипняках отчетливо наблюдается зональность — слои разной плотности, различимые как темные, так и светлые полосы.
Наибольший линейный рост происходит с мая по октябрь, наименьший — с октября по май-июнь. В эти периоды меняется и облик кораллитов. Оказалось, что можно установить даже суточный прирост коралла, который чаще всего равен 0,01-0,02 мм.
