До и после динозавров

Конечно, изучение ископаемых рифов требует особого оборудования. Среди него выделяется «рифовый молоток» (он же кувалда). Ведь рифовые породы очень прочны. Так тесно срослись при жизни организмы, обладавшие крепкими известковыми скелетами. Разглядывая срезы рифов, можно увидеть их древних создателей в прижизненном положении и взаимосвязи друг с другом.

Поскольку среди ученых нет единого мнения о том, что можно и что нельзя называть рифом, в рифовой науке сложились свои мифы.

Миф об одинаковом рифе

На первый взгляд с определением рифа все казалось ясно: волнолом, созданный прижизненным срастанием коралловых скелетов. Поэтому многие вымершие организмы, замеченные в рифостроении, считались кораллами. Так называли строматопорат и хететид. Но в последние годы выяснилось, что были они губками.

Ископаемые рифы не похожи на современные. Но и современные рифы отличаются друг от друга. Карибские рифы Атлантики и рифы западной части Тихого океана, включая Большой Барьерный, устроены по-разному. Тихоокеанские рифы возвышаются в прозрачных, легко проницаемых для солнечных лучей водах. Даровая внешняя энергия используется рифостроителями, причем не только водорослями и бактериями, но и кораллами, и губками, и двустворками. Эти животные содержат в своих тканях симбионтных водорослей — динофлагеллят-зооксантелл.

Зооксантелла по-гречески значит «рыжее животное». Окраска пигмента зооксантеллы ( греч.«рыжее животное») имеет золотисто-оранжевый оттенок, а с помощью жгутиков она передвигается, как настоящее животное. Зооксантеллы не только обеспечивают своих хозяев сносным питанием, но и ускоряют у них обызвествление скелета. Водоросль поглощает углекислый газ и повышает в клетке кораллового полипа содержание ионов гидрокарбоната. Осаждая лишние ионы в виде нерастворимого карбоната кальция, полип строит скелет. На свету коралл растет в 14 раз быстрее, чем в темноте. (Слишком медленный рост ругоз исключает присутствие в их тканях водорослей-сожителей.)

Светолюбивые рифы сосредоточены в тропиках, где освещенность не меняется от сезона к сезону. Стремясь к солнцу, то есть к поверхности океана, они становятся волноломами.

Коралловые скелеты привлекают всевозможных обрастателей, особенно кораллиновых водорослей. Водоросли скрепляют каркас, делая рифы более устойчивыми к ударам волн. Но они же затеняют фотосимбионтов, и коралл может зачахнуть. Чтобы этого не случилось, на коралловых рифах существуют откусыватели и выедатели. Первые скусывают отдельные веточки, покрытые обрастателями (рыбы-попугаи и рыбы-хирурги, названные так за необычные ротики). Вторые выгрызают целые дорожки (морские ежи). Конечно, увлекшись, и те и другие могут сглодать весь риф, включая рифостроителей. Поэтому над ними поставлен многоступенчатый контрольный аппарат из хищников (костные и хрящевые рыбы). Такое устройство придает системе устойчивость. Ведь если крупные хищники не будут следить за мелкими, те увлекутся и сожрут всех откусывателей и выедателей. Риф покроется обрастателями. Фотосинтез и рост рифа замедлятся, и разрушители (их всегда хватает) доведут всю систему до известного конца.

Карибские рифы выживают в не столь прозрачных морях, как тихоокеанские. Мутит воду растительный и бактериальный планктон (микроскопические организмы, которые по воле волн и течений плавают у поверхности). Планктон процветает, а еще хуже (для рифа), если «цветет», когда вода насыщена питательными веществами. В отличие от человека, цветущий вид которого сулит ему долгую жизнь, цветущий водоем несет гибель многим обитателям. Планктон затмевает солнце тем организмам, которые живут на дне, и они уже не могут целиком полагаться на солнечную энергию. Поэтому на карибских рифах больше фильтраторов-губок. Менее заметны обрастатели, сами нуждающиеся в солнечном свете. Риф более доступен разрушителям.

В совсем мутных водах, таких как у берегов Флориды, фотосимбионтные кораллы полностью исключены из рифостроения, так как приток питательных веществ тормозит обызвествление. Здесь рифы образуются губками и червями-трубкожилами.

Но самые неестественные «рифы» образуются на суше. Мох туфовый дидимон ( греч.«двоякий») повисает на скалах под водопадами. Из падающих на него струй мох и живущая с ним разножгутиковая водоросль выбирают ионы гидрокарбоната. Дерновинки мха постепенно покрываются известковыми слоями. За три тысячи лет так нарастает скала под 20 м высотой. Чем не риф?

Очень маленький миф о единстве формы и содержания

Долгое время полагали, что в бурунной верхней зоне рифа живут прочные куполовидные и тарельчатые виды. Наоборот, кажущиеся хрупкими ветвистые кораллы должны располагаться поглубже. На самом деле зависимость практически обратная. Просто у тарельчатых форм соотношение площади и объема тела таково, что фотосимбионтов в теле помещается достаточно для восприятия ослабленного светового потока. Да и механическая сопротивляемость наиболее распространенных ветвистых видов превышает таковую у тарельчатых. (Если расшалившаяся волна швырнет на тонкие коралловые веточки, то им ничего не будет. Вот собственных ребер можно недосчитаться. Только рыба-хирург, оправдывая свое название, подплывет полюбопытствовать, что случилось. Словно не она только что завлекла вас в бурунную зону вместе с фотокамерой, которая, конечно, завалилась в самую узкую рифовую нишу. И попробуй ее теперь извлечь из-под шипастых плавников недовольной скорпены.)

Форма каждого вида закреплена генетически. И ничего тут уже не поделаешь.

Миф о рифостроении

В разрушении рифы нуждаются не меньше, чем в созидании. Круговерть тропических ураганов, вздымая штормовые волны, легко выламывает ветви. Пластины кораллов разлетаются по окрестностям. Но рифу от этого только лучше. Многие из коралловых обломков закрепляются на новом месте и «прорастают». Риф расширяется.

Чтобы риф легко ломался, его одолевают многочисленные разрушители-сверлильщики. Долбят риф они с разными целями. Улитки добираются до свой жертвы, попытавшейся закрыться на замок в раковине. Бактерии и грибы выедают органические оболочки, окутывающие отдельные кристаллики, из которых состоит любой скелет. Водоросли и губки, наоборот, обретают защиту, углубившись в чей-нибудь известковый дом. Истинный хозяин скелета может при этом ничего не чувствовать, как в постели с ленивыми клопами. Однако при подселении ядовитых губок можно или полностью потерять покой, или приобрести его навечно.

Некоторые глубоководные рифы представляют собой иловые холмы, но рост холмов определяют не кораллы, а сверляшие губки, поставляющие мелкие частицы известняка.

Камнеточцы превращают в труху рифы и любые подводные сооружения, построенные с применением извести. Губки отвечают за 90 % дырок, добывая до 22 кг песка из кубического метра известняка в год. Причем сами губочные ходы не превышают в поперечнике одного — пяти миллиметров. Сверление губок является сложным действием с привлечением различных органических соединений. Одни из них поддерживают высокое содержание ионов водорода и тем самым переводят известняк в раствор. Другие растравливают органическую составляющую скелета. Наконец отдельные частично растворенные кристаллики расшатываются клетками губок, вынимаются и выносятся прочь. Кусочки известняка по форме напоминают отщепы, оставленные древним человеком при производстве каменных орудий. (По их находкам можно догадаться о присутствии человека, даже если нет ни остатков орудий, ни человеческих костей.) Губковые отщепы сохранились в ходах 500-миллионолетней давности, хотя от самих сверлильщиков, конечно, ничего не осталось. С тех пор губки стали главными разрушителями рифов.

Совсем крошечный миф о коралловом рифе

Рифы существовали задолго до первых животных. Их воздвигли уже известные по предыдущим главам строматолитовые сообщества и обызвествленные губки. Поделив историю рифов на периоды по основным рифостроителям, начиная с протерозоя, получаем такую цепочку: строматолиты — губки — строматолиты — губки — кораллы — строматолиты — губки — строматолиты — губки — кораллы — рудисты — кораллы. Возможно, что такая череда отражает изменения в состоянии океана: относительно прозрачные и «голодные» воды, населенные кораллами, и более мутные продуктивные воды, предпочитаемые губками или двустворками (рудисты). Строматолитовые рифы возводились тогда, когда не было других рифостроителей. Интересно, что крупнейшие морские хищники, существование которых требует определенной соподчиненности в хищнических отношениях, были современниками коралловых рифов. В конце ордовикского — девонском периоде это были огромные головоногие моллюски и пластинокожие рыбы, в мезозойскую эру — морские ящеры, в кайнозойскую эру — костные и особенно хрящевые рыбы (акулы).

Золотые рыбки

Началось все, конечно, в раннекембрийскую эпоху. Хайкоуихтис, или «рыбка из Хайкоу», была найдена, как можно догадаться, в нижнекембрийских отложениях Китая. Первый шаг (или гребок?), давший начало позвоночным (они же хордовые), был сделан: у хайкоуихтиса была глотка с жаберными щелями, плавники и мускулы, собранные в блоки. Но главное — у этой «рыбки» длиной в 2,5 см была хорда.

Опора в виде хорды, преобразившейся в позвоночный столб, и жабры предопределили стремительный успех хордовых. Жаберное дыхание обеспечивает поступление кислорода, достаточное для одновременного поддержания высоких скоростей движения и обмена веществ. Хищные костные рыбы не испытывают серьезных затруднений, преследуя добычу, а акулы почти всю жизнь проводят в непрерывном поиске.