Czy wielkie wymieranie raf koralowych w dewonie pomoże zrozumieć współczesne zagrożenia raf koralowych?
Ekosystemy rafowe są tzw. „hotspotami” bioróżnorodności, czyli ekosystemami, w których różnorodność gatunkowa jest znacząco wyższa niż w innych ekosystemach. Największe ekosystemy rafowe, budowane m. in. przez koralowce rozwijały się w dewonie (ok. 419-359 mln lat temu). Kilkuetapowe wielkie wymieranie pod koniec dewonu spowodowało zupełną degradację tych raf.
Dotychczasowe badania skupiały się na pojawianiu się i wymieraniu konkretnych gatunków (w ten sposób zidentyfikowano wielkie wymierania). Dr hab. Mikołaj Zapalski (Wydział Geologii UW) wraz z badaczami z Australii (Dr. Tom Bridge, Prof. Andrew H. Baird i Prof. John Pandolfi) oraz USA (Dr Michael McWilliam) przeanalizowali dewońskie koralowce w czasie wymierań pod kątem cech anatomicznych, jakie miały te formy, które wymarły, i te, które wymierania przeżyły.
Zdolności do tworzenia raf przez koralowce współczesne związane są silnie z ich symbiozą z jednokomórkowymi glonami. Głównym zagrożeniem współczesnych raf jest tzw. bielenie – związany ze wzrostem temperatury proces, w którym koralowce pozbywają się glonów symbiotycznych, co w konsekwencji prowadzi do zahamowania wzrostu koralowców i w efekcie do zamierania raf. Koralowce, które posiadają glony symbiotyczne wykazują pewne charakterystyczne cechy anatomiczne, pozwalające je odróżnić od koralowców niesymbiotycznych.
Wcześniej wykazano, że wiele z koralowców dewońskich również posiadało glony symbiotyczne. Badania australijsko-amerykańsko-polskiego zespołu wykazały, że wieloetapowe wymieranie dewońskie, związane m. in ze wzrostem temperatur ówczesnych mórz dotknęło głównie koralowce fotosymbiotyczne. Ponadto badacze wykazali, że koralowce, prawdopodobnie ze względu na załamanie symbiozy, nie wróciły już do swojej rafotwórczej roli przez następne 150 milionów lat. Obserwacje przyczyn i skutków załamania dewońskich ekosystemów rafowych mogą służyć za model zmian, zachodzących we współczesnych rafach, jednak model taki ma pewne ograniczenia (m. in. związane z różnymi grupami koralowców budujących rafy w dewonie i dziś, oraz różnicami w ich ekologii). Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie Scientific Reports.
Publikacja:
Bridge, T. C., Baird, A. H., Pandolfi, J. M., McWilliam, M. J., & Zapalski, M. K. (2022). Functional consequences of Palaeozoic reef collapse. Scientific Reports 12, 1386. https://doi.org/10.1038/s41598-022-05154-6
Can Devonian extinction help us understand threats to coral reefs?
Reef ecosystems are so-called “hotspots” of biodiversity – ecosystems where species diversity is unusually high. The largest reef ecosystems in the Earth’s history developed during the Devonian period (419-359 millions of years ago). A multistage extinction at the end of Devonian caused the demise of these huge reefs.
Studies to date concentrated on appearance and disappearance of species, which is how the great mass extinctions were identified. Professor Mikołaj Zapalski (Faculty of Geology, University of Warsaw) together with Australian-American team led by Dr. Tom Bridge (Museum of Tropical Queensland and James Cook University, with Prof. Andrew H. Baird (JCU), Prof. John Pandolfi (Univ, Queensland) and Dr. Michael McWilliam(Univ. of Hawaii) analysed Devonian corals focusing on their anatomical features, trying to find out not only what species but what kind of forms survived the extinctions.
In modern corals, the ability to form reefs is linked to their symbiosis with unicellular algae. Coral bleaching is the primary threat facing modern reefs, and is caused by an increase of seawater temperature, which results in the corals expelling their algal symbionts. As a consequence, the abundance of corals on reefs worldwide is diminishing rapidly, which is troubling because corals are the key ‘ecosystem’ engineers on tropical reefs – like the trees in a forest.
Symbiotic corals show particular anatomical features that distinguish them from non-symbiotic forms, and these characters have been used to show that many Devonian corals probably possessed symbiotic algae. The research by the Australian-American-Polish team demonstrated that multistage extinctions in the Devonian affected mostly symbiotic-like forms. In addition, the scientists have shown that Palaeozoic corals did not regain their reef building ability for the next 150 millions of years, until modern corals arised in the Triassic. This finding highlights the important long-term consequences of the loss of photosymbiosis in corals for reef ecosystems – a message that is prescient given the threats facing reefs today. Observations on the causes and consequences of these temperature-driven extinctions may serve as a model of changes in today’s reefs (such a model, however, has limitations, e.g., because Devonian corals were different from modern reef-building forms). The study has been published in Scientific Reports.
Paper:
Bridge, T. C., Baird, A. H., Pandolfi, J. M., McWilliam, M. J., & Zapalski, M. K. (2022). Functional consequences of Palaeozoic reef collapse. Scientific Reports 12, 1386. https://doi.org/10.1038/s41598-022-05154-6
Photo. 1. A Devonian coral from the Holy Cross Mountains, photo, M. Zapalski
Photo. 2. On the Great Barrier Reef, Australia, photo. M. Zapalski