Ученые из Океанографического института Скриппса (Калифорнийский университет в Сан-Диего) создали микроскоп, который позволяет заглянуть в скрытые процессы, поддерживающие жизнь кораллов.

Новый прибор — Benthic Underwater Microscope imaging PAM (BUMP) — использует метод импульсной модуляции света (PAM), чтобы в мельчайших деталях рассмотреть, как происходит фотосинтез в кораллах. Раньше это было невозможно.

Фотосинтез — процесс, при котором растения и некоторые микроорганизмы (например, водоросли в кораллах) превращают солнечный свет, углекислый газ и воду в кислород и питательные вещества. Без него жизнь на Земле была бы невозможна.

В исследовании, опубликованном в журнале Methods in Ecology and Evolution, ученые объясняют, как BUMP помогает изучать здоровье кораллов прямо в их естественной среде.

Это важный шаг в понимании причин обесцвечивания — процесса, при котором кораллы теряют симбиотические водоросли и гибнут.

Прибор разработали в лаборатории подводной визуализации Джаффе при поддержке Национального научного фонда США.

Он уже позволил увидеть, как микроскопические водоросли внутри кораллов участвуют в фотосинтезе.

Это огромный прорыв, — говорит Ор Бен-Цви, ведущий автор исследования. — Кораллы стремительно исчезают, и теперь у нас есть инструмент, который помогает понять, почему они обесцвечиваются.

Кораллы не могут фотосинтезировать сами — за них это делают водоросли-симбионты размером в десятую долю человеческого волоса. Они производят кислород и питательные вещества, необходимые для роста рифов. Но если вода становится слишком теплой или загрязненной, кораллы изгоняют водоросли, бледнеют и погибают.

BUMP — усовершенствованная версия подводного микроскопа, созданного в 2016 году. Он компактный, работает от батареи и управляется сенсорным экраном. С его помощью можно не только рассмотреть кораллы в высоком разрешении, но и измерить эффективность фотосинтеза.

Ученые уже испытали прибор на рифах Гавайев, Красного моря и атолла Пальмира. Бен-Цви заметила, что кораллы постоянно меняют форму — например, резко сжимают щупальца, когда пытаются поймать частицу в воде.

Это как будто мы видим их пульс, — говорит она. — Раньше для таких наблюдений приходилось извлекать кораллы из воды, теперь мы изучаем их, не вмешиваясь в природные процессы.

Данные с микроскопа помогут предсказывать, как кораллы отреагируют на изменения климата, и искать способы их защиты. Кроме того, прибор можно использовать для исследования других морских организмов — например, молодых водорослей.

Этот микроскоп — не просто научная игрушка. Он дает три ключевых преимущества:

• Ранняя диагностика — можно заметить признаки стресса у кораллов до того, как они начнут гибнуть.
• Неинвазивность — не нужно разрушать рифы для исследований.
• Применимость к другим видам — метод подойдет для изучения водорослей, планктона и даже искусственных рифов.

В перспективе это поможет разработать стратегии спасения коралловых рифов, которые поддерживают 25% морской жизни.

Главный минус — ограниченная масштабируемость. Микроскоп позволяет изучать лишь небольшие участки, а рифы — это огромные экосистемы. Кроме того, прибор требует работы аквалангистов, что усложняет исследования на больших глубинах.

Ранее ученые выяснили, как создавались первые рифы в океане.