Как математическая модель помогает защитить кораллы от морских звёзд

Представьте себе подводный мегаполис из кораллов — кипящий жизнью, полный красок. А теперь представьте, что этот город методично пожирает полчище ненасытных хищников. Именно такую картину сегодня наблюдают биологи по всему миру. Группа математиков из Университета Ватерлоо решила подойти к проблеме с необычной стороны: они создали модель, чтобы найти самый эффективный способ спасти рифы. И начали они с главного врага — морской звезды «терновый венец».

Коралловые рифы — это не просто красивые подводные сады. Это фундаментальные экосистемы, дом для четверти всей морской жизни. И они находятся в осаде. Помимо обесцвечивания из-за потепления, есть у них и более «осязаемый» враг — та самая прожорливая морская звезда.

«Эти звёзды — настоящие бронированные танки подводного мира, — объясняет соавтор работы Рассел Милн. — Их тело покрыто ядовитыми шипами, так что естественных врагов у них почти нет. А самое коварное — их стратегия размножения. Они просто выпускают в воду миллионы личинок, и те разносятся течениями. Одна локальная вспышка может запросто уничтожить целый риф».

Морская звезда «терновый венец» — это беспозвоночный терминатор. Одна особь за день съедает площадь коралла с собственную пиццу. А теперь умножьте это на тысячи. Крупное нашествие может стереть риф с лица Земли (вернее, с дна океана) всего за несколько недель. Учёные бьют тревогу: за последние 30 лет такие вспышки стали происходить чаще и масштабнее. И главный подозреваемый — растущая температура воды.

Но есть и соучастник — мы с вами. Сточные воды и промышленные стоки, богатые питательными веществами, действуют как удобрение для фитопланктона. А этим планктоном, в свою очередь, кормятся личинки морских звёзд. Получается, мы сами создаём для них идеальные «детские сады».

И это ещё не всё. Чрезмерный вылов рыбы бьёт по рифу с другой стороны. Травоядные рыбы — это природные садовники. Они обкусывают быстрорастущие водоросли, которые в противном случае захватывают пространство и душат молодые кораллы, не давая им восстановиться. Убираем рыб — и риф зарастает, теряя способность к регенерации.

Математика против звездного нашествия

Как математическая модель помогает защитить кораллы от морских звёзд

Большинство исследований сосредоточено на знаменитом Большом Барьерном рифе. Но канадские учёные решили взглянуть на проблему в других, не менее уязвимых точках планеты.

Они сфокусировались на рифах рядом с двумя быстрорастущими мегаполисами: Себу на Филиппинах и Джиддой в Саудовской Аравии. Города — это источники стоков и центры рыболовства. Идеальный полигон для изучения. Затем они построили так называемую модель метасообщества — сложный математический конструкт, который учитывает популяции разных видов на множестве участков рифа. С её помощью удалось наглядно показать, как именно вылов рыбы и сток удобрений из города провоцируют звёздный бум.

Но главная сила модели — в её предсказательной способности. Она позволяет симулировать последствия конкретных действий. Что будет, если сократить стоки в этом заливе? А если мобилизовать дайверов для ручного сбора звезд на том участке? Модель даёт прогноз, какие меры принесут максимум пользы для всей экосистемы, а какие окажутся пустой тратой сил. Это уже не просто наблюдение, а стратегическое планирование спасения. Не пора ли нам всем стать такими расчётливыми защитниками?