Как устроен идеальный риф
Австралийские исследователи из университета Маккуори опубликовали в журнале Nature работу, которая кардинально меняет представление об устричных рифах. Долгое время эти подводные образования считались хаотичными нагромождениями раковин — результатом случайного скопления моллюсков друг на друга. Однако ученые доказали, что на самом деле это тщательно выстроенные трехмерные системы, от геометрии которых напрямую зависит, какие особи выживут, какие погибнут и как быстро будет расширяться риф.
Рифы — это не просто груды ракушек или скелетов, — поясняет ведущий автор исследования доктор Хуан Эскивель-Мюэльберт. — Это тонко настроенные системы. Их форма определяет, сколько молодых устриц сможет осесть на поверхности, найдут ли они укрытие от хищников и не перегреются ли на солнце во время отлива.
По словам ученого, устрицы выступают в роли «инженеров экосистемы»: они строят свои жилища из живых раковин и останков предыдущих поколений, создавая сложный рельеф, который работает как естественная крепость. Чтобы понять, какая геометрия наиболее эффективна, исследователи применили высокоточную 3D-фотограмметрию — технологию, позволяющую создавать точные цифровые копии объектов с мельчайшими деталями. С ее помощью они изучили сохранившиеся рифы сиднейских каменных устриц (Saccostrea glomerata). На основе полученных данных команда спроектировала 16 типов бетонных «плиток» с разной высотой бортиков и разнообразными узорами, имитирующими природные формы — от пологих склонов до глубоких впадин и узких щелей.
Эти искусственные конструкции разместили в трех эстуариях в районе Сиднея — Брисбен-Уотер, реке Хоксбери и Порт-Хэкинге в непосредственной близости от существующих устричных рифов, где в воде постоянно присутствуют личинки. Часть установок защитили специальными клетками, исключающими доступ хищников, а другие оставили полностью открытыми. Это позволило ученым разделить влияние двух факторов: естественной смертности от хищников и смертности, связанной с условиями среды.
В течение нескольких месяцев команда отслеживала, сколько молодых устриц оседает на каждой плитке, как быстро они растут и какая доля особей доживает до взрослого состояния.
Что показал эксперимент
Результаты полевого эксперимента удивили самих исследователей. Ожидалось, что наиболее массивные и замысловатые конструкции привлекут больше всего молоди и обеспечат ей наилучшую защиту. Однако в реальности успех зависел не от масштаба или сложности, а от конкретных сочетаний элементов, которые в точности повторяют геометрию естественных рифов.
«Оптимальная конфигурация — та, которая создает множество небольших укрытий для роста молодых устриц, — объясняет доктор Эскивель-Мюэльберт. — Молодые особи очень малы и крайне уязвимы. Их главные враги — рыбы и крабы, которые не прочь полакомиться нежной устрицей, только что осевшей на твердую поверхность. Кроме того, во время отливов они страдают от перегрева и высыхания, оставшись без защиты. Если у них нет убежищ, они просто не выживают».
Почему это важно
Устричные рифы — это не просто дом для одного вида моллюсков. Они формируют целые подводные города, служащие средой обитания для сотен видов растений и животных: от мелких рачков до промысловых рыб. Кроме того, они выполняют роль естественных волнорезов, защищая береговую линию от эрозии и смягчая силу штормов. Но за последние столетия человечество уничтожило эти экосистемы в колоссальных масштабах, даже не осознавая этого.
«По оценкам, около 85% устричных рифов, существовавших вдоль побережья Австралии во времена европейского заселения, были утрачены, — говорит профессор Мелани Бишоп, ведущий автор исследования. — Устриц добывали не только в пищу. Сами рифы разбирали на раковины, которые затем измельчали и обжигали для получения извести. Эту известь использовали для строительного раствора. Так что многие ранние колониальные здания Сиднея буквально скреплены раковинами устриц».
Исследователи уверены, что их открытие поможет восстанавливать устричные рифы не только в Австралии, но и по всему миру. Архитектурные принципы, выработанные природой, оказались универсальными. То, что работает для сиднейской каменной устрицы, с высокой вероятностью подойдет и для других видов моллюсков, и даже для коралловых рифов.
«Природа уже давно решила инженерную задачу. Наша задача — прочитать этот план и масштабировать его, чтобы помочь рифам расти быстрее и существовать дольше», — утверждает профессор Джошуа Мадин из Гавайского института морской биологии.
Ученые надеются, что их рекомендации лягут в основу программ по восстановлению прибрежных экосистем по всему миру, многие из которых находятся на грани полного исчезновения.
