Прикосновения к кораллам, остатки солнцезащитного крема и воздействие осадка

Анатомия контакта дайвера с кораллами

Основополагающее исследование, количественно оценивающее контакт рекреационных дайверов с коралловыми рифами, было опубликовано в журнале *Biological Conservation* в 1997 году Медио и др. [1]. Работая на участках в северной части Красного моря, исследователи проводили систематические подводные наблюдения за группами дайверов с пре-дайв экологическими брифингами и без них, регистрируя каждое событие физического контакта на дайвера за погружение. Дайверы без брифинга совершали в среднем 1,3 контакта в минуту с субстратом рифа; дайверы с брифингом снизили это число до 0,3 контакта в минуту — в четыре раза. Исследование установило два вывода, которые остаются центральными для управления рифами: во-первых, что брифинги доказано работают; во-вторых, что даже опытные, добронамеренные дайверы в группе без брифинга часто контактировали, что предполагает, что осведомленность, а не техническое мастерство, является ограничивающим фактором. Последующая работа Лина [2] на более широком диапазоне участков подтвердила, что большинство контактов дайверов являются непреднамеренными — проблемы с плавучестью, задевание снаряжением, реакция на течение — а не преднамеренными прикосновениями, подчеркивая, что обучение плавучести и управление небольшими группами (а не только вывески) являются наиболее эффективными мерами.

Что на самом деле делает контакт с колонией кораллов

На клеточном уровне физический контакт с колонией коралла вызывает немедленную реакцию втягивания полипа и нарушает приповерхностный слизистый слой — первую линию защиты от патогенов, осадочных отложений и высыхания. Ли и др. [8] измерили физиологические маркеры стресса у *Acropora hyacinthus* и *Porites cylindrica*, подвергнутых имитации неправильного дайверского контакта (контакт ластами, контакт коленом и задевание снаряжением), и обнаружили повышенную экспрессию белка теплового шока (HSP70), сниженную фотосинтетическую эффективность эндосимбиотических зооксантелл (измеряемую как Fv/Fm) и повышенные темпы некроза тканей в точках контакта в течение 24–48 часов после одного контактного события. Повторные контакты с одной и той же колонией в течение дайв-сезона приводили к кумулятивной потере тканей и повышенной восприимчивости к бактериальным инфекциям. Реакция *Porites* была заметно более серьезной — несмотря на репутацию этого рода как выносливого — чем у *Acropora*, возможно, потому, что его более плотная скелетная структура делает регенерацию тканей более метаболически затратной.

Слизистый слой как индикатор

Приповерхностный слизистый слой кораллов (SML) теперь признан интегративным индикатором стресса кораллов — его количество, состав и антимикробная активность изменяются в ответ на физические, термические и химические стрессоры. Браун и др. [9] продемонстрировали, что термический стресс, вызывающий нарушение фотосимбионтов (обесцвечивание), одновременно изменяет состав SML, снижая его антимикробную эффективность и делая колонии более восприимчивыми к оппортунистическим бактериальным инфекциям. Следствием для дайвинга является то, что кораллы, уже испытывающие стресс из-за повышенной температуры морской воды — что все чаще встречается в тропических рифовых системах при изменении климата — вероятно, более уязвимы к контакту с дайверами, чем те же кораллы в нормальных термических условиях. Физиологические резервы, используемые для поддержания SML, берутся из фотосинтата, производимого зооксантеллами; когда эти зооксантеллы уже скомпрометированы обесцвечиванием, способность буферизовать дополнительное физическое воздействие снижается.

Повторное взмучивание осадка: невидимое воздействие

В отличие от прямого физического контакта, повторное взмучивание осадка от взмахов ластами невидимо в данный момент — дайверы редко видят шлейф мелких частиц, которые их ласты поднимают, пока он уже не распространился по рифу и не начал оседать на кораллах ниже по склону. Джонс и др. [10] провели систематический обзор экспериментальных исследований влияния осадка на кораллы, обобщив 86 работ, и обнаружили consistente доказательства того, что даже кратковременное (от часов до дней) воздействие повторно взвешенного мелкого осадка вызывало снижение фотосинтетически активного излучения, достигающего зооксантелл, увеличение затрат энергии на отторжение осадка с помощью слизи и повышенные показатели частичной смертности — особенно у ветвистых *Acropora* и инкрустирующих *Porites*. Размер зерна и органическое содержание осадка имеют значение: мелкие, богатые органикой частицы из нарушенного субстрата рифовой отмели более вредны, чем более крупные, менее органические материалы. На интенсивно посещаемых дайв-сайтах хроническое низкоуровневое повторное взмучивание от сотен прохождений дайверов в день создает постоянно мутную придонную среду, которая подавляет фотосинтез кораллов хронически и диффузно, что трудно приписать какому-либо отдельному дайверу или погружению — но объясняется совокупной популяцией дайверов.

Загрязнение солнцезащитными средствами: от туризма к токсикологии

Токсикологические дебаты вокруг солнцезащитных средств и коралловых рифов достигли нового уровня механистической ясности в 2022 году, когда Вукович и др. [3] опубликовали в *Science* первое подробное описание фототоксического механизма оксибензона на клеточном уровне. Используя морской анемон (*Exaiptasia diaphana*) в качестве модели коралла, исследователи продемонстрировали, что клетки кораллов ферментативно преобразуют оксибензон — широко используемый органический УФ-фильтр (бензофенон-3) — в конъюгаты глюкозида оксибензона, которые накапливаются в тканях кораллов. Под УФ-светом эти конъюгаты подвергаются фотолизу с образованием реактивных видов, вызывающих повреждение ДНК, нарушение митоза и гибель клеток. Критически важно, что токсичность зависела от света: оксибензон в темноте был значительно менее вреден, чем оксибензон под солнечным светом, что объясняет, почему более ранние токсикологические исследования, проведенные при лабораторном освещении, могли недооценить его релевантную для рифов токсичность.

Ландшафт органических УФ-фильтров

Оксибензон далеко не одинок в литературе по токсикологии солнцезащитных средств. Фель и др. [4] протестировали панель ингредиентов солнцезащитных средств — включая УФ-фильтры, консерванты и ароматические соединения — на *Stylophora pistillata*, используя фотосинтетическую эффективность (Fv/Fm) и скорость обесцвечивания в качестве конечных точек, обнаружив, что множественные соединения в концентрациях, реалистичных для районов с высокой плотностью туристов, вызывали измеримый стресс у кораллов. Чжан и др. [5] задокументировали наличие и распределение семи органических УФ-фильтров — включая гомологи бензофенона, ЭМГХ и 4-МБК — в морской воде, осадке и тканях кораллов на участках в Южно-Китайском море, подтвердив биоаккумуляцию этих соединений в живых тканях кораллов. Совокупные доказательства указывают на необходимость предупредительного перехода к безопасным для рифов минеральным солнцезащитным средствам (оксид цинка, диоксид титана в не-наноформе) в условиях морского туризма, признавая, что эти соединения не являются полностью инертными, но обладают значительно более низкой острой токсичностью для кораллов.

Оксибензон поглощается клетками кораллов и превращается в фототоксичное соединение, которое активируется тем же солнечным светом, который необходим принимающему организму для фотосинтеза, создавая токсикологический механизм, идеально настроенный на максимальное воздействие на риф.

— Vuckovic D et al., Science, 2022 [3]

Нарастающая проблема: контакт, осадок и химия вместе

В реальном мире оживленного дайв-сайта эти три стрессора — контактное повреждение, повторное взмучивание осадка и химическое загрязнение — не действуют независимо друг от друга. Колония кораллов, получившая повреждение от контакта ласт во время погружения, теряет целостность слизи в месте раны; если затем на эту рану оседает взвешенный осадок, риск колонизации бактериями значительно возрастает, потому что SML уже скомпрометирован. Если та же колония находится в воде с фоновыми концентрациями оксибензона от купания туристов, дополнительный окислительный стресс от метаболитов солнцезащитных средств снижает энергетическую способность к восстановлению тканей. Хокинс и Робертс [6] задокументировали измеримые сокращения кораллового покрова и состава рыбного сообщества на интенсивно посещаемых карибских участках по сравнению с референсными участками — совокупный сигнал этих усугубляющих стрессоров за годы и десятилетия интенсивного использования. Политика подразумевает, что меры, направленные только на один стрессор, будут иметь ограниченную эффективность; комплексные программы управления окружающей средой дайверов, которые одновременно затрагивают плавучесть, выбор солнцезащитного крема, дисциплину ласт и размер группы, необходимы для значимой защиты рифов.

Обоснованные меры для дайв-операторов и дайверов

• Требуй проверку плавучести для всех неэкспертных дайверов перед рифовыми погружениями; проводи это в песчаной зоне вдали от коралловых структур
• Обязательно проводи предварительные экологические брифинги, касающиеся правил бесконтактного дайвинга, техники работы ластами, осведомленности об осадках и солнцезащитных кремах — дайверы с брифингом контактируют с рифами в четыре раза реже [1]
• Рекомендуй или требуй минеральные солнцезащитные кремы (оксид цинка, диоксид титана, не-нано) для всех гостей; предоставляй безопасные для рифов альтернативы в дайв-центре
• Ограничивай размер группы до 4-6 дайверов на гида для сложного рифового ландшафта; большие группы производят экспоненциально больше донных нарушений
• Ежегодно отслеживай состояние кораллов на загруженных станциях, используя постоянные фото-квадраты, и обучайте персонал распознавать контактные повреждения по сравнению с термическим обесцвечиванием
• Во время задокументированных событий обесцвечивания перенаправляй дайв-маршруты подальше от наиболее пострадавших районов и уменьшай взмучивание от ласт путем тщательного инструктажа по плавучести