Stoupající teplota: nebezpečí pro korálové útesy

Koráli v reakci na neúnosné vedro vypudili symbiotické prvoky zooxantely. I když jsou tito prvoci mikroskopičtí, jejich ztráta se nedá přehlédnout. Korál zcela změní barvu. Zbledne jako kdyby jej někdo ponořil do bělidla. A tak se pro toto poškození ujalo označení „vybělování korálů“. Ztráta zooxantel představuje pro korály těžkou ránu. Tito prvoci žijí uvnitř buněk korálů a vyrábějí živiny fotosyntézou. Korál je využívá a na oplátku nabízí zooxantelám dokonalý úkryt a přísun základních surovin. Když se moře ochladilo, začaly se zooxantely do buněk vybělených korálů vracet. Šlo jim to však velmi pomalu a často se stalo, že se do korálu dral jiný druh zooxantely, než jaký sídlil v jeho buňkách před vybělením. Vybělení většinou signalizuje počátek ještě děsivější katastrofy.

V Karibiku se během následujícího roku na korálech masově pomnožily choroboplodné bakterie. Ty nejzhoubnější patří k rodu Vibrio. Nemocný korál chřadne a nakonec uhyne. V nejhůře postižené oblasti Panenských ostrovů vymřela do dvou let po vybělení plná polovina všech korálů. Podobné masové hynutí korálů postihlo útesy Karibského moře už v roce 1997 a 1998. V Indickém oceánu bylo patrné v mimořádně teplých létech roku 1998 a 2002. Vybělování a následné vymírání se nevyhnulo ani Velkému bariérovému útesu při východním pobřeží Austrálie. Mechanismy, které se na masovém hynutí korálů v tropických mořích podepisují, zůstávají záhadou. Proč se mohou na korálech tak náhle rozmnožit bakterie vyvolávající choroby? A co jim dříve bránilo v rozmachu?

Velký bariérový útes (Great Barrier Reef) - největší korálový útes světa|foto: NASA, by MISR

Boj na povrchu korálu

Detailnější studie odhalily, že klíčem k celé záhadě je tenká vrstva slizu, který koráli vylučují na svém povrchu. Ta je velmi bohatá na živiny a skýtá útočiště početné a druhově pestré mikrobiální komunitě. Ve slizu je koncentrace mikrobů o několik řádů vyšší než v okolní vodě. Druhové složení a aktivita mikrobů obývajících povrchový sliz sehrávají rozhodující roli pro zdraví korálu. Mnohé z hodných bakterií žijících na povrchu korálů vyrábějí účinná antibiotika, jimiž drží původce chorob v uctivé vzdálenosti. U zdravého korálu pracuje jako továrna na léky 40% všech bakterií.

O povrch korálu zuří neustálý boj mezi ochrannými bakteriemi, jež jsou ve slizu doma, a původci chorob, kteří se do slizu snaží proniknout zvenčí. Je to jako dobývání obklíčeného města. Všude kolem v moři číhají smrtící vibria dokonale uzpůsobeno k tomu, aby se zachytila na slizu, který korál chrání. Jakmile vibrio na korálu „zakotví“, začne rozkládat pojivo mezi jeho buňkami a uvolňovat je z organismu. Je to jako kdyby rozpouštělo ve zdi maltu, která k sobě pojí cihly. Tak jako se rozsypává narušená zeď, rozpadá se i organismus nemocného korálu. Je to podobná „přetahovaná“, jaká se odehrává i v našich útrobách. Také tam brání více než tisícovka druhů „hodných“ bakterií průniku „zlých“ bakterií, jako je salmonella, listerie, kampylobakter a další původci závažných střevních onemocnění.

Krajkový korál Stylaster venustus|foto: Alberto Lindner/ NOAA

Když je korál vystaven silnému stresu, dojde v druhové skladbě jeho mikrobiálních podnájemníků k náhlé a dramatické změně. Bakterie, jež korál chránily, vyklízejí pozice a na jejich místo se derou původci chorob. Faktory, které jsou pro přesmyk ve složení mikrobů rozhodující, se vědcům nedařilo odhalit. Není divu. Samotný korálový útes je neuvěřitelně složitý. Na jednom hektaru korálového útesu můžou žít tři stovky různých druhů korálů, dvě stovky druhů řas a šest set druhů ryb. Mikrobi žijící na povrchu každého z korálů vytvářejí vlastní mikrokosmos, který je ještě mnohem pestřejší a navíc i neuvěřitelně proměnlivý. Při pátrání v tomto na první pohled chaotickém světě se není čeho chytit.

Nedávno si vědci pomohli počítačovým modelem, v kterém mohli prověřit desetitisíce různých scénářů pro vzájemné soužití korálu, ochranných mikrobů a bakterií způsobujících onemocnění. Výsledky zveřejněné v březnovém čísle prestižního vědeckého časopisu PLoS Biology jsou zajímavé a naznačují určité možnosti pro ochranu tropických korálů.

korálové útesy|foto: Hana Hikelová

Model neřeší konkrétní situace na jednotlivých druzích korálu, ale odhaluje základní, obecně platné zákonitosti, jimiž se řídí složení mikrobů ve vrstvičce slizu. Ukazuje se, že chladnější období roku jsou pro choroboplodné bakterie nepříznivá. Naopak, ochranným mikrobům nižší teploty svědčí. Za těchto podmínek si mikroskopičtí obránci korálu snadno udrží nad choroboplodnými mikroby převahu a korál je dokonale chráněn. S příchodem léta se moře prohřívá a choroboplodné bakterie se množí s větší intenzitou. Ochranní mikrobi se tak dostávají pod tlak, kterému odolávají jen díky produkci antibiotik. Zlí a hodní mikrobi se mohou ve vrstvičce slizu dokonce honit. Choroboplodná vibria se snaží přednostně kolonizovat místa, kde už produkce antibiotik poklesla. Obranné mikroorganismy mohou do takových lokalit migrovat a výpadek v produkci antibiotik nahradit. Korál balancuje na ostří břitvy.

Čím vyšší teplota, tím menší obranyschopnost

Pokud dojde k extrémnímu nárůstu teplot, produkce antibiotik poklesne a obrana korálu se rázem hroutí jako domeček z karet. Často stačí jen malý vzestup teplot a korál ovládnou choroboplodné bakterie. Návrat obranných mikrobů není vůbec jednoduchý. Mikroskopičtí původci chorob vytvářejí ve slizové vrstvě podmínky, jež ochráncům korálů nesvědčí. Mikrobiální podnájemníci korálu se nacházejí ve dvou zcela protikladných ale přitom stabilních konstelacích. Mikrobiální konstelace „na půl cesty“ je nestabilní. Situace tak trochu připomíná zavírací kapesní nůž se silným perem. Nemáme problém, když je buď zavřený anebo otevřený. V situaci, kdy je nůž otevřený jen napůl, nevíme, kdy čepel zaklapne nebo se vyklopí. Stabilita mikrobiálních populací vysvětluje, proč se složení mikrobů příhodné pro korál neobnoví, ani když se teploty moře kolem vrátí k normálu. Půl roku po zničující vlně veder, jež postihla v roce 2005 Karibik, se zdálo, že se někteří koráli pomalu vzpamatovávají. Detailnější analýzy však odhalily, že ve slizu na povrchu korálů stále není ani stopy po životadárných antibioticích ochranných mikrobů. K normálu se začaly poměry na povrchu korálů vracet, až když se moře extrémně ochladilo. To oslabilo choroboplodné bakterie natolik, že je ochranní mikrobi konečně dokázali vyhodit ze sedla.

Koráli|foto: Fotobanka stock.xchng

Momentálně čelí korály v Pacifiku další drsné zkoušce. Klimatický fenomén zvaný El Niňo hrozí kritickým vzestupem teplot v mnoha korálových mořích. Za současného stavu poznání nedokážeme ohřívání moře zabránit. Zcela jistě však můžeme korálům ulevit od stresové zátěže a pomoct jim k tomu, aby si udrželi ochranné mikroby. K silným stresorům patří kromě teploty i znečištění moří nebo bezohledný rybolov kolem korálových útesů. A tyhle faktory ve své moci máme.