korale - Instytut Nauk Geologicznych - Wydział Geografii i Geologii

Czy król Karol kupi królowej korale?

Obecny król nie będzie miał problemów z kupieniem korali, również tych wykonanych z korala szlachetnego (Corallium rubrum). Tytuł tej notatki luźno nawiązuje do kryzysu raf czyli kryzysu koralowców, głównych konstruktorów współczesnych raf. Raporty podają, że powierzchnia siedlisk rafowych spadła o 50% od 1980 roku, a według pesymistycznych scenariuszy 70–90% raf może zniknąć do 2050. Koral szlachetny wykorzystywany do robienia biżuterii nie jest koralowcem rafotwórczym, ale kryzys ekosystemu rafowego dotknie zapewne i jego. Zachodzi pytanie czy przyszli królowie (tam gdzie utrzymają się monarchie) będą mogli kupić korale wykonane ze współczesnych im korali szlachetnych. Ale ważniejsze jest to, że blisko 300 mln ludzi „żyje z raf”, o ile ekosystem rafowy funkcjonuje prawidłowo. Tak jak po innych kryzysach biotycznych (w tym pięciu wielkich wymieraniach) rafy odrodzą się zapewne i w przyszłości. Zapis geologiczny wskazuje że trwa to jednak miliony lat. A przyszłe rafy mogą być tworzone przez inne grupy organizmów. Notatka ta miała pierwotnie mniej intrygujący tytuł: „Rafa jest teatrem czyli ewolucja raf”. Ale ewolucja raf jest intrygująca, a po jej omówieniu będzie więcej o kryzysie raf współczesnych.

Robert Ginsburg, amerykański badacz raf, stwierdził metaforycznie: Carbonate buildups are like Shakespear, the play goes on, but the actors change. Budowle węglanowe czyli rafy w szerokim rozumieniu. Geolodzy za rafy uważają również budowle organiczne znacznie mniejsze niż współczesna Wielka Rafa Koralowa, która pomimo kryzysu jest olbrzymią strukturą. Wypowiedź ta nawiązuje do słów ze sztuki „Jak wam się podoba” Szekspira, które w polskim tłumaczeniu brzmią: Świat jest teatrem, aktorami ludzie, którzy kolejno wchodzą i znikają (S. Barańczak) lub: Cały świat to scena, A ludzie na nim to tylko aktorzy. Każdy z nich wchodzi na scenę i znika, A kiedy na niej jest, gra różne role (M. Słomczyński). Niektóre duże grupy organizmów, które budowały kopalne rafy wymarły, w pewnych okresach geologicznych były konstruktorami, a w innych pełniły inne funkcje („grały różne role”). Podczas gdy gąbki na współczesnych rafach są przede wszystkim destruktorami (bioerozja), to w wielu rafach paleozoicznych i mezozoicznych były głównymi konstruktorami. Organizmy budujące rafy to metaforycznie mówiąc pierwszoplanowi aktorzy rafowej sceny teatralnej. Inne organizmy zamieszkujące rafę można potraktować jako aktorów drugoplanowych. Niektóre z nich odgrywają niebagatelną rolę. Mogą niszczyć (np. drążące gąbki i małże) lub spajać rafę (np. wapienne glony inkrustujące). A o znaczeniu ryb roślinożernych dla powstawania rafy koralowej będzie poniżej.

Niemiecki geolog Eric Flügel powiedział nawiązując do wypowiedzi R. Ginsburga, że skoro organizmy budujące i zamieszkujące rafę nazywamy aktorami, to warunki fizykochemiczne (temperatura, chemizm i naświetlenie wody, poziom oceanów) wpływające na rozwój raf, można nazwać kierownikami planu. Uważa się, że to jednak czynniki biologiczne i ewolucja organizmów w większym stopniu decydowały o rozwoju raf. O wszystkich ekosystemach można metaforycznie powiedzieć, że są „scenami teatralnymi”, ze zmieniającymi się „pierwszoplanowymi i drugoplanowymi aktorami”. Lądowe ekosystemy roślinne istnieją dopiero od ok. 440 mln lat (z syluru znane są pierwsze rośliny lądowe). Natomiast rafy znane są od ok. 3, 5 miliarda lat! Za najstarsze rafy uważa się bowiem niektóre prekambryjskie miąższe stromatolity czyli laminowane wapienie budowane przez sinice (rafy mikrobialne). W paleozoiku i mezozoiku takie rafy były znacznie rzadsze, a współcześnie poza nielicznymi stromatolitami (Zatoka Rekina w Australii), rafy mikrobialne są nieobecne. Konstruktorami współczesnych i starszych raf ery kenozoicznej są koralowce. Ale głównymi budowniczymi wielu paleozoicznych i mezozoicznych raf były inne organizmy (wspomniane wyżej sinice i gąbki, ale również glony, małże, mszywioły, wieloszczety, ślimaki), a koralowce były tam nieobecne lub odgrywały podrzędną rolę.

Kenozoiczne rafy koralowe zawdzięczają swój sukces symbiozie z zooksantellami. Jednocześnie zooksantelle są „przekleństwem” koralowców rafowych, ponieważ bez tych glonów nie mogą żyć. Z powodu stresu temperaturowego zooksantelle są usuwane (blaknięcie koralowców). Jest to główna przyczyna kryzysu raf. W czasie blaknięcia funkcję zooksantelli na krótko przejmują glony żyjące w szkielecie koralowców. Należą one do mikrobiomu. Mikrobiom szkieletu kopalnych koralowców można w części odcyfrować badając drążenia mikroorganizmów. Analiza takich mikrodrążeń (odróżniają się one od tych wykonanych post mortem) w tych partiach współczesnych kolonii koralowców, które są już martwe, pozwala na identyfikację okresów szczególnego rozwoju tych glonów (co ma miejsce w czasie blaknięcia). Pomimo, że drążą w szkielecie, glony te pełnią wówczas pożyteczną rolę. Analiza mikrodrążeń (wykorzystywana przez paleontologów do interpretacji kopalnych środowisk morskich) pozwala na określenie częstości takich wydarzeń w czasach kiedy wpływ człowieka na rafy był niewielki.

Inne zagrożenie współczesnych raf koralowych to wzrost troficzności wód. Koralowce pozyskują składniki odżywcze dzięki symbiozie z zooksantellami (bardzo efektywna w kenozoiku) czyli dzięki energii słońca. Dla prowadzenia fotosymbiozy glony te potrzebują dobrze naświetlonych wód. Wzrost nutrientów (substancji odżywczych) w wodzie (często związane jest to z działalnością człowieka na lądzie) powoduje zakwity glonów planktonicznych, co zmniejsza przejrzystość wód. Powoduje to także rozwój bezszkieletowych glonów bentonicznych, które przy zredukowanej obecności organizmów roślinożernych, zwłaszcza ryb, skutecznie rywalizują z koralowcami o przestrzeń na rafie. Kolejne zagrożenie to wzrost zwartości CO2 czyli zakwaszenie wód, niesprzyjające organizmom o węglanowych szkieletach („osteoporoza” raf). Współczesne koralowce, np. cienkogałązkowe koralowce z rodzaju Acropora, są natomiast znacznie bardziej odporne, w porównaniu z koralowcami z paleozoiku i mezozoiku, na destrukcję związaną z wysoką energią środowiska.

Kopalne rafy odsłaniające się na obszarze Polski są zróżnicowane. Dewońskie rafy stromatoporoidowe (grupa gąbek, której współcześni przedstawiciele są bardzo nieliczni) i koralowe (wymarłe rzędy Rugosa i Tabulata) występują w Górach Świętokrzyskich. Jurajskie rafy koralowe występują w Górach Świętokrzyskich (większość o charakterze łąk koralowych) i w Karpatach (zachowane jedynie w postaci otoczaków we fliszu). A jurajskie (piętro oksford) wapienie z Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej to w dużym stopniu rafy gąbkowo-mikrobialne. Jedne z pierwszych na świecie raf (jeszcze o niewielkich rozmiarach) budowanych przez koralowce Scleractinia (czyli te które budują współczesne rafy) występują w triasie Śląska Opolskiego. Kolonijne koralowce występują w osadach miocenu (ok. 15 mln lat temu) powstałych w ostatnim na obszarze Polski morzu sięgającym na północy do Gór Świętokrzyskich. Nie tworzyły one jednak raf. Natomiast trzy różne typy mioceńskich raf kępowych występują na Roztoczu: rafy ostrygowe, ślimakowo-glonowe i serpulowo-mikrobialne.

We wrześniu 2023 odbędzie się w Polsce 14th Symposium of the International Fossil Coral and Reef Society. Wiedza o kopalnych rafach dostarcza geologicznej perspektywy dla zrozumienia kryzysu współczesnych raf i jest pomocna w przewidywaniu scenariuszy ich przyszłego rozwoju. Nie tylko „The present is the key to the past”, ale również "The past is the key to the future”.