Розгадано таємницю коралів?

Моряки давно звернули увагу на те, що в океанах на тисячі й десятки тисяч кілометрів простягаються під водою абсолютно рівні коралові столи. Коли Дарвін здійснював кругосвітню подорож на «Біглі» (1840 р.), йому вдалося підтвердити, що коралові рифи — це справді рівні поверхні, подібні до більярдних столів, розташовані на чітко визначеній глибині під водою. Хто і з якою метою їх відполірував? Чому коралові колонії живуть і розвиваються переважно в тропіках і субтропіках? На ці та інші запитання з життя коралів дотепер немає чіткої відповіді.

Продуктом життєдіяльності коралового поліпа є нарощування міцного пористого каркаса з карбонату кальцію (арагоніту) за рахунок поглинання розчиненого в морській воді вапна.

Дарвін пояснив сталість глибини залягання коралових столів саморегулюванням у системі «корал—океанське дно»: коли корал нарощує масу (вагу), то під ним автоматично провалюється океанське дно, забезпечуючи тим самим незмінний рівень заглиблення коралової колонії відносно рівня океану. Ця гіпотеза Дарвіна залишалася бездоганною впродовж більш як півтора століття. Рівень життя коралів назвали «лінією життя», або «точкою Дарвіна».

Нещодавно американські вчені засумнівалися у правильності такого пояснення. Вони пробурили шурфи під коралами в різних точках Світового океану і виявили, що щільність і міцність океанського дна в них є неоднаковою. За практичної рівності щільності коралових будов у Світовому океані це означає, що неоднаковою мала бути й глибина залягання живих коралових столів у кожному конкретному місці акваторії Світового океану: гіпотеза Дарвіна виявилася неспроможною. Певне, причина криється у специфіці еволюції самих коралів...

Професор Національного технічного університету «КПІ» Валентин Єрошенко переконаний, що з допомогою нових термодинамічних підходів (у складній термодинамічній системі робочим тілом є міжфазна поверхня, на якій діють міжмолекулярні сили відштовхування) можна розгадати велику біологічну загадку. На думку вченого, для розвитку коралової колонії потрібно, щоб у ротову порожнину коралового поліпа (діаметр — десятки мікрон) періодично — і певною мірою примусово — заходила морська вода з поживними речовинами (мікропланктоном). Після заковтування води поліп час від часу виш­товхує її вже з біошлаками. У лагунах (застійних водах) корал гине — миготливого руху вій на вході в ротову порожнину поліпа (природа передбачила й такий аварійний режим для поліпів) виявляється недостатньо, аби тривалий час забезпечувати вхід мікропланктону та вихід шлаків із ротової порожнини, тобто гарантувати нормальну життєдіяльність коралових поліпів.

Виявляється, що стабільність і регулярність такого процесу живлення підтримується місячними припливами й відливами (меншою мірою — сонячними). Саме тому бурхливий розвиток коралових колоній відбувається в екваторіальній зоні Світового океану (тут місячне тяжіння, а отже, й висота приливної хвилі є максимальними). Розрахунок ученого показав, що регулярний цикл живлення корала відбувається за рівності капілярного тиску в ротовій порожнині поліпа та зовнішнього тиску океану (сума атмосферного та гідростатичного). Така рівність можлива лише за чітко визначеного рівня заглиблення даної коралової колонії відносно поверхні океану.

Якщо ж корал виросте вище за цей рівень, він не зможе «проковтнути» воду через перевищення капілярного тиску в ротовій порожнині над зовнішнім тиском акваторії, і тому поліп залишиться голод­ним: подальший ріст у висоту припиниться. Якщо кораловий поліп опиняється на більших глибинах, ніж «рівень життя», зовнішній тиск перевищує капілярний тиск, і поліп не може «випльовувати» біошлаки. Саме в такий спосіб рівень коралового столу стабілізується відносно рівня океану. І навіть слово «стіл» тут цілком доречне, бо якщо корал виросте вище, він сам себе посадить на голодний пайок.

Корали, які перебувають вище рівня «життя» (і тим паче вище рівня океану), — мертві. Вони погано тримають удари хвиль. Живий корал завдяки надзвичайно розвиненій поверхні «поліп—вода» легко поглинає кінетичну енергію хвиль. Хвиля відійшла — і живий корал під дією капілярного тиску спонтанно випльовує раніше поглинену воду, тобто в циклі «накат—відкіт» хвилі демпфірує удар і розсіює механічну енергію цієї хвилі на нанорівні... З цієї причини живий корал чудово тримає удар хвилі. Фактично це жива антисейсмічна споруда. А якщо корал умирає, ротова порожнина поліпа стає гідрофільною (змочуваною, оскільки припиняється виробництво жирних кислот), морська вода самовільно заповнює поровий простір корала: система «вода — каркас корала (арагоніт)» стає практично нестисливою. І хоча фізична міцність каркаса корала залишається такою самою, як і у випадку гідрофобної ротової порожнини, він уже не може розсіювати енергію, тобто витримувати удари хвиль, і ті його руйнують...

Таке пояснення визнали вітчизняні й зарубіжні вчені. В.Єрошенко зробив доповіді на цю тему в Тихоокеанському інституті географії (Владивосток), Інституті біології південних морів НАНУ (Севастополь), Центрі біології та екології тропіків і Середземного моря (Перпинян, Франція), Центрі вивчення ресурсів морських тварин (Марсель, Франція) та ін. Його підтримали багато французьких, японських і російських морських біологів. Учений разом із колегами подав заявку на винахід. Тема: як зробити берегові споруди за типом коралів, щоб вони ефективно розсіювали кінетичну енергію штормової хвилі.