ปะการัง

กายวิภาคศาสตร์

หัวปะการังดูเหมือนจะเป็นสิ่งมีชีวิตเดี่ยว ๆ แต่ที่แท้จริงแล้วมันประกอบไปด้วยโพลิฟเดี่ยว ๆ มากมาย โพลิฟเป็นเนื้อเยื่ออ่อนของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่กินสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ ที่หลากหลายเป็นอาหารจำพวกแพลงตอนขนาดเล็กจนไปถึงปลาตัวเล็ก ๆ
ปรกติแล้วโพลิฟจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่กี่มิลลิเมตร ด้านนอกเป็นชั้นผนังอีพิเธลเลียม ส่วนด้านในเป็นเนื้อเยื่อคล้ายวุ้นที่รู้จักกันว่าเมโซกลี โพลิฟมีสมมาตรรัศมีและมีหนวดโดยรอบช่องปากที่อยู่ตรงกลางที่เปิดต่อเนื่องไปที่กระเพาะอาหารหรือซีเลนเทอรอนไปยังที่อาหารถูกย่อยและปล่อยของเสีย  
กระเพาะอาหารติดอยู่ที่ฐานของโพลิฟบริเวณที่ซึ่งผนังชั้นนอก (อีพิเธลเลียม) สร้างโครงสร้างแข็งภายนอกขึ้นมาอันหนึ่งเรียกว่าแผ่นฐานรอง (แคลลิเคิล) (L. ถ้วยเล็ก ๆ) ซึ่งเกิดจากวงแหวนเนื้อปูนหนาๆมีสันตามแนวรัศมีรองรับอยู่ 6 สัน โครงสร้างนี้มีการเติบโตขึ้นไปในแนวดิ่งเข้าไปยังฐานรองของโพลิฟ เมื่อโพลิฟทั้งหลายตกอยู่ในสภาพที่เครียดก็จะเกิดการหดตัวเป็นคาริกซ์ เพื่อที่จะได้ไม่มีส่วนใด ๆ โผล่ขึ้นมาเหนือแท่นโครงสร้างแข็งอันเป็นการป้องกันโพลิบทั้งหลายจากเหล่านักล่า (Barnes, R.D., 1987; Sumich, 1996).
โพลิฟจะเจริญเติบโตขึ้นโดยการขยายตัวของกลีบห่อหุ้มในแนวดิ่งซึ่งบางครั้งก็ถูกกั้นด้วยแผ่นผนังเกิดเป็นแผ่นฐานอันใหม่ที่สูงกว่า การขยายตัวนี้เกิดขึ้นหลาย ๆ รุ่นทำให้เกิดโครงสร้างเนื้อปูนขนาดใหญ่ของปะการังและแนวปะการังทั้งหลาย
การเกิดโครงสร้างแข็งเนื้อปูนด้านนอกเกิดจากการตกสะสมตัวของแร่อะราโกไนต์ โดยโพลิฟทำหน้าที่จับไอออนของแคลเซี่ยมจากน้ำทะเลให้ทำปฏิกิริยากับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากสาหร่าย อัตราการตกสะสมตัวมีความแปรผันอย่างมากในระหว่างชนิดพันธุ์และสภาพสิ่งแวดล้อมรอบข้างที่อาจจะมากถึง 10 กรัม/ตารางเมตรของโพลิฟ/วัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแสงสว่าง กล่าวคือในช่วงกลางคืนจะผลิตได้เพียงประมาณร้อยละ 90 ต่ำกว่าการผลิตในช่วงกลางวัน
หนวดทั้งหลายของโพลิฟจะทำการจับเหยื่อโดยการใช้เซลล์ที่ทำให้เกิดอาการระคายเคืองแสบร้อนที่เรียกว่าเข็มพิษ มีเซลล์หลายชนิดที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อการจับเหยื่อและทำให้เหยื่อสลบอย่างเช่นแพลงตอนด้วยการพ่นพิษอย่างเร็วมากเมื่อมีสิ่งเข้าไปสัมผัส พิษเหล่านี้ปรกติจะมีฤทธิ์อ่อน ๆ แต่ถ้าเป็นปะการังไฟแล้วจะมีผลต่อมนุษย์มากพอควร เข็มพิษลักษณะนี้ก็พบได้ในแมงกระพุนและดอกไม้ทะเล สารพิษที่ฉีดโดยเข็มพิษจะทำให้เหยื่อสลบหรือตายซึ่งก็จะตกเข้าไปในกระเพาของโพลิฟด้วยการช่วยของหนวดผ่านแถบของอีพิเธเลียมที่หดตัวได้เรียกว่าคอหอย   
โพลิฟทั้งหลายถูกต่อเชื่อมโยงใยโดยระบบท่อแกสโตรวาสคิวล่าที่พัฒนาขึ้นมาอย่างดีและมีความสลับซับซ้อนที่ทำให้โพลิบต่าง ๆ มีการใช้อาหารและการพึ่งพาอาศัยร่วมกันได้ ในปะการังอ่อนระบบท่อเหล่านี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 50-500 ไมครอน ที่ยอมให้เกิดการส่งผ่านทั้งการสันดาปและส่วนประกอบของเซลล์
นอกเหนือจากการกินแพลงตอนเป็นอาหารแล้ว ปะการังจำนวนมากและรวมถึงกลุ่มของไนดาเรียอื่นๆอย่างเช่นดอกไม้ทะเล (เช่น เออิพเทเซีย) ที่มีการดำรงชีวิตแบบพึ่งพาอาศัยกับพวกสาหร่ายซูแซนทาลีสกุลซิมไบโอดิเนียม ดอกไม้ทะเลสกุลเออิพเทเซียที่จะถูกพิจารณาว่าเป็นสิ่งรบกวนต่อสัตว์น้ำที่อาศัยอยู่ตามแนวปะการังแต่ก็ถือว่าเป็นแบบจำลองสิ่งมีชีวิตที่มีค่ายิ่งในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ถึงการพึ่งพาอาศัยกันระหว่างกลุ่มของไนดาเรียกับสาหร่าย ทั้งนี้โพลิฟหนึ่ง ๆ จะพึ่งพาอาศัยกับสาหร่ายเฉพาะชนิดเท่านั้นการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายให้พลังงานแก่ปะการังและช่วยให้เกิดการตกตะกอนของสารแคลเซียมคาร์บอเนต สาหร่ายยังมีประโยชน์ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยด้วยการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และของเสียที่มีองค์ประกอบของไนโตรเจนที่สร้างขึ้นมาโดยโพลิฟ เมื่อปะการังคลายความเครียดสาหร่ายสามารถเข้าไปในโพลิฟได้ สภาพที่ปะการังตกอยู่ในความเครียดปรกติแล้วจะขับสาหร่ายออกมาที่ยังผลก่อให้เกิดปรากฏการที่เรียกว่าการฟอกขาวของปะการังที่สาหร่ายทำให้ปะการังมีสีน้ำตาลหรือสีอื่น ๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเม็ดสีในเนื้อปะการัง อย่างเช่นโปรตีนเรืองแสงสีเขียว การขับสาหร่ายออกจะเป็นการเพิ่มโอกาสให้โพลิฟตกอยู่ในระยะที่เครียดต่อไป โดยที่สามารถจะเพิ่มสาหร่ายได้ใหม่ในภายหลัง หากสภาพเครียดยังคงดำเนินต่อไป โพลิฟหรือปะการังทั้งหลายก็จะตายไปในที่สุด

การสืบพันธุ์

ปะการังมีการแพร่พันธุ์ขยายถิ่นอาศัยของตนออกไปหลากหลายวิธี โดยมีสองวิธีการหลัก ๆ คือการใช้เพศและการไม่ใช้เพศ การสืบพันธุ์แบบใช้เพศเป็นไปได้ทั้งชนิดแยกเพศ (โกโนโชริสม์) และชนิดที่มีทั้งสองเพศในตัวเดียวกัน (เฮอร์มาโพรดิติสม์) โดยปะการังทั้งสองชนิดดังกล่าวสามารถทำให้เกิดการสืบพันธุ์ทั้งแบบใช้เพศและแบบไม่ใช้เพศก็ได้

การสืบพันธุ์แบบใช้เพศ

ส่วนใหญ่แล้วปะการังจะสืบพันธุ์แบบใช้เพศ โดยประมาณแล้วร้อยละ 25 จะเป็นปะการังที่สร้างแนวปะการังที่โคโลนีหนึ่งๆจะประกอบไปด้วยเพศเดี่ยว ส่วนที่เหลือจะเป็นโคโลนีชนิดที่มีสองเพศประมาณร้อยละ 75 ของปะการังชนิดที่สร้างแนวปะการังที่ตัวอ่อนเกิดจากการปฏิสนธิภายนอกโคโลนีแม่ โดยการปล่อยเซลล์สืบพันธุ์ (ไข่และสเปิร์ม) ออกไปสู่มวลน้ำทะเลแพร่กระจายไปได้ระยะทางไกล ๆ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์หลอมรวมกันในระหว่างการปฏิสนธิจะเกิดเป็นตัวอ่อนขนาดจิ๋วที่เรียกว่าพลานูลาซึ่งปรกติแล้วจะเป็นรูปวงรีและมีสีชมพู ในปีหนึ่งๆโคโลนีของปะการังขนาดย่อมๆสามารถจะสร้างตัวอ่อนเหล่านี้ได้หลายพันตัวที่มากเพียงพอที่มีโอกาสจะเกิดเป็นโคโลนีใหม่เพิ่มขึ้นสักหนึ่งโคโลนี
ตัวอ่อนปะการังหนึ่ง ๆ จะว่ายน้ำไปหาแสงสว่างที่บริเวณผิวน้ำแล้วลอยไปตามกระแสน้ำและเจริญเติบโตในช่วงระยะเวลาหนึ่งจึงว่ายน้ำกลับลงไปหาพื้นผิวที่มันสามารถเกาะยึดและสร้างโคโลนีใหม่ได้ กระบวนการนี้มีหลายขั้นตอนและมีอัตราการล้มเหลวสูง กล่าวคือเซลล์สืบพันธุ์นับเป็นล้าน ๆ ที่โคโลนีหนึ่ง ๆ ปล่อยออกไปจะมีโอกาสรอดเกิดเป็นโคโลนีใหม่ ๆ ได้เพียง 2 หรือ 3 โคโลนีเท่านั้น ช่วงระยะเวลาตั้งแต่วางไข่ไปจนถึงเกิดเป็นโคโลนีใหม่นี้ปรกติแล้วจะใช้ระยะเวลาประมาณ 2 หรือ 3 วัน แต่ก็สามารถยาวนานออกไปได้ถึง 2 เดือนทีเดียว ตัวอ่อนหนึ่งๆจะเจริญเติบโตอยู่ในโพลิฟแล้วท้ายที่สุดก็จะกลายเป็นหัวปะการังโดยการแบ่งตัวเองแบบไม่ใช้เพศและเจริญเติบโตสร้างโพลิฟใหม่ ๆ
ปะการังอีกกลุ่มหนึ่งจะเกิดการปฏิสนธิภายในโคโลนีแม่คือบรรดาปะการังทั้งหลายที่ไม่ใช่ปะการังหินชนิดที่สร้างแนวปะการัง ปะการังกลุ่มนี้จะปล่อยอสุจิไปทำการปฏิสนธิกับไข่ เจริญเติบโตใหญ่ขึ้นเป็นตัวอ่อนแล้วท้ายสุดก็ถูกปล่อยออกไปสร้างโคโลนีใหม่ ตัวอ่อนจะเจริญเติบโตในโพลิฟของปะการังแล้วเกิดเป็นหัวปะการังโดยการแบ่งตัวเองแบบไม่อาศัยเพศแล้วเติบโตด้วยการสร้างโพลิฟใหม่ๆ  
การผสมพันธุ์แบบซินโครนีเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในแนวปะการังเมื่อมีปะการังหลายชนิดปล่อยเซลล์สืบพันธุ์ออกมาในคืนเดียวกัน ซินโครนีนี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้และเพศเมียจะเกิดการปฏิสนธิกันเกิดเป็นตัวอ่อน สิ่งกระตุ้นที่ทำให้ปะการังปล่อยเซลล์สืบพันธุ์ออกมานั้นมีความสลับซับซ้อนที่มีความเกี่ยวข้องกับการโคจรของดวงจันทร์ เวลาที่พระอาทิตย์ลับขอบฟ้า และอาจเป็นได้ที่จะเกี่ยวข้องกับกลไกลทางเคมี การผสมพันธุ์แบบซินโครนีอาจยังผลให้เกิดปะการังพันธุ์ผสมและอาจจะทำให้เกิดการแตกแขนงสายพันธุ์ใหม่ ๆ ของปะการัง ในบางที่ปะการังสามารถออกไข่ครั้งละจำนวนมาก ๆ โดยปรกติจะเกิดขึ้นในช่วงกลางคืนที่จะทำให้น้ำใสๆขุ่นฟุ่งขึ้นมาที่เต็มไปด้วยเซลล์สืบพันธุ์
ปะการังต้องอยู่ภายใต้การกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อมในการที่จะหาช่วงเวลาที่เหมาะสมที่จะปล่อยเซลล์สืบพันธุ์เข้าไปในมวลน้ำซึ่งจะมีความแปรผันจากสายพันธุ์สู่สายพันธุ์ ปะการังที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมีสองวิธีซึ่งแตกต่างกันตรงที่ว่าจะปล่อยเซลล์สืบพันธุ์เพศเมียออกไปหรือไม่ 
การปฏิสนธิภายนอกโคโลนีแม่ที่จะมีการปล่อยเซลล์สืบพันธุ์ออกไปครั้งละจำนวนมากจะอยู่ภายใต้การกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อมอย่างสูงที่แตกต่างไปจากการปฏิสนธิภายในโคโลนีแม่ตรงที่จะมีการปล่อยทั้งสเปิร์มและไข่เข้าไปในมวลน้ำพร้อม ๆ กัน ปะการังจะใช้สิ่งกระตุ้นในระยะยาวอย่างเช่นความยาวของช่วงกลางวัน อุณหภูมิน้ำ และ/หรืออัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และการกระตุ้นในระยะสั้นซึ่งส่วนใหญ่เป็นการหมุนเวียนโคจรของดวงจันทร์และช่วงเวลาดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้าจะกระตุ้นให้มีการปล่อยเซลล์สืบพันธุ์ ประมาณร้อยละ 75 ของสายพันธุ์ปะการังที่มีการปฏิสนธิภายนอกโคโลนีแม่ โดยหลักแล้วจะเป็นพวกสร้างแนวปะการัง เซลล์สืบพันธุ์ที่เบาตัวจะลอยตัวขึ้นไปที่ผิวน้ำแล้วเกิดการปฏิสนธิที่นั่นเกิดเป็นตัวอ่อน (พลานูลา) ตัวอ่อนนี้จะว่ายไปตามผิวน้ำหาแสงสว่างเข้าไปในกระแสน้ำโดยปรกติแล้วจะล่องลอยไปเป็นระยะเวลา 2 วันแต่ก็อาจสูงได้ถึง 3 สัปดาห์ และมีอยู่กรณีหนึ่งที่นานถึง 2 เดือน หลังจากนั้นก็จะปักหลักปักฐานเปลี่ยนสภาพเป็นโพลิฟและพัฒนาไปเป็นโคโลนีต่อไป  
การปฏิสนธิภายในโคโลนีแม่จะเป็นปะการังพวกไม่สร้างแนวปะการัง หรือเป็นปะการังพวกที่สร้างแนวปะการังบางชนิดที่อยู่ในพื้นที่ที่มีกระแสน้ำเชี่ยวหรือมีคลื่นซัดแรง พวกที่มีการปฏิสนธิภายในโคโลนีแม่จะปล่อยเฉพาะสเปิร์มออกไปซึ่งไม่ลอยน้ำและสามารถอยู่กับไข่ที่ยังไม่ได้รับการปฏิสนธิหลายสัปดาห์ลดความจำเป็นที่จะเกิดการผสมพันธุ์แบบซินโครนีแต่ก็ยังสามารถเกิดขึ้นได้ ภายหลังการปฏิสนธิปะการังก็จะปล่อยตัวอ่อนออกไปที่พร้อมที่จะพัฒนาเป็นโคโลนีแม่ต่อไป

แนวปะการัง

ปะการังแข็ง (stony coral) ปรกติจะพบในแนวประการังซึ่งเป็นโครงสร้างของสารแคลเซี่ยมคาร์บอเนตขนาดใหญ่พบบริเวณน้ำตื้นในเขตร้อน แนวปะการังถูกสร้างขึ้นมาจากโครงสร้างแข็งของปะการังที่ถูกรองรับด้วยชั้นของสารแคลเซี่ยมคาร์บอเนตที่ผลิตขึ้นมาโดยสาหร่ายคอรอลลีน แนวปะการังเป็นระบบนิเวศน์ที่มีความหลากหลายมาก ๆ ซึ่งเป็นที่อยู่อาศัยของปลามากกว่า 4,000 ชนิด ชุมชนของไนดาเรียขนาดมหึมา หอย ครัสตาเชียน และสัตว์อื่น ๆ อีกเป็นจำนวนมาก

ปะการังชนิดไม่สร้างแนวปะการัง

ปะการังชนิดที่ไม่สร้างแนวปะการังเป็นปะการังที่ไม่มีสาหร่ายซูแซนทาลีจึงไม่สามารถสร้างแนวปะการังใดๆได้ ปะการังกลุ่มนี้ได้แก่ปะการังกลุ่มของอัลคายโยนาซีรวมถึงพวกแอนธิปาธาเรีย (ปะการังสีดำ เซอริพาเธส และแอนติพาเธส)

ปะการังอ่อน

ปะการังอ่อนในทะเลแคริบเบียนพบค่อนข้างน้อย (ประมาณ 20 ชนิด) เมื่อเทียบกับปะการังหิน ปะการังกลุ่มนี้ประกอบด้วยพวกฟองน้ำทั้งหลาย (เป็นที่อิงอาศัยที่สำคัญของสัตว์ไร้หนามขนาดจิ๋วเพื่อหลบซ่อนจากพวกปลา)  รวมไปถึงพวกที่มีความเกี่ยวข้องกับปะการังที่ไม่สร้างแนวปะการังอีกหลายชนิด เช่น แส้ทะเล ขนนกทะเล และปากกาทะเล

ปะการังโบราณ

แนวปะการังโบราณที่พบบนพื้นดินมักจะถูกทำเป็นเหมืองผลิตปูนขาวหรือตัดเป็นก้อนใช้เป็นหินก่อสร้าง (เศษปะการังหรือคอรอลแร็ก) เศษปะการังนี้เป็นวัตถุก่อสร้างท้องถิ่นที่มีความสำคัญในบางพื้นที่อย่างเช่นตามแนวชายฝั่งแอฟริกาตะวันออก 
ปะการังบางชนิดมีลักษณะเป็นแถบในเนื้อโครงสร้างเป็นผลเนื่องมาจากความแปรผันในอัตราการเจริญเติบโตในแต่ละปี แถบในปะการังปัจจุบันและซากดึกดำบรรพ์ดังกล่าวทำให้นักธรณีวิทยาหาอายุปีต่อปีทำให้ทราบระยะเวลาของการเติบโตที่มีความแม่นยำสูงซึ่งทำให้ทราบถึงการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศและสภาพแวดล้อมบรรพกาลเมื่อผนวกกับข้อมูลการวิเคราะห์ทางธรณีเคมีของแต่ละแถบดังกล่าวด้วย
ปะการังบางกลุ่มรวมตัวกันเป็นชุมชนเรียกว่าไมโครแอททอล โดยที่การเจริญเติบโตในแนวดิ่งของไมโครเอโตลล์ถูกจำกัดโดยความสูงเฉลี่ยของระดับน้ำขึ้นสูงสุด จากการวิเคราะห์รูปลักษณ์สัณฐานของการเติบโตที่หลากหลายไมโครแอททอลสามารถถูกนำไปใช้หาประวัติการเปลี่ยนแปลงระดับทะเลได้อย่างคร่าว ๆ ไมโครแอททอลที่เป็นซากดึกดำบรรพ์ก็สามารถหาอายุโดยวิธีกัมมันตรังสีของคาร์บอนที่จะทำให้ทราบถึงอายุในรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงระดับทะเลได้ วิธีการนี้ใช้ในการวิเคราะห์ระดับทะเลสมัยโฮโลซีน