Выбросы углерода в атмосферу способствуют закислению океанов. В течение индустриального периода уровень кислотности морской воды увеличился на 40%. Это негативно сказывается на кораллах, чьи скелеты становятся более хрупкими. Однако они сумели адаптироваться к изменениям, научившись корректировать состав кальцифицирующей жидкости и применяя различные стратегии роста.
Коралловые рифы, являющиеся основой биоразнообразия океана, находятся под угрозой из-за изменения климата. Тем не менее, новые исследования показывают, что эти организмы могут обладать большей устойчивостью, чем считалось ранее.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученый из Колорадского университета в Боулдере продемонстрировал, что, несмотря на медленное увеличение уровня кислотности океана за последние 200 лет, некоторые кораллы способны адаптироваться и продолжать создавать свои твердые скелеты.
Джессика Хэнкинс утверждает, что кораллы могут контролировать процесс, который они используют для формирования и поддержания своих скелетов, несмотря на растущую кислотность океана. Это неожиданный и обнадеживающий факт, однако для более точного понимания ситуации необходимы долгосрочные данные.
В процессе роста кораллы образуют свои скелеты, поглощая ионы из морской воды и направляя их в пространство между уже сформировавшимся скелетом и мягкими тканями над ним. Кораллы способны контролировать химический состав кальцифицирующей жидкости, создавая оптимальные условия для соединения ионов кальция Ca2+ и карбоната (CO3)2-.
Океан поглощает около 30% углекислого газа, вызванного человеческой деятельностью. При растворении CO2 в океане его поверхность становится более кислой. Предыдущие исследования показывают, что кислотность океана возросла на 40% с времени условного начала индустриального периода в 1750 году и вероятно будет продолжать увеличиваться. Это нарушает баланс углеродных соединений в морской воде, что приводит к уменьшению карбонат-ионов, необходимых кораллам для формирования скелетов.
Ученые предположили, что из-за закисления океана кораллам станет сложнее расти и поддерживать свои скелеты в надлежащем состоянии, что приведет к снижению плотности их структуры и увеличению вероятности разрушения. Тем не менее, предыдущие эксперименты, проводимые в лаборатории и в естественных условиях, дали неоднозначные результаты.
Хэнкинс начала исследовать долгоживущие коралловые скелеты с помощью передовой технологии визуализации, известной как рамановская спектроскопия. Этот метод использует лазеры для анализа химического состава и расположения молекул в самых разных объектах — от горных пород до живописных полотен и белковых биопроб. Он позволяет получить детальную информацию о химическом составе коралловых скелетов. Джессика Хэнкинс хорошо разбирается в этой области, так как является заведующей лаборатории микроспектроскопии в Колорадском университете в Боулдере.
Когда кораллы быстро образуют карбонат кальция, что происходит при избытке карбонат-ионов, в созданных структурах обычно содержатся и другие минералы, извлеченные из морской воды. Эти «примеси» влияют на молекулярное строение и структуру основного материала — карбоната кальция, что вызывает увеличение хаотичности скелета при рамановском сканировании.
Хэнкинс считает, что при благоприятных условиях кораллы предпочитают расти, даже если это означает, что их скелеты становятся немного более рыхлыми на молекулярном уровне.