Růst korálových útesů

Ariel A. Roth

(Z www.grisda.org přeložil M. T. – 08/2011, vyšlo na stránkách Institut pro výzkum v geologických vědách.)

Za klidné měsíčné noci roku 1890 plul britskoindický parník Quetta Torresovým průlivem blízko Thursday Island (Ostrov Čtvrtek) u severní Austrálie. Zmíněný průliv se nalézá na severním konci Velkého korálového útesu, největšího komplexu korálových útesů na světě. Náhle zavadila loď o ostrou špičku útesu, která jí rozervala dvě třetiny dna, a během tří minut se potopila. V důsledku tohohle nečekaného setkání tak zahynula skoro polovina z 293 cestujících parníku. Průliv byl v letech 1802 až 1860 pečlivě zmapován, a v místech, kde loď ztroskotala, se žádný útes správně neměl nacházet. Někteří si kladli otázku (např. Ladd 1961), zda bylo možné, aby útes od posledního měření hloubky do roku 1890 rostl dost rychle na to, aby způsobil tuhle tragédii.

Otázka tempa růstu korálových útesů vzbuzuje značný zájem, nejen proto, že náraz do útesu může vést ke ztroskotání lodi, nýbrž kvůli stanovení doby, za kterou tyhle rozsáhlé struktury vzniknou. Řada nezodpovězených otázek ohledně pomalého tempa poklesu a vzestupu vodní hladiny a velkých rychlostí nutných k zaplavení útesu (např. Schlager 1979) nedává vědcům spát. Někteří z nich si také kladou otázku, zda tyhle obří struktury mohly vyrůst za oněch pár tisíc let, po která podle Bible existuje život na zemi. Zdá se však, že s australským Velkým korálovým útesem nebudou v tomto ohledu žádné problémy. Je sice přes 2000 km dlouhý a sahá do vzdálenosti 320 km od pobřeží, vrty v něm provedené narazily však v hloubce necelých 200 metrů (Stoddart 1969) na křemičitý písek (typ usazenin, které netvoří koráli), což svědčí o tom, že jde o velmi mělkou strukturu, která ke svému vývoji nepotřebuje nutně nějakou závratně dlouhou dobu. Na druhé straně vrty provedené na atolu Enewetak (Eniwetok) (obrázek 1) v západním Pacifiku zaznamenaly pravděpodobnou vrstvu korálů až do hloubky 1405 metrů, než se dostaly na čedičový podklad (Ladd a Schlanger 1960). Tempo růstu odhadované většinou badatelů by pak znamenalo, že k vytvoření tak silného korálového útesu je zapotřebí přinejmenším několik desítek až stovek tisíc let. Zhodnotíme zde výchozí premisy takovýchto odhadů, ale nejdřív se zamyslíme nad některými charakteristickými rysy organizmů, které korálové útesy tvoří.

OBRÁZEK 1. Část atolu Enewetak, Marshallovy ostrovy. Vpravo od středu je atolon Perry. Jde o největší atolon na obrázku – je dlouhý 2.3 km. Mělká laguna atolu je nalevo od útesu, zatímco hluboký oceán je vpravo.

Korálové útesy vznikají činností nejrůznějších organizmů, které z mořské vody luhují uhličitany (oxid vápenatý). Velká množství uhličitanů pro růst útesů mohou obstarávat měkkýši, dírkovci a mechovky; za jejich nejdůležitější dodavatele jsou však považováni korálnatci a jejich symbiotické řasy. Zdá se, že pro růst korálových útesů má zásadní význam teplo; tyto útesy tak vznikají pouze v teplých vodách tropických a západních oblastí světových oceánů. Důležitým faktorem pro růst korálových útesů je také světlo. Korálnatci jsou živočichové žijící v koloniích (obrázek 2), do kterých se většinou začleňují i symbiotické řasy, které potřebují světlo. Korálové útesy nemohou prostě bez světla dobře prospívat. Dokládají to četné „utonulé“ (v podstatě mrtvé) útesy, které nacházíme v oceánech v hloubkách od několika metrů po více než kilometr (Macintyre 1972; Shepard 1973, str. 354; Ladd, Newman a Sohl 1974; Purdy 1974).

OBRÁZEK 2. Podrobný snímek části vrcholku trsu korálnatců Acropora formosa – větevník křehký z laguny atolu Enewetak. V každém „pohárku“ na vrcholku žije jediný korálnatec. Vrcholek je dlouhý asi 25 mm.

Konstatoval jsem již, že koráli na Enewetaku v podstatě přestávají růst v hloubce pod 50 m. Hraje-li světlo tak zásadní roli v jejich růstu, pak se může zdát divné, jak mohou útesy jako je Enewetak sahat do hloubky 1405 m, kde vládne prakticky úplná tma. Dnešní vysvětlení zní, že v minulosti byla ona část dna Tichého oceánu, na které vyrostl Enewetak, na úrovni hladiny, a zvolna klesala s tím, jak útes na hladině či blízko ní rostl.

Korálové útesy obestírá celá řada dalších fascinujících záhad týkajících se jejich morfologie, výživy i způsobu života, jejichž studium jde bohužel za rámec tohoto krátkého článku.

Tempo růstu korálů i korálových útesů studovala řada vědců. Chave, Smith a Roy (1972) analyzovali některá zjištění jiných badatelů a uvažují o míře čistého přírůstku 0.8 až 26 mm za rok. Míra čistého přírůstku hmoty útesu představuje celkovou hmotnost uhličitanů, od které odečteme ztráty uhličitanů způsobené biologickými, chemickými i fyzikálními procesy. Odum a Odum (1955) uvažovali o tempu růstu 80 mm za rok. Smith a Kinsey (1976) analyzovali oběh kysličníku uhličitého v mořské vodě a uvažovali o růstu 2-5 mm za rok. Adey (1978) má za to, že pro útesy v Atlantiku je tohle číslo je příliš nízké, a že zřejmě rostou 2-3krát rychleji.

Shora uvedená čísla jsou v příkrém rozporu s některými údaji založenými na skutečných měřeních hloubky útesů. Sewell (1935) hovoří o 280 mm za rok u Andamanských ostrovů v Bengálském zálivu a Verstelle (1932) uvádí maximální tempo růstu 414 mm za rok u Celebesu. Tento údaj by svědčil o tom, že k vytvoření 1405 m hlubokého útesu Enewetak by stačilo méně než 3400 let.

Otázkou zůstává, proč se odhady založené obvykle na tempu růstu korálů a na měřeních jejich hloubky liší o jeden či dva řády. Uvedeme několik možných vysvětlení. 1) Většina odhadů tempa růstu korálových útesů je založena na tempu růstu na povrchu útesu. Z pokusů, které jsem provedl, vyplývá, že na mořské hladině brání přirozené ultrafialové světlo růstu korálů; zdá se však, že důsledky tohoto jevu nejsou zas tak výrazné, aby vysvětlily, proč se liší měření na hladině od měření prováděných ve větší hloubce o dva řády. 2) Povrch útesu, kde se provádí většina studií, není asi ideálním místem ke zjišťování možné míry růstu útesu. Organizmy tvořící útes občas zabije během velmi nízké vody vzduch a další růst vzhůru tohle riziko ještě zvyšuje. Například pomalé klesání oceánského dna by vedlo k potápění útesu pod hladinu, kde by byl možný jeho rychlejší růst, který by pak zase bránil tomu, aby se útes nepotápěl příliš. Na rozdíl od tohoto procesu brání růstu útesů, které jsou již na hladině oceánu, okolní vzduch. 3) Dalším faktorem je, že tempo růstu korálů i jiných organizmů na útesu není asi jediným zdrojem uhličitanů, ze kterých je útes složen. Schroeder a Zankl (1974) poukazují na to, že útes může fungovat jako filtr zachycující určité množství uhličitanů rozpuštěných v mořské vodě proudící kolem. Také usazeniny na dně oceánu či blízko něho by zřejmě mohly přispět k růstu útesu, jelikož Lonsdale, Normark a Newman (1972) zjistili, že písek v okolí hory Horizon Guyot (podmořské stolové hory vypínající se do výšky 3 km ze dna Tichého oceánu) proudí vzhůru unášen proudy mořského dmutí. Za podobných okolností by některé z rychle rostoucích korálů blízko povrchu útesu (obrázek 3) urychlovaly usazování uhličitanů zachycováním usazenin vzlínajících po útesu. V téhle situaci by nemusely celou masu útesu tvořit živí koráli; sloužili by jen jako kostra, na kterou by se nabalovaly usazeniny.

OBRÁZEK 3. Porost korálů Acropora formosa na atolu Enewetak. Jednotlivé větve mají v průměru asi 10 mm.

Nejrychleji ze všech korálů rostl podle dochovaných zpráv druh Acropora cervicornis – větevník parožnatý (obrázek 4). Lewis et al. (1968) u něj zjistili maximální přírůstek 264 mm za rok. Shinn (1976) studoval růst tohohle druhu po zničení původního porostu hurikánem blízko Floridy. Odhadl, že jedna větev korálu vyroste každoročně o 100 mm. Zjistil také, že jelikož jsou zvyklí se větvit (několik nových větví se vždy objeví na jediné větvi původní), věnuje živočich více energie tvorbě hustého porostu než prodlužování jediné větve (pro příklad viz obrázek 3). Za těchto podmínek neustálého větvení by byla produkce uhličitanů spíše geometrická než lineární a mohla by více přispívat k mohutnosti uhličitanové základny útesu. Gladfelter, Monahan a Gladfelter (1978) udávají rychlost 99 mm za rok pro druh Acropora palmata – větevník dlanitý u Panenských ostrovů. Někteří obří koráli (obrázek 5) rostou mnohem pomaleji.

OBRÁZEK 4. Osamělá kolonie druhu Acropora cervicornis blízko Florida Keys. U tohoto druhu byla pozorována rychlost růstu až 260 mm za rok. Kolonie je asi 40 cm vysoká. Obklopuje ji velké množství jiných korálnatců zvaných laločnice.

OBRÁZEK 5. Mohutný, ale pomalu rostoucí korál blízko Florida Keys. Polokoule má průměr asi 1 m.

Vzlínání sedimentů pod hladinou podél útesů může urychlit občasný tajfun, který se přes útesy přežene. Maragos, Baines a Beveridge (1973) napsali, že roku 1972 byla za pár hodin během cyklónu Bebe vyzdvižena zpod hladiny 3.5 m vysoká, 37 m široká a 18 km dlouhá hradba korálové tříště u atolu Funafuti. 2 metry vysoké korálové bloky byly vyzdviženy u atolu Jaluit (další korálový útes v Pacifiku) během tajfunu roku 1958. Také tam se vytvořila nová korálová hradba (Wiens 1962, tabule 19 a 35).

Shora zmíněné tři hlavní faktory naznačují, že růst útesu může být mnohem rychlejší než by se dalo soudit z povrchových měření. Daly by se tak vysvětlit velké rozdíly mezi popisovanými rychlostmi růstu útesů. Než si však učiníme konečný obrázek, musíme také zvážit ty faktory, které přispívají k opotřebení útesů. Patří sem: 1) ničení koralovory (organizmy, které útesy navrtávají) (Macintyre 1972), 2) možný chemický rozklad, a 3) mechanická destrukce vlnami a spodními víry podél okraje útesu.

Z pokusů, které jsem prováděl se svými doktorandy, vyplývá, že je možné přinejmenším dočasně skoro zdvojnásobit rychlost růstu korálů zvýšením teploty o 5 stupňů či zvýšením obsahu uhličitanových iontů v mořské vodě. Jaký mohou mít tyhle poznatky vztah k rychlostem růstu korálových útesů v minulosti, to je třeba teprve zjistit. Nicméně četná fakta svědčí o tom, že rychlosti růstu korálových útesů mohou být mnohem vyšší, než kolik činí některé odhady pomalého růstu vyskytující se v literatuře. Naše současné znalosti určitě takový rychlý růst nevylučují; některé faktory to zcela jistě podporují.

Odkazy

1. Adey, W.H. 1978. Coral reef morphogenesis: a multidimensional model. Science 202:831-837.
2. Chave, K.E., S.V. Smith, and K.J. Roy. 1972. Carbonate production by coral reefs. Marine Geology 12:123-140.
3. Gladfelter, E.H., R.K. Monahan, and W.B. Gladfelter. 1978. Growth rates of five reef-building corals in the northeastern Caribbean. Bulletin of Marine Science 28:728-734.
4. Ladd, H.S. 1961. Reef building. Science 134:703-715.
5. Ladd, H.S., W.A. Newman, and N.F. Sohl. 1974. Darwin Guyot, the Pacific’s oldest atoll. Proceedings of the Second International Coral Reef Symposium 2:513-522.
6. Ladd, H.S., and S.O. Schlanger. 1960. Drilling operations on Eniwetok Atoll, Bikini and nearby atolls, Marshall Islands. U.S. Geological Survey Professional Paper 260Y:863-905.
7. Lewis, J.B., F. Axelsen, I. Goodbody, C. Page, and G. Chislett. 1968. Comparative growth rates of some reef corals in the Caribbean. Marine Sciences Manuscript Report 10. McGill University.
8. Lonsdale, P., W.R. Normark, and W.A. Newman. 1972. Sedimentation and erosion on Horizon Guyot. Geological Society of America Bulletin 83:289-316.
9. Macintyre, I.G. 1972. Submerged reefs of eastern Caribbean. American Association of Petroleum Geologists 56:720-738.
10. Maragos, J.E., G.B.K. Baines, and P.J. Beveridge. 1973. Tropical cyclone Bebe creates a new land formation on Funafuti Atoll. Science 181:1161-1164.
11. Odum, H.T. and E.P. Odum. 1955. Trophic structure and productivity of a windward coral reef community on Eniwetok Atoll. Ecological Monographs 25(3):291-320.
12. Purdy, E.G. 1974. Reef configurations: cause and effect. In L.F. Laporte, ed. Reefs in Time and Space, pp. 9-76. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publication 18.
13. Schlager, W. 1979. Drowning of carbonate platforms. Geological Society of America Abstracts 11(7):511-512.
14. Schroeder, J.H. and H. Zankl. 1974. Dynamic reef formation: a sedimentological concept based on studies of Recent Bermuda and Bahama reefs. Proceedings of the Second International Coral Reef Symposium 2:413-428.
15. Sewell, R.B.S. 1935. Studies on coral and coral-formations in Indian waters. Geographic and Oceanographic Research in Indian Waters No. 8. Memoirs of the Asiatic Society of Bengal 9:461-539.
16. Shepard, F.P. 1973. Submarine geology. 3rd ed. Harper & Row, New York.
17. Shinn, E.A. 1976. Coral reef recovery in Florida and the Persian Gulf. Environmental Geology 1:241-254.
18. Smith, S.V. and D.W. Kinsey. 1976. Calcium carbonate production, coral reef growth, and sea level change. Science 194:937-939.
19. Stoddart, D.R. Ecology and morphology of Recent coral reefs. Biological Reviews 44:433-498.
20. Verstelle, J. Th. 1932. The growth rate at various depths of coral reefs in the Dutch East Indian Archipelago. Treubia 14:117-126.
21. Wiens, H.J. 1962. Atoll environment and ecology. Yale University Press, New Haven and London.