Болезнь кораллов

Заболевания кораллов — это трансмиссивные патогены , которые вызывают деградацию коралловых колоний. Коралловый покров в рифовых экосистемах значительно сократился по ряду причин, начиная от изменчивых условий окружающей среды и заканчивая механическими поломками из-за штормов. [1] [2] В последние годы было показано, что болезни, которые заражают и убивают кораллы, представляют угрозу для здоровья коралловых рифов. С тех пор как в 1965 году было зарегистрировано первое заболевание кораллов, в водах Карибского моря появилось много различных видов заболеваний . [3] Эти заболевания разнообразны и включают патогены бактерий , грибков , вирусов и простейших . [1] Заболевания кораллов имеют широкомасштабные последствия, влияя на целые экосистемы и сообщества организмов. Исследователи работают над изучением этих заболеваний и того, как потенциальные методы лечения могут помешать этим патогенам вызывать массовую гибель кораллов таким образом, чтобы это навсегда повлияло на структуру сообщества рифов. [4] [5]

Факторы стресса

Болезнь черных полос у мозгового коралла в Карибском море

Как и другие организмы, каменистые и мягкие кораллы подвержены болезням. Это могло быть неочевидно в прошлом, но становится все более очевидным в двадцать первом веке. Растущее нездоровье кораллов частично является результатом того, что кораллы подвергаются все большему количеству стресса, поскольку физическая среда вокруг них становится менее подходящей для их нужд. [1] [2] Кораллы живут в точном диапазоне абиотических условий окружающей среды, включая температуру воды, соленость и качество воды. Изменения за пределами нормального диапазона этих параметров могут сделать кораллы менее способными успешно расти и размножаться, а также могут сделать их более восприимчивыми к болезням. [1] Одним из основных последствий, которые могут возникнуть при стрессе, является изгнание кораллом своих зооксантелл , которые являются мутуалистическими водорослями , живущими внутри коралла. Кораллы без своих симбионтов обесцвечиваются , что фактически убивает их, поскольку они не могут получать правильные питательные вещества без своих симбионтов. Чувствительность кораллов к стрессовым факторам затрудняет изучение заболеваний, поскольку патоген может повлиять на любую часть мутуализма коралла и симбионта таким же образом, как это делают факторы окружающей среды. [6]

Возбудители болезней

Здоровый (слева) и больной (справа) коралл «оленьи рога»

Поскольку кораллы имеют симбионтов водорослей, они считаются животными и растениями. Это означает, что они подвержены воздействию как вирусов животных, так и вирусов растений. [7] [8] Эти патогены растений и животных могут поступать из морской среды или переходить от наземных болезней. [3]

Мало что еще известно о том, как передаются эти заболевания, и ученые все еще изучают, как контролировать заболевания и защищать кораллы. [5] Исследования показывают, что у коралловых патогенов нет вертикальной передачи . Это означает, что кораллы не передают заболевания своему потомству через гаметы , и что коралловые патогены передаются путем заражения от хозяина к хозяину. [3]

Во многих случаях не удавалось идентифицировать патогены, ответственные за заболевание, путем их культивирования в лабораторных условиях. Это связано с тем, что с некоторыми заболеваниями связано множество различных видов бактерий. Например, на участках с болезнью черной полосы было обнаружено 50 различных разновидностей бактерий . [3] Кроме того, не всегда ясно, вызвано ли заболевание грибками или бактериями, присутствующими на мертвых некротических тканях , или бактерии просто питаются мертвыми тканями. [8] Способ воздействия патогенов на кораллы также различается в зависимости от типа патогена и вида коралла. Например, патогены цианобактерий способны влиять на способность коралла выполнять работу, включая блокирование фиксации азота . Это означает, что когда симбионты коралла пытаются преобразовать азот в пригодную для использования кораллом форму, патогены блокируют эту способность выполнять работу. [7] Другим примером является небольшой кольцевой одноцепочечный вирус ДНК (ssDNA), присутствующий в связи с пораженной тканью при белой чуме. [8]

Идентификация

потеря ткани в результате болезни у вида мозговых кораллов

Есть некоторые видимые признаки того, что коралл болен. Это включает в себя, но не ограничивается, потерей тканей, ненормальной окраской и ошибками в строении скелета. [5] Эти симптомы показывают, что кораллы больны, но они также могут быть вызваны факторами окружающей среды. Без понимания того, какие клеточные взаимодействия происходят, заболевания может быть трудно диагностировать. [6]

Самый распространенный способ определить, здоров ли коралл, — это посмотреть на его окраску. Мертвый или нездоровый коралл будет обесцвеченным, что означает, что у него отсутствует 40–50 % или более пигментации. [7] Некоторые болезни кораллов принимают форму узкой полосы больной ткани, отделяющей живую ткань от обнаженного скелета. Полоса может перемещаться по поверхности колонии со скоростью несколько миллиметров в день, оставляя после себя обесцвеченный скелетный материал. [9]

Физическая окраска кораллов — простой способ идентификации некоторых патогенов, поскольку многие заболевания определяются по их наиболее очевидным симптомам, таким как болезнь черных полос , белая оспа и болезнь желтых полос . [10] Иногда болезни выглядят одинаково на макроскопическом уровне и должны быть идентифицированы другими способами. [3] [4] [5] Например, множественные заболевания вызывают нарушение пигментации, что дает кораллу белую полосу. Поскольку белая полоса является схожим симптомом при разных заболеваниях, идентификация этих заболеваний может быть затруднена. [3] В этих случаях заболевания маркируются по скорости, с которой они поражают коралл. [4] [5] Для болезней белых полос скорость потери ткани колеблется от 0,1 (см/день) при болезни белой чумы до 9 (см/день) при болезни белых полос 2. Белая чума и болезнь белых полос 2 имеют одинаковые внешние симптомы, но скорость, с которой они заражают кораллы, резко различаются, что отличает их от разных заболеваний. [4]

Сопротивление

Хотя не так много известно о том, как кораллы и их симбионты сопротивляются патогенам, у кораллов есть врожденная иммунная система . Это означает, что у кораллов есть некоторая устойчивость к болезням. Когда кораллы подвергаются воздействию патогенов, они вырабатывают антибиотические соединения, чтобы помочь им защититься. [5] Это включает в себя секрецию слизи , которая может обладать антибактериальными свойствами. [7] Помимо антибиотиков, у кораллов есть и другие естественные средства защиты от болезней. Фагоцитоз — это клеточная защита, которую кораллы используют для того, чтобы нацеливаться на патогены. Он включает в себя миграцию здоровых клеток к месту расположения патогена, чтобы избавиться от него посредством процесса фагоцитоза. [5]

Распределение

Хотя болезни кораллов являются проблемой для любой рифовой среды, рифы Карибского бассейна являются крупнейшим очагом заболеваний, особенно по сравнению с рифами Индо-Тихоокеанского региона . [1] [10] [11] Более 70% сообщений о болезнях поступают из Карибского бассейна, затрагивая 75% видов твердых кораллов, встречающихся в этих районах. [1]

Болезни кораллов, которые распространены по всей области, могут оказывать большое влияние на другие части рифовых сообществ. Болезни кораллов не только влияют на общую аккрецию и площадь поверхности кораллов, но и на воспроизводство кораллов, разнообразие и процветание видов рифов, топографию структур и динамику сообщества. [1] Вспышки заболеваний также могут изменить динамику сообщества на рифах, где виды с ранее небольшой популяцией могут превзойти более доминирующие виды из-за вспышек заболеваний. В частности, болезнь белой оспы во Флорида-Кис повлияла на распространенность кораллов A. Palmata , сократив их численность на 70%. [6] Это показывает, что болезни кораллов не только влияют на отдельных особей, но и оказывают волновой эффект на целые сообщества рифов.

Болезни кораллов также поражают аквариумистов и лабораторные условия содержания кораллов. Однако эти болезни, по-видимому, отличаются от болезней в дикой природе. Исследования показали, что некоторые болезни поражают аквариумные кораллы, но не являются проблемой в дикой природе, и наоборот. [1] [4] Например, красные клопы-паразиты уникальны для аквариумов, и их дикие аналоги пока не были задокументированы. Существуют также некоторые виды паразитических плоских червей, которые заражают аквариумы аквариумистов, но не встречаются в дикой природе. Считается, что эти различия в болезнях в дикой природе и аквариумах связаны с различными условиями в двух средах, включая качество воды и размножение кораллов в неволе. [4]

Изменение климата

Кораллы и их симбионты чувствительны к абиотическим изменениям окружающей среды, и эти факторы окружающей среды могут сделать кораллы более уязвимыми для захвата патогенов. Факторы окружающей среды включают, помимо прочего, изменение температуры воды в океане, увеличение количества осадков, более частые штормы, закисление океана и повышение уровня моря. Эти изменения в факторах окружающей среды являются побочными продуктами изменения климата , что означает, что изменение климата может повлиять на распространенность заболеваний кораллов. [3]

Некоторые болезни кораллов проявляются по-разному в зависимости от сезона. Закономерности показывают, что болезни более распространены в более теплые месяцы летом. Из-за этого повышение температуры океана, связанное с изменением климата, может сделать болезни кораллов более распространенными, хотя доказательства не являются окончательными из-за других сложных факторов, которые связаны с сезонностью. [3] Кроме того, ожидается, что повышение температуры моря из-за изменения климата увеличит частоту и силу тропических штормов. Эти штормы наносят механический ущерб рифам за счет усиления волнового воздействия, а также взбалтывания и повторного отложения осадков. [2] Если коралловые рифы повреждены, они с меньшей вероятностью смогут противостоять болезням из-за более высокого уровня стресса. [3]

Другие факторы стресса, связанные с изменением климата, включают увеличение загрязнения , которым питаются патогены, за счет большего количества осадков и стоков, увеличение ультрафиолетового излучения и снижение насыщенности арагонита в поверхностной морской воде, что связано с закислением океана . [1] [3] [12]

Сохранение

Ученый изучает кораллы в Национальном парке Виргинских островов

Заболевания кораллов могут изменить структуру рифов в негативную сторону, поскольку треть кораллов находится под угрозой исчезновения из-за обесцвечивания кораллов. [5] [6] Это обесцвечивание, частично вызванное болезнями, связано с уменьшением кораллового покрова и потерей биоразнообразия в рифах. [5] Эта быстрая потеря здоровой среды подтолкнула биологов- экологов к тому, чтобы начать больше концентрироваться на том, как помочь сохранить коралловые рифы для будущего. [ необходима цитата ]

Болезни кораллов также оказывают влияние на другие части рифовых сообществ. Они не только влияют на общую аккрецию и площадь поверхности кораллов, но также влияют на воспроизводство кораллов, разнообразие и процветание видов рифов, топографию структур и динамику сообщества. [1] Это означает, что болезни кораллов являются проблемой не только для отдельных колоний кораллов, но и представляют опасность для экосистем коралловых рифов в целом. [ необходима цитата ]

Недавно в области охраны природы был сделан толчок к исследованию патогенной нагрузки на кораллы. Если люди смогут узнать, сколько патогенов есть у коралла или окружающей среды, то исследователи смогут лучше понять здоровье экосистем или отдельных людей, а также, возможно, предсказать и предотвратить вспышки патогенов в будущем. [5] Биологи и исследователи по охране природы все еще изучают, как кораллы взаимодействуют со своей средой и болезнями, что является квинтэссенцией понимания, необходимого для охраны кораллов в связи с болезнями. [6]

Будущее сохранение болезней коралловых рифов во многом зависит от возможности быстрой диагностики и реализации усилий по сохранению в отношении определенных болезней кораллов. Чтобы помочь в этом, Глобальная сеть мониторинга коралловых рифов (GCRMN) работает над созданием стандартизированного метода для определения и маркировки болезней кораллов. Это упростит исследование и публикацию информации о конкретных болезнях, что позволит биологам по сохранению внедрять тактику сохранения, нацеленную на определенные кораллы или болезни. [6]

Поскольку исследователи все еще изучают, как болезни влияют на кораллы, трудно найти «лекарство», которое работает против патогенов кораллов. Была проделана работа над методами лечения, которые работают в лабораторных или аквариумных условиях, но эти методы лечения не могут использоваться в дикой природе из-за широко распространенной природы кораллов, стоимости лечения и соображений о том, как это может повлиять на окружающую среду. [4]

Болезни кораллов

Частично обесцвеченная колония Acropora
  • Аспергиллез , вызываемый грибком Aspergillus sydowii , поражает мягкие кораллы горгонарии, обычно известные как морские веера . [6] [11]
  • Белая оспа вызывается бактерией Serratia marcescens и может быть распознана по белым пятнам на кораллах. [1]
  • Синдром черного некроза — грибковое заболевание, которое приводит к отмиранию скоплений тканей на кораллах-горгонариях. [11]
  • Болезнь черных полос поражает различные виды кораллов и вызывается цианобактериями , которые разрушают ткани скелета кораллов. [4] [6] [11]
  • Болезнь коричневых полос вызывается инфекциями, вызванными простейшими . Ее можно определить по коричневой полосе, которая отделяет здоровые части скелета коралла от нездоровых участков скелета. [4] [2]
  • Болезнь, вызывающая быстрое истощение, вызывается грибком, растущим на участках, поврежденных в результате кормления рыб-попугаев . [4]
  • Болезнь белой полосы — это собирательный термин для заболеваний, которые имеют схожие белые проявления, которые нелегко отличить друг от друга. Синдром белой полосы включает болезнь белой полосы 1 и 2 и белую чуму 1, 2 и 3. [11]
  • Скелетная эрозионная полоса (SEB) разрушает части скелета коралла, создавая собственные лорики, которые имеют черный вид. Она вызывается простейшим Halofolliculina corallasia . [4] [11]
  • Болезнь желтой полосы вызывается бактериальным патогеном. [4]
  • Бактериальное отбеливание — это отбеливание, вызванное бактериальным патогеном Vibrio shiloi. [6] [4]
  • Язвенная болезнь белых пятен вызывается бактериями вибрионами . [4] [11]
  • Аномалии роста, такие как увеличенные полипы, вызываются микроорганизмами. [4] Примером этого является трематода, инфицирующая пальчатый коралл ( Porites compressa). [11]
  • Болезнь коричневого желе вызывается инфузориями -простейшими . [4]
  • Красные слизистые водоросли — это разновидность цианобактерий, которые могут заражать кораллы. [4]
  • Болезнь красных жуков — это паразитические организмы, которые поражают кораллы. Эта болезнь встречается только в аквариумах. [4]

Ссылки

  1. ^ abcdefghijk Harvell D, Jordán-Dahlgren E, Merkel S, Rosenberg E, Raymundo L, Smith G и др. (2007). «Болезнь кораллов, экологические факторы и баланс между кораллами и микробными партнерами» (PDF) . Океанография . 20 : 172–195 . doi :10.5670/oceanog.2007.91. ISSN  1042-8275.
  2. ^ abcd Woodley CM, Downs CA, Bruckner AW, Porter JW, Galloway SB, ред. (2016). Болезни кораллов . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Blackwell. ISBN 978-0-8138-2411-6.
  3. ^ abcdefghij Sokolow S (ноябрь 2009 г.). «Влияние изменяющегося климата на динамику инфекционных заболеваний кораллов: обзор доказательств». Болезни водных организмов . 87 ( 1– 2): 5– 18. doi : 10.3354/dao02099 . PMID  20095237.
  4. ^ abcdefghijklmnopqr Sweet M, Jones R, Bythell J (2012). «Болезни кораллов в аквариумах и в природе». Журнал Морской биологической ассоциации Соединенного Королевства . 92 (4): 791– 801. Bibcode :2012JMBUK..92..791S. doi :10.1017/S0025315411001688. ISSN  0025-3154. S2CID  73579609.
  5. ^ abcdefghij Pollock FJ, Morris PJ, Willis BL, Bourne DG (октябрь 2011 г.). «Срочная необходимость в надежной диагностике болезней кораллов». PLOS Pathogens . 7 (10): e1002183. doi : 10.1371/journal.ppat.1002183 . PMC 3197597. PMID  22028646 . 
  6. ^ abcdefghi Bourne DG, Garren M, Work TM, Rosenberg E, Smith GW, Harvell CD (декабрь 2009 г.). «Микробные заболевания и коралловый холобион». Тенденции в микробиологии . 17 (12): 554– 562. doi :10.1016/j.tim.2009.09.004. PMID  19822428.
  7. ^ abcd Marhaver KL, Edwards RA, Rohwer F (сентябрь 2008 г.). «Вирусные сообщества, связанные со здоровыми и обесцвечивающимися кораллами». Environmental Microbiology . 10 (9): 2277– 2286. doi :10.1111/j.1462-2920.2008.01652.x. PMC 2702503. PMID  18479440 . 
  8. ^ abc Soffer N, Brandt ME, Correa AM, Smith TB, Thurber RV (февраль 2014 г.). «Потенциальная роль вирусов в заболевании кораллов белой чумой». Журнал ISME . 8 (2): 271– 283. doi : 10.1038 /ismej.2013.137. PMC 3906806. PMID  23949663. 
  9. ^ Spalding MD, Ravilious C, Green EP (2001). Всемирный атлас коралловых рифов . Беркли (Калифорния): Издательство Калифорнийского университета. ISBN 978-0-520-23255-6.
  10. ^ ab Sheppard C (2014-06-26). Коралловые рифы: очень краткое введение . Oxford University PressOxford. doi :10.1093/actrade/9780199682775.001.0001. ISBN 978-0-19-968277-5.
  11. ^ abcdefgh Willis BL, Page CA, Dinsdale EA (2004), Rosenberg E, Loya Y (ред.), «Болезнь кораллов на Большом Барьерном рифе», Coral Health and Disease , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр.  69–104 , doi :10.1007/978-3-662-06414-6_3, ISBN 978-3-662-06414-6, получено 2023-10-13
  12. ^ Мейсснер К.Дж., Липпманн Т., Сен Гупта А. (2012). «Крупномасштабные факторы стресса, влияющие на коралловые рифы: температура поверхности открытого океана и насыщенность поверхностной морской воды арагонитом в течение следующих 400 лет». Коралловые рифы . 31 (2): 309– 319. Bibcode : 2012CorRe..31..309M. doi : 10.1007/s00338-011-0866-8. ISSN  0722-4028. S2CID  253814825.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Коралловая_болезнь&oldid=1227020360"