По словам доктора Бруно Картурана, это важнейшая цель, поскольку изменение климата приводит к гибели многих видов кораллов и может привести к разрушению целых экосистем коралловых рифов. Но, поскольку они настолько сложны, изучение последствий разрушения и восстановления коралловых рифов является сложной задачей с точки зрения логистики.

Эксперименты в реальном мире непрактичны, поскольку исследователям пришлось бы манипулировать и разрушать большие площади рифов, а также коралловые колонии и популяции травоядных, а затем отслеживать изменения в структуре и разнообразии в течение многих лет.

"Излишне говорить, что проведение экспериментов, которые нарушат естественные коралловые рифы, неэтично, и их следует избегать, в то время как использование больших аквариумов просто неосуществимо", - говорит доктор Картуран, который недавно закончил докторантуру на факультете естественных наук Ирвинга К. Барбера. "По этим причинам подобные эксперименты никогда не проводились, что затруднило нашу способность прогнозировать разнообразие кораллов и связанную с этим устойчивость рифов".

За его последнее исследование, опубликованное недавно в Рубежи в экологии и эволюции Доктор Картуран использовал модели для создания 245 коралловых сообществ, каждое из которых имеет уникальный набор из девяти видов и занимает площадь в 25 квадратных метров. Модель представляет колонии кораллов и различные виды водорослей, которые растут, конкурируют и размножаются вместе, а также подвергаются влиянию климата.

Важно отметить, отмечает он, что все ключевые компоненты модели, включая характеристики видов, такие как конкурентные способности и темпы роста, основаны на уже существующих реальных данных по 800 видам.

Исследовательская группа смоделировала различные сценарии, включая сильные волны, циклон или сильную жару, а затем измерила устойчивость каждого модельного рифа, принимая во внимание ущерб, время восстановления и качество среды обитания через 10 лет после нарушения.

Запустив множество сценариев с помощью компьютерного моделирования, команда обнаружила, что более разнообразные сообщества - те, в которых виды имеют сильно отличающиеся черты, - были наиболее устойчивыми. Они лучше восстанавливались после повреждений и имели лучшее качество среды обитания через 10 лет после нарушений.

"Более разнообразные сообщества с большей вероятностью будут содержать определенные виды, которые очень важны для устойчивости", - объясняет доктор Картуран. "У этих видов есть особые черты - они морфологически сложны, конкурентоспособны и обладают хорошей способностью к восстановлению. Присутствуя в сообществе, эти виды сохраняли или даже повышали качество среды обитания после нарушения. Напротив, в сообществах без этих видов в конце часто доминировали вредные водоросли".

Разнообразие кораллов определяет силу и будущее здоровье коралловых рифов, добавляет он. Виды кораллов являются основой экосистем коралловых рифов, потому что их колонии формируют физическую среду обитания, где живут тысячи рыб и ракообразных. Среди них есть травоядные, такие как рыба-попугай и рыба-хирург, которые поддерживают среду обитания кораллов, поедая водоросли. Без травоядных водоросли уничтожили бы многие коралловые колонии, что привело бы к разрушению среды обитания кораллов, уничтожив их многочисленные популяции.

"Уникальность нашего исследования заключается в том, что наши результаты применимы к большинству коралловых сообществ в мире. Измеряя влияние разнообразия на устойчивость в более чем 245 различных сообществах кораллов, можно сделать вывод, что диапазон разнообразия, вероятно, перекрывает фактическое разнообразие кораллов, обнаруженное в большинстве рифов".

В то же время исследование обеспечивает основу для успешного управления этими экосистемами и помогает в восстановлении коралловых рифов, показывая, как можно управлять устойчивостью коралловых сообществ путем создания колоний видов с взаимодополняющими признаками.

Забегая вперед, отметим, что есть и другие вопросы, на которые модель может помочь ответить. Например, виды кораллов, жизненно важные для жизнестойкости, также в наибольшей степени пострадали от изменения климата и, возможно, не смогут восстановиться, если сильные климатические волны тепла станут слишком частыми.

"Это очень реальный и печальный вывод о том, что однажды мы можем потерять эти важные виды", - говорит доктор Картуран. "Наша модель могла бы быть использована для экспериментов и, возможно, определения того, может ли потеря этих видов быть компенсирована какими-то другими, более устойчивыми видами, которые предотвратили бы возможное разрушение рифов".