Коралите в аквариума:Храненето и кислорода повлияват растежа на коралите.

От Тим Wijgerde.

Оригиналната статия можете да прочетете тук

Общоизвестно е, че оцеляването на много видове корали зависи от симбиотичната връзка със зооксантелите ( zooxanthellae). Техният съюз с динофлагелатите позволява на коралите да изградят огромни подводни структури, известни като коралови рифове, в почти лишена от хранителни вещества, околна среда. Изследванията показват, че в допълнение към енергията, получена от фотосинтезата, приемането на планктон представлява  важен източник на хранителни вещества за коралите. Макар че добавянето на  зоопланктон може значително да засили растежа им, нови открития предполагат,че коралите се хранят най-добре, когато осветлението на аквариума е включено.

През първата половина на 19-ти век, естествоизпитатели като Чарлз Дарвин започнаха по-подробно проучване на кораловите рифове . Когато те погледнаха в чистите води на Индо-тихоокеанския регион, видяха масивни конструкции, построени от (както те ги наричат) зоофити (zoophytes) (от гръцки; Zoon = животно, phuton = растение). По-късно в тези "животински растения" бяха открити микроскопични водорасли съдържащи се в  тъканите им, които Бранд (1881) нарича zooxanthellae (от гръцки; ксант = жълто). Много по-късно се разбра, че зооксантелите са в състояние да осигурят коралите с голяма част от ежедневните им енергийни нужди, чрез транслокация на  глицерол и други хранителни вещества, в техния корал гостопремник.

През последното десетилетие, изследванията също така показват, че коралите получават основни хранителни вещества при храненето с планктон. Зоопланктона, например, макар и че не е в изобилие в рифовете, е основен източник на органичен азот и фосфор. Чрез използване техните пипала, въоръжени с мощни нематоцити и лепкава слуз, коралите улавят малки ракообразни: като копеподи, които са богати на протеини и мастни киселини. Храненето с зоопланктон е от особено значение за аквариумите, тъй като лесно може да се достигнат високи  нива чрез добавяне на живи култури към водата. Когато корали се хранят редовно  с ротифери (Brachionus plicatilis), скариди (Artemia Salina) или копеподи (Tigriopus californicus), техния прираст може да бъде значително увеличен. Това включва както синтез на меки тъкани, така и калцификация - образуването на кораловия екзоскелет. Все пак, изследванията също разкриват, че кратко-и дългосрочните ефекти на храненето със зоопланктон върху растежа на коралите, са непоследователни.

 
Този самотен коралов полип (Cycloseris spp.) има големи хищни пипала , които транспортират хванатата плячка до устата, след което тя се поглъща и смиля.

Кораловите полипи са добре оборудвани за лов. Заоблените краищата на пипалата  на този Acanthastrea lordhowensis са опаковани с мощни нематоцити, които изстрелват харпуни с парализираща отрова в ракообразните животни, осмелили се да се доближат твърде близо.

Въпреки, че ползата на храненето в дългосрочен план за кораловата калцификация е много ясна,то  краткосрочните ефекти могат да бъдат точно обратното. Възможно обяснение за това несъответствие е "отслабването"  на калцификацията, в резултат на храненето с зоопланктон, причинено от преразпределение на енергия , например за улавяне на плячката . Чрез инвестиране на енергия за хващане на плячката, което изисква свиване на мускулите и секреция на слуз от полипите,  коралите могат временно да спрат калцификацията . С други думи , коралите могат да не успеят да предоставят достатъчно кислород и органични съединения, за да произведат необходимата енергия за калцификацията , докато те се хранят активно. Ако наличието на кислород е ограничаващия фактор, може да се очаква, че храненето няма да  се отрази негативно върху калцификацията ако се извършва през деня , когато водораслите фотосинтезират и  произвежда кислород за коралите . Всъщност , се докладва, че само при тъмни условия има негативни ефекти на храненето. В допълнение , Rinkevich и Loya (1984 ) и Colombo - Pallotta и др. установяват, че добавянето на кислород във водата засилва нивото на калцификация на тъмно  на Stylophora pistillata и Montastraea faveolata , съответно . Това подкрепя теорията, че кислородното ограничение може наистина да бъде виновника за намаления прираст, когато коралите се хранят през нощта. Тъй като отглеждането на  корали има все по-голямо значение , би било уместно да се определи, как тези краткосрочни спадове в растежа на коралите могат да бъдат избегнати, като се хранят коралите през деня , когато осветлението и фотосинтезата са активни.

Растеж на коралите по време на хранене - има ли значение светлината и кислорода?

Растеж на коралите по време на хранене - има ли значение светлината и кислорода?

За да се разбере какво всъщност се случва с коралите когато се хранят активно, ние решихме да извършим серия от експерименти в нашата коралова лаборатория. За да получим прегледа информация на краткосрочните ефекти на храненето, в присъствието или отсъствието на фотосинтеза, ние измерихме калцификация на светло и на тъмно  на корала Galaxea fascicularis с и без допълване на зоопланктон . За да се разбере дали по малкото количество кислород е виновника за намаления растеж по време на хранене, ние измерихме ефектите от допълването на зоопланктон при редица нива на кислород.

Експерименталния комплект за измерване на калцификацията на коралите . Сонди непрекъснато измерват концентрацията на кислород, която може да бъде променяна чрез добавяне на чист кислород, азот или сгъстен въздух. Една празна респраторна клетка се използва за измерване на фоновите промени в химията на водата.

Фигурата по-долу представя изглед на експерименталните резултати. Тя веднага разкрива, че ефекта от храненето върху растежа на коралите зависи от околните атмосферни условия, с оглед на наличната светлина и кислород. На светло, кораловата калцификация е незначително засегната от храненето. В действителност, при повишена кислородна сатурация от 150%, коралите калцифицират дори по-бързо. Когато нивото на кислород стане още по-високо (280%), ОБАЧЕ, калцификацията се повлиява негативно от храненето. В пълна тъмнина, тази картина е много по-различна. Без значение колко много кислород предлагаме, коралите показват много ниска степен на калцификация, когато бяха активно хранени със зоопланктон. При 150% насищане, ние дори измерихме лека декалцификация по време на хранене. Без добавка на зоопланктон, от друга страна, калцификацията на тъмно беше доста висока при нормални нива на кислород. Как можем да обясним тези  резултати?

Очевидно, нашата теория, че кислорода ограничава калцификацията на коралите, когато се хранят на тъмно не се подтвърди от данните. Дори при 280% кислородно насищане, нямаше благоприятен ефект върху стойностите на калцификация на тъмно. Или кислорода не бе достатъчно достъпен по време на хранене в тъмнината, или съществува друг процес, който предотвратява калцификацията на коралите. След като опита  опроверга нашата собствена хипотеза, ние решихме да се върнем към наличната литература, и  открихме, че коралите могат значително да увеличат техния метаболизъм по време и след хранене. Когато се хранят с яйца от артемия, дишането им се увеличава бързо с около 2.5 пъти, което означава, че те започват да произвеждат много допълнителен въглероден диоксид (CO2) от метаболизирането на органичните съединения. Това може да има две причини; коралите трябва да произвеждат енергия за гориво за мускулната контракция по време на хранене, и / или те започват да изгарят органични хранителни вещества при смилянето на плячката им. Както коралите  могат бързо да усвояват Артемията, т.е., в рамките на 3-6 часа, този процес може да настъпи след  шест часа на инкубация. Възможно ли е тези повишени нива на дишане, да причинят подкиселяване на тъканите на коралите? Ако това е вярно, това може сериозно да се отрази на калцификацията,  като процес силно чувствителен към рН на тъканите.

Ето какво се случва, според нас, с коралите когато те се хранят в тъмнина: по време на хранене, коралите увеличават дишането си, което причинява натрупване на CO2 в тъканите им. Това води до бързо спадане на рН-то, след като CO2 реагира с водата и се  образува въглена киселина (Н2СО3), която на свой ред, се разделя на бикарбонат (HCO3-) и водороден катион (протон - H +).Последния йон всъщност намалява рН на тъканите, и когато това се случва около скелета, калцификацията намалява. Коралите тогава могат да реагират чрез преразпределяне на енергия за други процеси: като растеж на меките тъкани, тъй като това би могло да бъде по-благоприятно от енергийна гледна точка . През деня се случва нещо по-различно. По време на този период, фотосинтезата е активна, като зооксантилите използват наличната (изкуствена или естествена) светлина. При фотосинтезата е известно, че се отделя хидроксилен йон (ОН-), молекулно противоположен на  водородния катион. Тези йони увеличават рН, и са в състояние да неутрализират протоните произведени по време на дишането. Когато фотосинтезата неутрализира негативния ефект от дишането върху рН,калцификацията не може да бъде прекъсната. За да се потвърди този нов модел, микро сензори могат да бъдат използвани за измерване на рН във вътрешността на кораловата тъкан и около скелета, преди и по време на хранене, и по-време на светлина и по-време на тъмнина.

Последици за образуването на рифа

Последици за образуването на рифа

Нашите резултати показват, че растежа на коралите в природата може да бъде много по-променлив  отколкото се смяташе досега ( храненето със зоопланктон и наличието на кислород имат дълбок ефект върху калцификацията) . Ние все още не знаем над какво количество храна се нарушава калцификацията на коралите. Резултатите от опитите с концентрацията на храната, използвана от нас, се отнасят само при аквариум ни условия.Коралите в рифовете също така могат да се хранят с бактерии и фитопланктон, което изглежда да е по- широко разпространено в природата в сравнение с филтрираната вода в аквариума. Бъдещите изследвания ще трябва да определят връзката между доза - степен на калцификация на тъмно. Тъй като нощното хранене може да се отрази негативно върху кораловия растеж , изглежда озадачаващо , че в дивата природа , много видове корали разширяват своите пипала , за да се хранят през нощта. Едно възможно обяснение за това явление е, че през нощта , концентрацията на зоопланктона е значително по-висока , отколкото през деня . Концентрацията на копеподи , например , може да се увеличи петкратно през нощта. При положение, че планктона е източник на основни хранителни вещества , инхибирането на калцификацията през нощта може да бъде компенсирана от доброто нахранване на коралите .

В допълнение, драматичния ефект на кислорода върху калцификацията е от голямо значение за кораловата екология. До сега, образуването на  рифа беше разделено на две фази: светла и тъмна калцификация. Отдавна е известно, че на светло, когато фотосинтезата е активна, кораловата калцификация се засилва, феномен, известен като активирана светла калцификация. Въпреки това, ефектът от насищането с кислород не е взет под внимание. Опитните данни показват, че насищането с кислород в рифовете може да варира драстично, особено в лагуни по време на отлив, когато има малко водообмен.

Последици за кораловите ферми

Последици за кораловите ферми

Последиците за кораловте ферми и аквариумното хоби изглеждат ясни. Когато коралите се хранят през деня (т.е. когато светлините са включени), прекъсването на калцификация през вечерта може да бъде предотвратено. В допълнение, поддържането на висока концентрация на кислород в аквариума е жизненоважно, тъй като коралите изглеждат са чувствителни към ниска наситеност, както в светлината така и в тъмната фаза на деня. За щастие, скимерите са идеално средство за аериране на водата (въпреки че те отстранят хранителните частици от водата). За тези, които желаят коралите им да растат ефективно, тези познания са от голямо значение.