W tym artykule chcę całościowo opisać kwestię wzrostu koralowców. Najpierw skupię się na omówieniu, na czym polega wzrost koralowców ogółem oraz jakie czynniki są kluczowe dla tego procesu. Przedstawię też wskazówki, które pozwolą Ci odpowiednio zadbać o przyrost tkanki u korali.  

Mam nadzieję, że uznasz ten artykuł za pomocny.

Od czego zależy wzrost koralowców?

Wyróżniamy trzy główne procesy fizjologiczne, jakie mają znaczący wpływ na wzrost koralowców: fotosynteza, heterotroficzne odżywianie (cudzożywność) i kalcyfikacja. Przejdźmy więc do omówienia każdego z nich. 

Wzrost koralowców a fotosynteza

Koralowce, które zawierają w swoich tkankach glony symbiotyczne, mogą pobierać główną część swoich zasobów energetycznych z procesu fotosyntezy. Glony te, nazywane zooksantellami, wykorzystują energię świetlną do wytwarzania związków organicznych z dwutlenku węgla i wody. W ramach symbiozy koralowce zapewniają glonom schronienie oraz składniki odżywcze, a w zamian glony przekazują im znaczną ilość związków organicznych, w tym cukrów i aminokwasów.

W procesie fotosyntezy, glony produkują również tlen, który umożliwia im oddychanie. Koralowce pobierają tlen poprzez dyfuzję, polegającą na naturalnym ruchu cząsteczek z miejsca o większym do miejsca o mniejszym stężeniu. Koralowce są też w stanie pobierać tlen z wody, poprzez tkankę gębową, znajdującą się na polipach (mezogleę). Mezoglea transportuje tlen z polipów do innych części koralowca, w tym do tkanki kostnej, gdzie jest wykorzystywany do oddychania i metabolizmu.

Wzrost i funkcjonowanie koralowców jest zależne od dostępności tlenu. W niskotlenowych warunkach, koralowce mogą mieć trudności z przetrwaniem i rozmnażaniem się. W niektórych przypadkach, gdy poziom tlenu jest zbyt niski, koralowce są w stanie przejść na funkcjonowanie beztlenowe, co prowadzi do produkcji szkodliwych związków chemicznych, a nawet do ich obumarcia.

Ponieważ proces fotosyntezy dostarcza energii oraz tlenu, jest on kluczowy dla wzrostu koralowców.

Co wpływa na sprawność fotosyntezy u koralowców?

Wydajność fotosyntezy u koralowców zależy od kilku czynników, takich jak: jakość światła, stężenie dwutlenku węgla (CO₂), ilość i rodzaj zooksantelli, oraz obecność chlorofilu, który znajduje się w symbiotycznych glonach.

Jakość światła – koralowce, żyjące w płytkich wodach morskich, gdzie jest dużo światła, mają zwykle więcej zooksantelli w swoich tkankach i osiągają wyższą wydajność fotosyntezy niż te, żyjące w głębszych wodach.

Obecność chlorofilu – chlorofil jest kluczowym pigmentem fotosyntetycznym, który absorbuje światło i przekształca je w energię chemiczną, potrzebną do fotosyntezy.

Stężenie dwutlenku węgla – niskie stężenie CO₂ może ograniczać wydajność fotosyntezy, co z kolei czasem prowadzi do spadku wzrostu koralowców.

Ilość i rodzaj zooksantelli – istnieje wiele różnych typów tych organizmów, a każdy z nich różni się wrażliwością na warunki. Optymalne warunki dla jednego typu zooksantelli mogą nie być odpowiednie dla innego, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności fotosyntezy i wzrostu koralowców.

Heterotroficzne odżywianie się koralowców (cudzożywność)

W okolicach raf koralowych, czy w akwariach ze słabym oświetleniem, promieniowanie, docierające do korali, może być ograniczone, a co za tym idzie, może wpływać na ich zdolność do przeprowadzania fotosyntezy i pozyskiwania energii. W takich przypadkach, koralowce mogą zwiększyć swoją aktywność heterotroficzną, czyli pobieranie pokarmu z otaczającego środowiska, w celu uzupełnienia swoich zasobów energetycznych.

Heterotroficzne odżywianie się koralowców polega na pobieraniu substancji organicznych z otaczającego środowiska, zwykle przez filtrację wody. Koralowce mogą pobierać pokarm w postaci zooplanktonu, detrytusu, fitoplanktonu, bakterii i innych małych organizmów. Istnieją także koralowce drapieżne, które polują na mniejsze organizmy, takie jak małe ryby i skorupiaki.

Jednakże, wśród koralowców heterotroficzne odżywianie się zwykle stanowi tylko niewielki procent ich całkowitej diety. Koralowce są w większości fotosyntetyczne, co oznacza, że produkują swoją energię dzięki fotosyntezie prowadzonej przez wymienione już symbiotyczne glony z rodzaju zooksantelle. Heterotroficzne odżywianie się stanowi dla koralowców uzupełnienie ich diety i pomaga w utrzymaniu ich zdrowia i wzrostu.

Co wpływa na sprawność procesu heterotroficznego odżywiania (czyli cudzożywność) u koralowców?

Skuteczność procesu heterotroficznego odżywiania koralowców może wynikać z wielu czynników. Poniżej wymieniam kilka z nich:

1. Dostępność pożywienia w wodzie w akwarium – brak lub zbyt niskie stężenie pożywienia w wodzie może ograniczyć zdolność koralowców do pobierania pokarmu.
2. Typ i ilość pożywienia – koralowce preferują pożywienie w postaci planktonu i detrytusu, jednak mogą pobierać także większe cząstki pokarmowe, takie jak ryby i skorupiaki (w zależności od typu koralowca).
3. Czas trwania ekspozycji na pożywienie – zbyt krótki czas ekspozycji na pożywienie może uniemożliwić koralowcom pobranie wystarczającej ilości pokarmu.
4. Temperatura wody – wysokie temperatury mogą zwiększyć tempo trawienia pokarmu, ale jednocześnie mogą powodować uszkodzenia wewnętrzne w organizmie koralowca. Zalecana temperatura to 24-27 °C (72 – 80 °F).
5. Obecność substancji toksycznych – obecność substancji toksycznych w wodzie może zahamować zdolność koralowców do pobierania i trawienia pożywienia, to samo dotyczy zabrudzeń w wodzie lub przedawkowań.
6. Niedobór tlenu – niskie stężenie tlenu w wodzie może zahamować zdolność koralowców do pobierania i trawienia pożywienia poprzez zwolnienie ich metabolizmu.
   
   

Kalcyfikacja to trzeci z ważnych procesów, odpowiadających za wzrost. Polega ona na deponowaniu jonów wapnia (Ca²⁺) i jonów wodorowęglanowych (HCO₃^–) na organicznej matrycy, która jest tworzona przez koralowce. 

Proces kalcyfikacji zależy m.in. od takich czynników jak obecność odpowiednich enzymów, bakterii i glonów symbiotycznych. 

Przyjrzymy się teraz kluczowym obszarom kalcyfikacji.

Enzymy wpływające na proces kalcyfikacji

Enzymy odgrywają ważną rolę w procesie wytwarzania wapniowego szkieletu, ponieważ kontrolują tempo wydzielania i depozycji wapnia oraz kontrolują wewnętrzne pH komórek koralowca.

Jednym z najważniejszych enzymów zaangażowanych w kalcyfikację jest karbohydraza. Ten enzym katalizuje reakcję między dwutlenkiem węgla (CO₂) a wodą, co prowadzi do powstania jonów wodorowęglanowych (HCO₃^–) i jonów wodorowych (H⁺). Jon wodorowy jest wydalany na zewnątrz komórki, co zmniejsza jej kwasowość wewnętrzną, prowadząc do budowy szkieletu.

Innym ważnym enzymem jest ATP-aza. Ten enzym katalizuje reakcję, która prowadzi do rozpadu cząsteczki ATP, co prowadzi do wytworzenia energii potrzebnej do transportu jonów wapnia do wnętrza komórki, gdzie jest on wykorzystywany do kalcyfikacji.

Ponadto, koralowce zawierają enzymy, które kontrolują pH wewnątrz komórek. Przykładem takiego enzymu jest Na⁺/H⁺ wymiennik, który pomaga utrzymać stałe pH w komórce.

Wszystkie te enzymy są kluczowe dla skutecznego procesu kalcyfikacji. Zmiany w ich funkcjonowaniu, spowodowane na przykład zmianami pH lub temperatury, mogą prowadzić do osłabienia procesu kalcyfikacji i wpłynąć na tempo wzrostu koralowców.

Bakterie wpływające na proces kalcyfikacji

Proces kalcyfikacji u koralowców zależy nie tylko od obecności odpowiednich enzymów, ale także od interakcji z mikroorganizmami, w tym z bakteriami. Bakterie te, znane jako bakterie endosymbiotyczne, mogą wpływać na kalcyfikację koralowców na kilka sposobów.

Po pierwsze, bakterie endosymbiotyczne mogą pomagać w dostarczaniu wapnia do koralowców poprzez procesy biologiczne, takie jak mineralizacja lub rozkład materii organicznej. Na przykład bakterie mogą wydzielać enzymy, które rozkładają materię organiczną w pobliżu koralowca, uwalniając wapń z jego składników. W ten sposób, bakterie mogą pomóc w zwiększeniu stężenia wapnia w wodzie, co przyczynia się do tworzenia wapiennych szkieletów u koralowców.

Po drugie, niektóre bakterie endosymbiotyczne mogą produkować związki organiczne, jak np. kwas octowy, które koralowce wykorzystują do wytwarzania wapiennych szkieletów. 

Wreszcie, bakterie endosymbiotyczne mogą pomagać w neutralizowaniu kwasów wodorowych, wytwarzanych podczas procesów metabolicznych koralowców. Kwasowość może zmniejszać stężenie wapnia w wodzie, co utrudnia proces kalcyfikacji. Bakterie, które neutralizują kwaśne środowisko, mogą pomóc utrzymać odpowiednie pH dla procesów kalcyfikacji.

W sumie, bakterie endosymbiotyczne mogą odgrywać ważną rolę w procesie kalcyfikacji u koralowców poprzez dostarczanie wapnia, produkcję związków organicznych oraz neutralizowanie kwaśnego środowiska. Jednak dokładny mechanizm i rola tych bakterii w kalcyfikacji koralowców są wciąż badane.

Fotosynteza, a proces kalcyfikacji

U koralowców, które posiadają glony zooksantelle, proces kalcyfikacji jest związany z fotosyntezą, ponieważ szkielety koralowców są tworzone z węglanu wapnia (CaCO₃), który jest produktem ubocznym fotosyntezy glonów.

Podczas fotosyntezy, glony pobierają z wody morskiej dwutlenek węgla (CO₂) oraz wodę (H₂O) i przetwarzają je w procesie fotosyntezy na cukry i tlen (O₂). W procesie fotosyntezy powstaje również wodorowęglan (HCO₃^–), który jest transportowany z glonów do koralowca. W koralowcu wodorowęglan reaguje z jonami wapnia, tworząc węglan wapnia (CaCO₃), który jest deponowany w organicznej matrycy koralowca, tworząc szkielety koralowca.

Proces kalcyfikacji jest bardzo ważny dla koralowców, ponieważ pozwala im na tworzenie twardych szkieletów, które stanowią podstawę ich struktury i umożliwiają im przetrwanie w warunkach ciągłych zmian środowiska. Jednakże proces kalcyfikacji jest również bardzo wrażliwy na zmiany środowiskowe, takie jak zmiany pH czy temperatury wody morskiej, co może prowadzić do zaburzeń w procesie kalcyfikacji i wpłynąć negatywnie na rozwój koralowców.

Co wpływa na skuteczność procesu kalcyfikacji u koralowców?

Skuteczność procesu kalcyfikacji, czyli tworzenia wapiennych szkieletów u koralowców, zależy od wielu czynników. A oto kilka z nich:

1. Dostępność jonów wapnia i wodorowęglanowych – koralowce potrzebują wapnia (Ca²⁺) i wodorowęglanów (HCO₃^–) do budowy swojego szkieletu. Brak któregokolwiek z tych jonów może ograniczyć proces kalcyfikacji.
2. pH wody – wysokie pH sprzyja procesowi kalcyfikacji, ponieważ ułatwia rozpuszczanie jonów wapnia i jonów wodorowęglanowych w wodzie. Z kolei niskie pH może wpływać negatywnie, ponieważ może prowadzić do rozpuszczania się szkieletu koralowca. Zalecene pH w wodzie morskiej to 8.1-8.4.
3. Temperatura wody – wysokie temperatury sprzyjają kalcyfikacji, ponieważ zwiększają szybkość reakcji chemicznych potrzebnych do budowy szkieletu. Zbyt wysokie temperatury mogą prowadzić do bielenia i osłabienia koralowców, co może ograniczyć ich zdolność do kalcyfikacji. Zalecana temperatura to 24-27 °C / 72 – 80 °F
4. Dostępność substancji odżywczych – koralowce potrzebują odpowiedniej ilości substancji odżywczych, takich jak aminokwasy, cukry i tłuszcze, do produkcji białek i innych związków organicznych, które stanowią żywą matrycę szkieletu.
5. Dostępność światła – koralowce odżywiają się poprzez fotosyntezę, pochodzącą z ich symbiotycznych glonów, które dostarczają energii. Dlatego warto zadbać o odpowiednią jakość światła.
6. Przepływ wody – przepływ wody jest ważnym czynnikiem, wpływającym na skuteczność kalcyfikacji. Właściwy przepływ wody umożliwia dostarczanie składników odżywczych i wapnia do koralowców oraz usuwanie produkowanych przez nie odpadów. Zbyt słaby przepływ może powodować gromadzenie się szkodliwych substancji, takich jak amoniak i dwutlenek węgla, co może wpłynąć negatywnie na proces kalcyfikacji.

Podsumowanie

W artykule opisałem procesy, jakie mają wpływ na wzrost koralowca oraz co wpływa na ich skuteczność. Jak widać, koralowce do prawidłowego wzrostu potrzebują takich czynników jak wysokiej jakości światło, odpowiednia podaż pokarmu oraz odpowiedni poziom pierwiastków chemicznych. Dodatkowo należy zadbać o stabilność środowiska, odpowiedni poziom temperatury, pH oraz prawidłową cyrkulację wody w akwarium. W innych artykułach na ReefPedii znajdziesz kompleksowe informacje na temat odpowiedniego doboru światła oraz wskazówki, ułatwiające utrzymanie koralowców i zapewnienie warunków do ich odpowiedniego wzrostu. Zapraszamy do lektury! 

Już niebawem będziemy również mogli podjąć dyskusję w wątkach dedykowanych poszczególnym tematom na platformie Social Reef.