Моряки давно обратили внимание на то, что в океанах на тысячи и десятки тысяч километров простираются под водой абсолютно ровные коралловые столы. Когда Дарвин совершал кругосветное путешествие на «Бигле» (1840 г.), ему удалось подтвердить, что коралловые рифы действительно представляют собой абсолютно ровные поверхности (будто бильярдные столы), расположенные на строго определенной глубине под водой. Кто и с какой целью их отполировал? Почему коралловые колонии живут и развиваются преимущественно в тропиках и субтропиках? На эти и другие вопросы из жизни кораллов до сих пор нет чёткого ответа.
Продуктом жизнедеятельности кораллового полипа является наращивание прочного пористого каркаса из карбоната кальция (арагонита) за счёт поглощения растворённой в морской воде извести.
Дарвин объяснил постоянство глубины залегания коралловых столов саморегулированием в системе «коралл — океанское дно»: когда коралл наращивает массу (вес), то под ним автоматически проваливается океанское дно, обеспечивая тем самым неизменный уровень заглубления коралловой колонии относительно уровня океана. Эта гипотеза Дарвина оставалась безупречной в течение более полутора веков. Уровень жизни кораллов назвали «линией жизни» или «точкой Дарвина».
Недавно американские ученые усомнились в верности такого объяснения. Они пробурили шурфы под кораллами в различных точках Мирового океана и обнаружили, что плотность и прочность океанского дна неодинакова для различных регионов. При практическом равенстве плотности коралловых строений в Мировом океане это означает, что неодинаковой должна была бы быть и глубина залегания живых коралловых столов в каждом конкретном месте акватории Мирового океана: гипотеза Дарвина оказалась несостоятельной. Видимо, причина кроется в специфике эволюции самих кораллов…
Профессор Национального технического университета «КПИ» Валентин Ерошенко уверен, что с помощью новых термодинамических подходов (в сложной термодинамической системе рабочим телом является межфазная поверхность, на которой действуют межмолекулярные силы отталкивания) можно разгадать великую биологическую загадку. По мнению ученого, для развития коралловой колонии необходимо, чтобы в ротовую полость кораллового полипа (диаметр — десятки микрон) периодически — и в какой-то степени принудительно — входила морская вода с питательными веществами (микропланктоном). После заглатывания воды полип самопроизвольно выталкивает ее уже с биошлаками. В лагунах (застойных водах) коралл погибает — мерцательного движения ресничек на входе в ротовую полость полипа (природа предусмотрела и такой аварийный режим для полипов) оказывается недостаточно, чтобы длительное время обеспечивать вход микропланктона и выход шлаков из ротовой полости, т.е. гарантировать нормальную жизнедеятельность коралловых полипов.
Оказывается, что стабильность и регулярность указанного процесса питания поддерживается лунными приливами и отливами (в меньшей степени — солнечными). Именно поэтому бурное развитие коралловых колоний происходит в экваториальной зоне Мирового океана (здесь лунное притяжение и, следовательно, высота приливной волны максимальны). Расчет ученого показал, что регулярный цикл питания коралла происходит при равенстве капиллярного давления в ротовой полости полипа и внешнего давления океана (сумма атмосферного и гидростатического). Такое равенство осуществляется лишь при строго определенном уровне заглубления данной коралловой колонии по отношению к поверхности океана.
Если же коралл вырастет выше этого уровня, он не сможет «проглотить» воду из-за превышения капиллярного давления в ротовой полости над внешним давлением акватории и потому полип останется голодным: дальнейший рост в высоту прекратится. Если коралловый полип оказывается на больших глубинах, чем «уровень жизни», внешнее давление превышает капиллярное давление, и полип не может самопроизвольно «выплюнуть» биошлаки. Именно таким образом уровень кораллового стола стабилизируется относительно уровня океана. И даже слово «стол» здесь вполне уместно, потому что если коралл вырастет выше, он сам себя посадит на голодный паек.
Кораллы, находящиеся выше «уровня жизни» (и тем более выше уровня океана), мертвые. Они плохо держат удары волн. Живой коралл благодаря чрезвычайно развитой поверхности «полип—вода» легко поглощает кинетическую энергию налетевшей волны. Волна ушла, и живой коралл под действием капиллярного давления самопроизвольно выплевывает ранее поглощенную воду, то есть в цикле «накат—откат» волны демпфирует удар и рассеивает механическую энергию этой волны на наноуровне… По этой причине живой коралл отлично держит волновой удар. Фактически это живое антисейсмическое сооружение. А если коралл умирает, ротовая полость полипа становится гидрофильной (смачиваемой, так как нет производства жирных кислот), морская вода самопроизвольно заполняет поровое пространство коралла: система «вода — каркас коралла (арагонит)» становится практически несжимаемой. И хотя физическая крепость каркаса коралла остается такой же, как и в случае гидрофобной ротовой полости, он уже не может рассеивать энергию, т.е. выдерживать удары волн, и те его разрушают…
Такое объяснение получило признание отечественных и зарубежных ученых. В.Ерошенко сделал доклады на эту тему в Тихоокеанском институте географии (Владивосток), в Институте биологии южных морей НАНУ (Севастополь), в Центре биологии и экологии тропиков и Средиземного моря (Перпинян, Франция), в Центре изучения ресурсов морских животных (Марсель, Франция) и т.д. Его поддержали многие французские, японские и российские морские биологи. Ученый совместно с коллегами подал заявку на изобретение. Тема: как сделать береговые сооружения по типу кораллов, чтобы они эффективно рассеивали кинетическую энергию штормовой волны.