ReefCentral.ru для iOS
Чем я занимался во время летнего отпуска: О половом размножении кораллов
23.10.2016
Разделы: Беспозвоночные
Репортажи
Автор: Рич Росс

Дайвинг во время нереста кораллов – это пиковое переживание для таких помешанных на кораллах людей, как я. Я знаю, некоторым идея перемещаться в облаках спермы и яиц покажется совершенно отвратительной, но для меня – это воплощение мечты в реальность. Еще когда я был маленьким наивным ребенком, я посмотрел фильм об этом феномене и мечтал увидеть его своими глазами, хотя в то время мне казалось, что этого никогда не случится. Я ошибался. Впервые я стал свидетелем нереста кораллов в естественной среде на Филиппинах, когда собирал кораллы для Steinhart Aquarium Калифорнийской Академии наук. Я никогда не забуду, как я плавал в компании Мэтта Уанделла и Барта Шеферда: заметив какие-то частицы в воде и осознав, что происходило, мы под водой обменивались впечатлениями. Безусловно, пиковое переживание для того наивного маленького ребенка. С тех пор мне повезло, и я занимался изучением полового размножения кораллов уже более скрупулезным способом в рамках своей работы и открытой в настоящее время программы от Florida Aquarium, Conservation Of Reef Life (CORL).

ross01.jpg
Рик Клобучар следит за заполнением контейнера яйцами и спермой кораллов.
Фото: Рич Росс. 

В течение 8 последних лет специализирующиеся на аквариумистике биологи из многих организаций ежегодно в августе отправлялись к Таверньеру на островах Флорида-Кис для работы над половым размножением и восстановлением находящегося под угрозой исчезновения коралла «Олений рог», Acropora cervicornis. В этом году событие было сопряжено с беспокойством, восторгом, скукой и радостью – так всегда бывает с самыми лучшими полевыми исследованиями, и ниже я расскажу о каждой из пережитых эмоций. Программа была открыта после того, как Райан Чайя из Florida Aquarium посетил семинар SECORE (SExual COral Reproduction (половое размножение кораллов) – фантастическая организация). Свои новые знания Райн привез во Флориду, чтобы в сотрудничестве с Фондом по восстановлению кораллов (Coral Restoration Foundation) провести семинар во Флориде. На момент открытия программы в ней участвовало всего несколько человек, которые выполняли всю работу, что было одновременно увлекательно, радостно, но и утомительно. В этом году в проекте участвовало уже чуть менее 50 человек из 15 различных организаций (включая Seaworld и Georgia Aquarium), которые занимались всем, начиная с вылова, попыток оплодотворения, развития до криоконсервации семени кораллов.

ross02.jpg
«Деревья» в прибрежном питомнике Фонда по восстановлению кораллов в особенно солнечный день.
Фото: Рич Росс. 

Кратко о размножении кораллов Олений рог
Кораллы Олений рог выделяют группы яиц и семени, которые массово выбрасываются коралловыми полипами (некоторые другие кораллы, например, кораллы Pillar - Dendrogyra cylindricus, выбрасывают семя и яйца отдельно). Считается, что семя и яйца одного и того же генотипа кораллов Олений рог не способны самооплодотворяться. Группы яиц и семени поднимаются к поверхности, где они распадаются и смешиваются с семенем и яйцами других колоний, благодаря чему достигается генетическое разнообразие. Оплодотворенные зародыши (эмбрионы) плавают в течение нескольких дней, проходя при этом в своем развитии несколько стадий, а затем они трансформируются в планулы, свободноплавающие личинки. Да, такие кораллы-малютки плавают до тех пор, пока не найдут подходящее место, где можно было бы осесть и расти до тех пор, когда колония станет достаточно большой, чтобы самостоятельно размножаться. Мир – удивительная штука, правда?

Так почему же это не работает так, как было задумано? Сложно сказать. Возможно, в настоящее время просто недостаточно кораллов разного генотипа, расположенных достаточно близко для перекрестного оплодотворения. Может быть, условия окружающей среды настолько плохие, что препятствуют оплодотворению, или не происходит должного развития зародыша; или же личинки не опускаются из-за явного влияния деятельности людей на рифы (отходы и миллионы морских судов в дополнение к общим климатическим изменениям). Это может быть и комплекс причин. Какими бы ни были причины, процесс не работает в природе, поэтому люди решили вмешаться, чтобы понять причины происходящего и помочь исправить ситуацию.


Кратко о работе с гаметами
Для вылова гамет, примерно за час до заката солнца, сетчатые тенты со сборными камерами устанавливаются над кораллами, готовыми к размножению. В процессе нереста (выбрасывания половых клеток-гамет), облака семени и яиц всплывают наверх, в тент, и попадают в сборную камеру. Когда камера заполняется, ее удаляют из тента, закрывают и поднимают на борт, где начинается обработка, в то время как яхта быстро направляется к лаборатории. Облака семени и яиц начинают разделяться, семя и яйца помещаются в отдельные контейнеры, где их можно будет комбинировать в различной пропорции, чтобы эффективнее отслеживать оплодотворение, а также создавать отдельные генетические сочетания конкретных кораллов. Яйца пересчитываются. Семя также пересчитывается. Яйца и семя смешиваются. Семя замораживается. Оплодотворенные зародыши затем отправляются в специальные системы для дальнейшего развития, где за ними ведется активное 24-часовое наблюдение. Достаточная ли скорость течения, но и не слишком ли оно сильное? Подходит ли температура? Остается ли оптимальным качество воды? Не слишком ли близко расположены развивающиеся кораллы и, если все же близко, как часто вы их разделяете? Развиваются ли они? Плавают ли они уже? По мере того, как личинки начинают плавать, их собирают и отправляют в различные организации для последующего оседания и роста – два аспекта развития кораллов, о которых мы пытаемся больше узнать. Как видите, оплодотворение и выращивание – процесс очень трудоемкий.

Почему Флорида-Кис?
По многим оценкам, площадь обитания жестких кораллов в Флорида-Кис уменьшилась на 90% с 1970-х годов (по некоторым оценкам, на 98%). Показатель шокирующий, вы просто задумайтесь хотя бы на минуту. Куда хуже, чем плавать в облаках семени и яиц кораллов, не так ли?

ross03.jpg
Один из последних оставшихся кораллов Elkhorn в Флорида-Кис, риф Меласса (Molasses), и даже на нем заметны признаки стресса.
В этой среде всегда доминировали кораллы Elkhorn и Staghorn.
Фото: Рич Росс. 

Сегодня рифы в Флорида-Кис выглядят далеко не так, как несколько десятилетий назад. Исчезли огромные площади рифообразующих кораллов Олений рог и Элкхорн (Acropora palmata), которые являлись важной составляющей экосистемы, обеспечивая места для обитания разнообразных животных. Сейчас рифы состоят преимущественно из морских вееров (горгонарий) и водорослей. Фонд по восстановлению кораллов (Coral Restoration Foundation, CRF) был создан, чтобы помочь в восстановлении кораллов Олений рог в регионе (хотя сейчас они занимаются разнообразными видами по всему Карибскому региону) посредством бесполого размножения. Кораллы разрезаются на фрагменты на прибрежных «фермах», затем помещаются на затонувшие искусственные «деревья» для ускорения роста, а затем высаживаются обратно на естественные рифы. CRF проводит огромную работу, высаживая тысячи кораллов из прибрежного питомника обратно в естественную среду (пожалуйста, никогда не выпускайте ничего из своего домашнего аквариума в естественную среду – слишком большая вероятность внесения инвазивных видов и заболеваний). Бесполое размножение – это очень хорошо, но процесс очень медленный, и в результате появляется ограниченное количество новых кораллов, которые зачастую относятся к одному генотипу, что означает, что генетическое разнообразие на восстанавливаемых рифах может остаться невысоким. С другой стороны, при половом размножении кораллов, можно быстро получить миллионы миниатюрных генетически разнообразных кораллов – за один подход… пока что мы еще не достигли уровня массового производства кораллов. Мы учимся, что является составляющей частью таких проектов, как CORL и SECORE.

Сотрудничество с Фондом по восстановлению кораллов в Флорида-Кис имеет смысл, потом что известны генотипы кораллов в питомниках. Это означает, что со временем мы можем проследить «родословную», чтобы определить, какие скрещивания какими характеристиками обладают – растут ли некоторые из них быстрее? Оседают быстрее? Более толерантны к жаре и CO2? Сотрудничество с Фондом по восстановлению кораллов обеспечивает еще больше возможностей: в питомнике легко проводить погружения даже при не очень благоприятных погодных условиях, все генотипы представлены в одном месте, а не разбросаны по различным рифам, а кораллы, готовые к размножению, можно переместить на мини-«деревья», где проще подготовиться к сбору половых клеток, чем в случае с колониями кораллов в естественной среде. У Фонда по восстановлению кораллов имеется также лаборатория для практических экспериментов, которой можно воспользоваться для оплодотворения яиц кораллов и первоначального развития эмбрионов, а также помещения на берегу, где можно разместить колонии с фермы – своего рода укрытие на случай плохих погодных условий, не подходящих для дайвинга.

ross04.jpg
Размещение тента над кораллом Олений рог, готовым к нересту. Тенты не позволяют яйцам и семени рассеяться в воде.
Фото: Рич Росс. 

Беспокойство
Существует множество моментов, вызывающих беспокойство во время подобного путешествия, потому что большое количество людей и организаций вложили немалые ресурсы в реализацию проекта. Погода, перелеты, формирование персонала, своевременное завершение создания лаборатории на месте, проблемы с яхтами – все это типичные причины для беспокойства во время таких рабочих поездок, как изучение нереста кораллов. Нам угрожала вероятность полностью пропустить момент выброса половых клеток. Кораллы Олений рог, как правило, точны, как часы – они выбрасывают половые клетки на четвертый день после полнолуния – за первым крупным выбросом следует другой, несколько меньший, с незначительными выбросами с обеих сторон. На следующую за полнолунием ночь мы получили сообщения из Мексики и Кюрасао об имевшем место нересте, тогда как во Флориде мы планировали погружение для сбора половых клеток не ранее, чем через две ночи. Мы начинали нервничать от мысли, что процесс начнется у кораллов до того, как мы будем готовы. Мы отправили в питомник команду, посмотреть, что происходит, и когда они сообщили, что один генотип той ночью начал выбрасывать половые клетки, мы забеспокоились. Мы пропустили основной момент размножения? Мы застали лишь дополнительный выброс? Вся поездка оказалась впустую? Та ночь без дайвинга была мучительной. На следующую ночь мы установили сетки еще до захода солнца, а потом ждали на борту до 10 часов вечера, когда, наконец-то, спустились в воду. Буквально через несколько минут стало понятно, что кораллы готовились, перемещая яйца наверх, в направлении ртов полипов. Спустя два дня, в течение которых и происходил основной процесс, все переживания были забыты.

ross05.jpg
Три разные группы развивающихся кораллов из трех различных экспериментов.
Фото: Рич Росс. 

Восторг
Помимо восторга от успеха всего проекта, были еще два особенных момента в этом же дайве. Мы пригласили с собой кубинских аквариумистов посмотреть процесс размножения кораллов Pillar – то, что я никогда не видел. Это было удивительно. Сначала кораллы выбрасывали сперму, в результате чего вода вокруг кораллов стала мутной. Можно даже увидеть сгустки спермы, выбрасываемой из кораллов. Это было восхитительно, но выброс яиц этого коралла был невероятно зрелищным. Коралл становится очень пушистым, все его ткани наполняются и набухают. Затем, в одно сокращение яйца выталкиваются наружу, что напоминает водный фейерверк. Посмотрите видео и вы поймете, о чем я говорю. Просто удивительно.

ross06.jpg
Это лаборатория, где круглосуточно следят за личинками.
Ежегодно эта лаборатория практически с нуля выстраивается, а затем сносится.
Фото: Рич Росс. 

Еще один радостный момент в процессе дайва имел место, пока мы искали на участке кораллы Pillar. Минут 40 мы пытались их найти, когда я услышал восхищенные возгласы кубинцев. Действительно восхищенные. Я направился к ним, поглядывая вниз, чтобы увидеть, где были кораллы. Я не видел кораллов, но восхищенные возгласы продолжались, поэтому я посмотрел наверх и увидел, что они показывали… показывали наверх, над рифом… показывали на акулу-молот длиной не менее 12 футов (3.65 м). Действительно, удивительно. И да, фотографий нет… иногда надо просто наслаждаться моментом. И да, это действительно имело место несмотря на то, что снимков нет.

Скука
После того, как половые клетки были собраны и оплодотворены, нам все еще приходится проводить круглосуточные проверки в лаборатории, вносить окончательные поправки, отслеживать развитие кораллов и предупреждать возникновение каких-либо проблем до их появления. Когда вода собрана и доставлена, любая незначительная течь или чрезмерно мощный скиммер могут стать настоящей проблемой. Поэтому кому-то необходимо проверять лабораторию каждые несколько часов. После нескольких утомительных дней подготовки, дайвинга, вылова, установки оборудования и сна лишь около полуночи, я узнал, что моя очередь проверять лабораторию была в 4 утра. Я предполагал, что это будет ужасно, скучно и тоскливо, но, подождите, я же буду на месте! Я решил, что не должен быть единственным, кто увидит, что происходит в 4 часа утра, поэтому решил вести онлайн Facebook трансляцию. Думаю, это смешно, потому что никто не будет смотреть. Я говорил, что речь идет про 4 часа утра? Я встал, отправился в лабораторию и даже вспомнил, что собирался вести онлайн трансляцию на Facebook. Не знаю, что я там говорил на видео, просто болтал что-то про 4 часа утра, пока проверял все, а затем, когда я посмотрел на экран телефона, увидел, что люди задавали мне вопросы о происходящем, поэтому я собрался и начал объяснять. Отличная идея – прямая Facebook трансляция из лаборатории в 4 часа утра. По всей видимости, участникам понравилось. И трансляция все еще на моей странице в Facebook. Я не смотрел. Я участвовал в процессе.


Радость
Этот проект доставил много радости. Нам удалось помочь с чем-то, что может иметь реальное значение. Мы принялись за работу с коллегами, которых мы давно знали и которых мы встретили только на проекте. Нам приходилось принимать решения, влиявшие на проект. Нам выпала возможность увидеть процесс размножения кораллов – одно из удивительнейших явлений на планете. Мы пробовали различные способы выполнения поставленных задач, чтобы в следующем году реализация проекта стала проще и эффективнее. Мы считали количество мужских половых клеток и смотрели, как образцы спермы помещались в жидкий азот. Мы занимались наукой! Но самый радостный момент всего проекта – это последний день: день, когда мы упаковали свободноплавающих личинок кораллов для отправки в лабораторию, где будут дальнейшим их развитием - оседанием.

ross07.jpg
Счастливые люди держат в руках бутылки с тысячами свободноплавающих личинок кораллов.
Фото: Рич Росс. 

В прошедшем году мы занимались планированием, даже в марте провели личную встречу в Тампе (Флорида). Последние 12 дней мы занимались созданием карточного домика, который мог рухнуть в любую секунду от одного неверного движения. Но в тот последний день, изучая свободноплавающих личинок кораллов под микроскопом, пересчитывая, сколько личинок мы получили и сколько упаковывать в бутылки для отправки, и когда, наконец, заполнили бутылки, которые стали похожи на живые гелевые светильники, мы были действительно счастливы.

Результат
И снова, краткий интенсивный курс по половому размножению кораллов и исследование того, что в реальности происходит в природе в рамках данного проекта. На данный момент вроде бы все мы весьма довольны результатами. Мы попробовали 4 разных варианта выращивания личинок и, кажется, нашли оптимальный вариант на будущее. Мы также определили диапазон плотности спермы, необходимый для оплодотворения. Мы нашли значительно более эффективный способ сбора образцов половых клеток под водой и быстрой отправки в лабораторию. В целом, у нас получилось около 180 000 свободноплавающих личинок кораллов для отправки, а в следующем году мы надеемся справиться еще лучше. Надеемся, что скоро мы сможем подключиться к попыткам «Фонда по восстановлению кораллов» высаживать кораллы, выращенные в их питомниках, с неисчислимым количеством новых кораллов, полученных в результате полового размножения. Если мы будем продолжать проект и одновременно продолжать очищать среду обитания кораллов в Флорида-Кис, тогда, возможно, всем нам удастся поплавать у новых кораллов в Флорида-Кис, кораллов, которые будут конкурировать с тем, что было там ранее. Такая надежда стала бы гордостью того наивного маленького мальчика, которым я когда-то был.

ross08.jpg
Вид перед началом процесса размножения. Надеюсь, впереди нас ждет еще немало нерестов.
Фото: Рич Росс. 

Большое спасибо Джастину Циммерману, Ким Стоун, Скотту Грэйвсу, Стиву Харттеру, Кейси Кой, Лорен ДеЛюка, Шону Гарднеру, Линде Пенфолд. Кайману Адамсу, Рику Клобучару и всем участникам проекта CORL. Особая благодарность Бену Джонсону за его профессиональные навыки чтения - любые ошибки в этой статье на его совести.

Первоисточник: reefs.com      
Переведено специально для ReefCentral.ru      
Если вы увидели этот материал на другом сайте - значит, он был украден.      
Просим сообщать о замеченных фактах на info@reefcentral.ru     



Количество показов статьи: 2982