Muzyka raf koralowych: requiem czy preludium?

Naukowcy podejmują szerokie działania związane nie tylko z ochroną pozostałych ekosystemów koralowych, ale także odbudową tych obumierających. To wyzwanie łączące wiedzę i metody z wielu dziedzin, m.in. biologii, ekologii, biotechnologii, oceanografii, chemii, robotyki i inżynierii. Okazuje się, że bardzo pomocna jest bioakustyka. Na tegorocznym Festiwalu Przemiany w Centrum Nauki Kopernik można zobaczyć dwa projekty art&science, wspierające zasiedlanie restaurowanych raf przez nowe organizmy. Ich twórcą jest włoski artysta Marco Barotti, współpracujący z biologiem morskim Timothym A.C. Lamontem.

Białe, kwaśne rafy

Według raportu Global Coral Reef Monitoring Network (z 2020 r.) w latach 2009-2018 świat stracił około 14 proc. koralowców. Choć rafy koralowe zajmują mniej niż 1 proc. dna oceanów, są domem dla ok. 25 proc. wszystkich gatunków morskich. Naukowcy szacują, że do końca XXI wieku może przetrwać tylko 10-30 proc. obecnych raf, jeśli ocieplenie klimatu i presja człowieka będą się utrzymywać.

Większość koralowców rafotwórczych żyje w symbiozie z mikroskopijnymi glonami (Zooxanthellae). Dostarczają im one energii z fotosyntezy i nadają kolor – brązowy, złotawy, zielony, oliwkowy (choć niektóre koralowce produkują też własne pigmenty). Gdy woda staje się zbyt ciepła, zbyt kwaśna, zanieczyszczona lub gdy dociera za mało światła, symbioza ulega zaburzeniu, glony zostają „odłączone”, a przez przezroczyste tkanki koralowca widać biały wapienny szkielet. To zjawisko, nazywane wybielaniem raf, stanowi największe zagrożenie dla ich ekosystemu. Co prawda, wybielony koralowiec nie jest od razu martwy – może przeżyć tygodnie lub nawet miesiące. Jeśli jednak warunki (a z nimi – glony) nie wrócą do normy – głoduje i umiera. Oceany pochłaniają z atmosfery ok. 1/3 dwutlenku węgla emitowanego przez człowieka. Rozpuszcza się on w wodzie, obniżając jej pH, co utrudnia koralowcom budowanie szkieletów wapiennych. Nawet jeśli koralowiec przetrwa wybielanie, zakwaszenie sprawia, że odbudowa jego szkieletu jest wolniejsza, mniej skuteczna i spowalnia regenerację całej rafy.

Na degradację raf koralowych wpływ mają także bezpośrednie działania człowieka. Nadmierny i destrukcyjny odłów ryb roślinożernych prowadzi do rozrostu glonów, które „duszą” koralowce. Ścieki, nawozy, pestycydy spływające do morza powodują eutrofizację (nadmiar składników odżywczych), zakwit glonów i spadek przejrzystości wody. Osady ograniczają dostęp światła. Rafy są także mechanicznie uszkadzane przez kotwice, nurków, mikroplastik, budowy przybrzeżnych hoteli i portów.

Degradacja raf koralowych skutkuje nie tylko utratą różnorodności biologicznej, ale także pogorszeniem sytuacji społeczności lokalnych – dobrostan ok. 500 mln ludzi na świecie zależy od raf (czerpią z nich żywność, żyją z turystyki, rafy zmniejszają ryzyko sztormów i erozji).

Podwodne szkółki i adopcja koralowca

Odbudowa raf koralowych jest trudna i kosztowna, a jej skuteczność zależy od skalowania działań i równoczesnego powstrzymywania zmian klimatu.

Dobre wyniki przynosi tzw. ogrodnictwo koralowe (coral gardening). Koralowce są najpierw hodowane w „szkółkach” podwodnych lub na lądzie (np. w akwariach).

Gdy osiągną odpowiedni rozmiar, przenosi się je na uszkodzone rafy. Na Filipinach koralowce rosną na specjalnych konstrukcjach w kształcie drzewek, a opiekują się nimi miejscowi rybacy, którzy wcześniej przyczynili się do zniszczenia rafy korzystając z destrukcyjnych metod połowy (dynamit, cyjanek). Teraz pracują przy zakładaniu szkółek, hodowli i mocowaniu koralowców. Mówi się wręcz o reef stewardship – opiece nad rafą jako wspólnym dobrem, w której mieszkańcy stają się strażnikami, a nie tylko użytkownikami ekosystemu. Odbudowa raf jest szczególnie ważna na Malediwach. Bez nich wyspy byłyby całkowicie odsłonięte na sztormy i podnoszenie się oceanu. Wiele resortów turystycznych prowadzi własne szkółki podwodne. Goście hoteli często mogą „adoptować” fragment koralowca i śledzić jego wzrost. Można także transplantować zdrowe koralowce od razu z jednej rafy na drugą. Za pomocą cementu morskiego, żyłek lub klipsów przymocowuje się je do podłoża (skał, sztucznych struktur), co umożliwia szybkie przywrócenie pokrycia koralowego. Metoda ta wymaga jednak dużej liczby zdrowych „odłamków” koralowych i najlepiej sprawdza się w mniejszej skali.

Jeśli dno jest uszkodzone, spłaszczone, koralowce nie mają się do czego przyczepić i rafa nie może się rozrastać. Tu z pomocą przychodzą sztuczne struktury (np. ramy stalowe, betonowe kule, konstrukcje drukowane 3D). Przy indonezyjskich wyspach Badi i Bontosua w 2011 r. rozpoczęto odbudowę rafy na nagim, niestabilnym podłożu.  Ułożono tysiące ram gwiaździstych (tzw. Reef Stars), do których przymocowano małe fragmenty zdrowych koralowców. Już po kilku miesiącach ramy zaczęły być porastane także przez glony wapienne oraz organizmy osiadłe. Po 2-3 latach gwiazdy połączyły się w zwartą strukturę przypominającą naturalną rafę. Zauważono też szybki powrót ryb – gatunków, które wcześniej zniknęły z tego rejonu. Dziś w tym miejscu można znaleźć rozległe, aktywne rafy, które funkcjonują jako siedlisko dla wielu gatunków i wspierają lokalne rybołówstwo oraz turystykę nurkową.

Oprócz klasycznych metod (transplantacja, ogrodnictwo, sztuczne struktury) rozwija się cały zestaw nowych i często jeszcze eksperymentalnych podejść. Mają one na celu zwiększenie odporności koralowców i przyspieszenie odbudowy ekosystemów w zmieniającym się klimacie. W laboratoriach i szkółkach identyfikuje się osobniki lepiej znoszące wysoką temperaturę, zakwaszenie czy niskie zasolenie. Następnie rozmnaża się je i „sadzi” na rafach, aby zwiększyć szanse całego ekosystemu na przetrwanie. W podobny sposób selekcjonuje się także glony Symbiodiniaceae, wybierając te bardziej odporne na stres. By zwiększyć różnorodność genetyczną, naukowcy korzystają z metody in vitro. Powstają także banki genów, a nawet globalne „biobanki rafowe”, działające podobnie jak banki nasion.

Intensywne działania związane z ochroną raf przynoszą efekty. Nie można jednak zapominać, że konieczna jest ochrona całego ekosystemu, nie tylko samych koralowców: zakaz połowów destrukcyjnych, zmniejszenie zanieczyszczeń spływających z lądu czy odbudowa populacji ryb roślinożernych, które kontrolują glony.

O czym szumią rafy

Dobrze wiemy, jak wygląda rafa koralowa. Każdy może ją zobaczyć, włączając jeden z niezliczonej ilości filmów przyrodniczych. A jak brzmi rafa koralowa? Na to pytanie już trudniej odpowiedzieć. A jest to jeden z najgłośniejszych ekosystemów morskich – i to nie przez fale czy prądy, ale przez aktywność organizmów.

Najczęściej słyszane dźwięki na zdrowych rafach to trzaski i chrobotanie krewetek pistoletowych (snapping shrimp). Kiedy krewetki zamykają szczypce, powstają pęcherzyki kawitacyjne, „wybuchające” z głośnym trzaskiem. Ryby rafowe, np. graniki (Epinephelus), ryby papuzie, grabiki (Pomacentridae) również wydają odgłosy: pomruki, buczenie, stukanie. W ten sposób komunikują się ze sobą i bronią terytorium. Podczas żerowania ryb czy jeżowców słychać dźwięki mechaniczne – skrobanie i chrupanie rafy.

Odgłosy koralowców i bezkręgowców są bardzo subtelne. To mikrotrzaski związane z ruchami polipów i pękaniem pęcherzyków gazu, powstających podczas procesów biologicznych. Są one niesłyszalne dla ludzkiego ucha np. podczas nurkowania, ale specjalistyczne mikrofony podwodne są w stanie je zarejestrować.  

Badania krajobrazu dźwiękowego raf koralowych pomagają ocenić ich kondycję (zdrowa rafa jest głośna i różnorodna), a także wspierają odbudowę zdegenerowanych miejsc. To obszar badań dr. Timothy’ego Lamonta – biologa morskiego, pracującego w Lancaster Environment Centre. Wykazał on, że nie wystarczy „odbudowa” koralowców – ważne jest też przywrócenie całej dynamiki życia rafy: ryb, skorupiaków, owadów morskich, jak również samego dźwiękowego krajobrazu rafy. Nagrane dźwięki zdrowej rafy odtwarzane w przestrzeni rafy regenerującej się niejako „przywołują” nowych mieszkańców i przyspieszają jej ponowne zasiedlenie. Lamont prowadził eksperymenty w Australii (Great Barrier Reef), Indonezji (Sulawesi), na Karaibach (Barbados, Bahamy). W przypadku wszystkich projektów ryby zaczęły szybciej kolonizować odtwarzane rafy i poprawiła się dynamika wzrostu różnorodności biologicznej.

W 2022 r. badania dr. Lamonta zainspirowały Marco Barottiego – włoskiego artystę, działającego głównie w Berlinie. Łączy on sztukę dźwięku, instalacje interaktywne i sztukę kinetyczną z tematami ekologicznymi i technologicznymi. Panowie poznali się i rozpoczęli współpracę. W ten sposób powstał artystyczno-ekologiczny eksperyment Coral Sonic Resilience. W grudniu 2024 r. w okolicach wyspy Feridhoo (Malediwy) zainstalowane zostały rzeźby z ceramiki i węglanu wapnia, wydrukowane w 3D. Podwodne głośniki, zasilane energią słoneczną (z boi pływających na powierzchni), emitują nagrania zdrowych raf koralowych. Instalacja obejmuje zarówno rzeźby z dźwiękiem, jak i rzeźby kontrolne (bez niego). Nurkowie regularnie dokumentują różnice w liczbie ryb, kolonizacji korali i innych form życia. Pierwsze obserwacje pokazały, że w przestrzeniach z dźwiękiem szybciej pojawiają się ryby, a struktury zaczynają być porastane osadami biologicznymi, co sprzyja osiedlaniu się koralowców. Projekt jest wciąż na etapie eksperymentalnym, a dane ilościowe będą zbierane przez najbliższe lata. Podczas Festiwalu Przemiany w Centrum Nauki Kopernik można będzie zobaczyć rewitalizowaną rafę na Malediwach, a także usłyszeć nagrane przez Marco Bonettiego i odtwarzane tam dźwięki. Artysta przywiezie do Warszawy także swoją nieco wcześniejszą instalację – Corals, również wykonaną we współpracy z dr. Lamontem, ale nie tylko. To stworzona w 2022 r. kinetyczna instalacja dźwiękowa inspirowana życiem koralowców, reagująca w czasie rzeczywistym na dane środowiskowe. Modele 3D koralowców powstały ze skanów rzeczywistych kolonii, przygotowanych przez Earth Observatory of Singapore. Dane (dotyczące zmian klimatu, zakwaszenia i temperatury wody, blaknięcia raf) dostarczają m.in. NOAA Coral Reef Watch, NASA, program Copernicus (ESA). Informacje są przetwarzane dzięki uczeniu maszynowemu, a obrazy i dźwięki zmieniają się. Instalacja pokazuje, jak koralowce „oddychają”, rosną i jak reagują na zmiany w środowisku.

Empatia. Dla naiwnych czy odważnych?

Festiwal Przemiany w Centrum Nauki Kopernik.

To trzydniowe, bezpłatne wydarzenie, w którego programie znalazły się: wystawa, stacje doświadczalne, spotkania z naukowcami i artystami, debaty, panele mistrzowskie, wybór filmów i doświadczeń VR-owych, koncerty i kawiarnia z festiwalowym menu oraz warsztatami.

Na festiwalowej wystawie będzie można usłyszeć nie tylko głos koralowców, ale także innych organizmów, których dobrostan jest kluczowy dla naszego wspólnego przetrwania – jeżowców, mrówek, szympansów, glonów, grzybów oraz roślin.

3-5 października 2025

Centrum Nauki Kopernik

https://www.kopernik.org.pl/festiwalprzemiany2025