Kaikkien eläinten täytyy syödä selviytyäkseen. Jos olet kuullut termin “laiduntaja” aiemmin, se saattaa tuoda mieleen tutut tuotantoeläimet, kuten lehmät tai lampaat, jotka munkailevat laidunmaalla. Mutta meressä on oma laiduntajapakettinsa, joissa on hyvin erilaisia - jopa omituisia - kehon muotoja ja ruokintamenetelmiä. Hampaiden sijasta yksi ryhmä näistä selkärangattomista käyttää lima-arkkeja kuluttamaan valtavia määriä pieniä kasvien kaltaisia hiukkasia. Uudessa artikkelissamme kollegani ja ehdotan uutta luokittelua tälle unohdetuille ryhmille: ”limakalvojen laiduntajat” tunnustuksena heidän epätavallisesta ruokintastrategiastaan.
Toisin kuin nenämme lima, joka näyttää amorfiselta ja hauraalta, näiden valtamerten laiduntajien limakalvot voidaan jakaa koristeellisiin verkkoihin ja verkkoihin. Nämä limakalvojen levyt voivat toimia suodattimena niin pienten kuin bakteereiden ruokintaa varten. Laiduntajat itse ovat mammutti verrattuna: jopa 10 000 kertaa suurempia kuin heidän ruokansa. Jos ihmiset söisivät niin vähän ruokaa, valitsisit suolaa ja sokerin jyviä päivällislevyltäsi.
Minun kaltaiset meribiologit ajattelivat, että limakalvon laiduntaminen oli kaikille tarkoitettua ruokintastrategiaa - ajatuksena oli, että nämä kaverit vain riisisivat mitä tahansa heidän limakalvonsa kiinni. Mutta viimeaikainen tekniikan kehitys auttaa meitä ymmärtämään, että limakalvojen laiduntajat voivat olla nirsojen syöjiä. Ja se, mitä he kuluttavat - tai eivät -, vaikuttaa meriruokarainoihin.
Koristeelliset suodatusverkot (vahvistettu 1 000 kertaa ja värjätty kirkkaan vihreäksi tässä kuvassa) kaappaavat hiukkasia, jotka ovat paljon pienempiä kuin laiduntajat. (Kelly Sutherland, CC BY) Kuinka limakalvojen laiduntaminen toimii?
Limaverkollisiin laiduntajiin kuuluvat suolat, pyrosomit, doliolidit, pteropodit ja appendikulaarit. Niiden pituus on tyypillisesti senttimetrejä, ja ne ulottuvat suunnilleen sormenkynän koon ja käden koon välillä. Jotkut muodostavat pesäkkeitä, jotka koostuvat monista yksilöistä pitkissä ketjuissa, jotka voivat olla paljon pidempiä. Nämä olennot ovat suuria ja vetisiä verrattuna kovarunkoisiin planktonilaisiin vastaaviin. Jos astuisit kohti yhtä, se rypistyisi, ei rypisty. Lähinnä vesistö antaa heille mahdollisuuden kasvaa nopeasti suuriksi.
Limaverkkoiset laiduntajat ovat vapaasti kelluvia ja soveltuvat avomerelle. He asuvat kaukana rannasta, missä ruokaa on niukasti ja usein vähän. Niiden limakalvojen pienten reikien ja kuitujen avulla ne voivat vangita mikroskooppisia hiukkasia, jotka ne myöhemmin nielaisevat, joskus yhdessä liman kanssa.
Toisin kuin hämähäkkejä, jotka pyörittävät ruokintaratojaan, näillä laiduntajilla on erityinen elin, nimeltään endostyle, joka erittelee heidän limakalvonsa. Laasturista riippuen limakalvo voi sijaita joko kehon sisällä tai ulkopuolella. Esimerkiksi yksi ryhmä erittää riittävän suuren limakalvon, jotta eläin voi elää talon sisällä. Toinen ryhmä, lempinimeltään meriperhoset, erittelee limakalvoja, jotka kiinnittyvät siipimaisiin jalkoihinsa. Näiden limakalvojen rainojen koko on tuumaa yli 6 jalkaa.
Eri laiduntajaryhmien limakankaan sijainti. Limakalvoverkko värjäytyy sen mukaan, miten laiduntajat virtaavat virtauksen verkon läpi tai poikki. 'MW' osoittaa merirokon tai koskosomisen niveljalkaisen limakalvon. (Caitlyn Webster / www.bywebbie.com, CC BY) Historiallisesti tiedemiehet olettivat, että limakalvojen laiduntajat söivät kaiken, joka läpäisi limakalvon seulan - samankaltainen kuin siivilä tiskialtaan viemäriin, ja siellä oli kaikkea tietyn kokoista, joka virtaa sisään. Laboratorioni ja muiden tutkimusten viimeisimmät tutkimukset haastavat tämän oletuksen ja osoittavat että heidän ruokintansa voi olla erittäin selektiivistä. Lima saattaa vangita tietyt ruokahiukkaset täydellisesti samalla kun hylätään muut hiukkaset niiden koon, muodon tai pintaominaisuuksien perusteella kokonaan.
Esimerkiksi, kun se esitetään sauvanmuotoisten ja pallomaisten ruokahiukkasten seoksella - erimuotoisilla, mutta kooltaan muuten samanlaisilla -, yksi limakalkkaristilaji nielee ensisijaisesti pallohiukkaset.
Hiukkaset, joiden koko ja muoto (pallo ja sauva) ovat limakalvojen kerääjän, appendicularian Oikopleura dioica, leikatusta suolesta. (Keats Conley, CC BY) Se on vähän kuin valitsemalla ranskalaisia ranskalaisia perunoita: Ne ovat molemmat tehty perunoista ja ovat suunnilleen samankokoisia, mutta niiden muoto on erilainen. Limakalvojen laiduntajien ruoan ”valinta” on passiivista, mutta sen on oltava tekemistä sen kanssa, kuinka erimuotoiset saaliinsa orientoituvat meriveteen ja sieppaavat verkon.
Laiduntajat voivat ”valita” saaliin, mutta saalis voi myös olla mahdollisuus sanoa asiaa - joko passiivisesti tai aktiivisesti. Esimerkiksi joillakin bakteereilla on teflonimaisia pintoja ja ne eivät tartu limakalvojen silmiin, joten niitä ei kuluteta melkein koskaan. Miten kaikki eri saalistamisominaisuudet voivat vaikuttaa laiduntamiseen, on aliarvioitu viime aikoihin asti.
Alitutkittu, mutta ei merkityksetön
Okeanpiirtäjät ovat kiinnostuneita siitä, kuinka materiaali liikkuu valtameren läpi ja miten organismit voivat välittää prosessia. Limaiset meshien laiduntajat saattavat olla huomioimaton pala syklistä.
Sillä, että he eivät kaappaa kaikkia saaliin yhtäläisesti, on tärkeitä seurauksia hiilen liikkumiselle valtameren läpi. Kun limakalvojen laiduntajat ovat syöttäneet, ne pakatavat sulamattomat ruokahiukkaset liman sitoutuneisiin ulostepelletteihin tai muuhun valumateriaaliin. Saalipartikkeleiden uudelleenpakkaaminen tahmealla limalla keskittää pienen saaliin suuremmiksi aggregaateiksi, mikä tekee niistä uppoamisen nopeammin. Tämä lopulta siirtää orgaanista ainetta valtameren syvyyteen, varastoimalla sitä mahdollisesti vuosien tai jopa vuosisatojen ajan. Syvyydessä tätä materiaalia ei ole saatavana suurimmalle osalle meren eliöistä, jotka elävät lähellä pintaa.
Salpatron antaa tutkijoille mahdollisuuden suorittaa ruokintotutkimuksia veden alla. (Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof (www.gitaiyahel.com), CC BY-ND) Jopa parin viimeisen vuosikymmenen aikana tutkijoilla ei ollut teknisiä työkaluja tarkkailla, mitä tapahtui limakalvomaisilla laiduntajilla heidän alkuperäisessä elinympäristössään sopivissa pienissä mittakaavoissa. Koska nämä organismit ovat melko hauraita, nyt laboratorioini ja muut tutkijat käyttävät sukellusta tai robotteja tarkkaillakseen niitä suoraan vedenalaisessa tilassa. Nämä tarkat, huolelliset havainnot käyttämällä nopeita kameroita ja vedenalaisia mikroskooppeja tai tekemällä ruokintotutkimuksia luonnollisessa ympäristössä ovat osoittaneet meille, kuinka ne valitsevat tietyt hiukkaset ja hylkivät toiset.
Nopea vedenalainen kamera (B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND) Lisäkehityksessä yhdistetään vedenalaiset menetelmät kuvantamisen ja geneettisen sekvensoinnin viimeaikaiseen kehitykseen valottaakseen limakalvojen syöttölaitteiden roolia valtameren mikrobiyhteisön rakenteen suunnittelussa. Vedenalainen kuvaus mahdollistaa näiden hauraiden olentojen häiriöttömiä havaintoja. Tutkijat voivat seurata kuinka yksittäiset hiukkaset käyttäytyvät verkossa ja onko ne lopulta vangittu. Ruokintututkimuksissa käytetty geneettinen sekvensointi auttaa tutkijoita tunnistamaan ja erottamaan pienten mikrobien ryhmät, jotka ovat usein paljain silmin näkymättömiä.
Tietäminen, mitkä hiukkaset kulutetaan ja mitkä eivät, kertoo meille vaikutuksista, joita limakalvojen laiduntajat ovat valtameren ruokarainoille.
Muuttuvat valtameret, muuttuvat vaikutukset
Likaisten syömisellä limakalvojen laiduntajilla voi olla huomattavia vaikutuksia biogeokemiallisiin sykleihin, etenkin muuttuvien valtameriolosuhteiden valossa. Ympäristötekijät, kuten valtameren lämpötila, ravintoaineiden saatavuus ja saaliin tyyppi ja määrä vaikuttavat siihen, milloin ja missä limakalvojen laiduntajat ilmestyvät, kuinka kauan ne tarttuvat ympärilleen ja niiden vaikutukset valtameren ruokarainoihin.
Pyrosomi kukkii Oregonin rannikolla helmikuussa 2018. Kuva otettiin noin 60 metrin syvyydessä, missä oli kerros pyrosomeja, jotka todennäköisesti ruokkivat aktiivisesti pieniä hiukkasia. (K. Sutherland / H. Sorensen, CC BY-ND) Trooppisempi limakalvojen laiduntavien pyrosomien laji ( Pyrosoma atlanticum ) tarjoaa tapaustutkimuksen. Tyypillisiä lämpimämpiin vesiin niin kaukana pohjoisessa kuin Etelä-Kaliforniassa, ne sekoittivat tutkijoita ja kalastajia, kun he ilmestyivät Oregonin rannikolle vuonna 2014.
Kukaan ei tiedä miksi pyrosomit ilmestyivät, mutta valtameren lämpötila lämpeni samaan aikaan. Kuten muutkin limakalvolliset laiduntajat, hienon pyrosomisuodattimen avulla ne voivat laiduntaa pienemmissä hiukkasissa, jotka liittyvät lämpimämpään, vähemmän ravintoa sisältävään pintaveteen - saalistavat liian pieniä useimpien muiden eläinten saaliiksi. Yhdessä muiden länsirannikon tutkijoiden kanssa laboratorioni työskentelee aktiivisesti ymmärtääksesi miksi pyrosomit ilmestyivät, miten ne voivat vaikuttaa meren ekosysteemiin ja jos ne jatkuvat.
Meren laiduntajat ovat luonnostaan haastavampaa tutkia kuin maalla olevat; opimme edelleen enemmän siitä, keitä he ovat, mitä he syövät.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu keskustelussa.
Kelly Sutherland, biologian apulaisprofessori, Oregonin yliopisto
