Kõik loomad peavad ellujäämiseks sööma. Kui olete varem mõistet “karjataja” kuulnud, võib see meelde tuletada tuttavaid põllumajandusloomi, näiteks karjamaadel lehvitavaid lehmi või lambaid. Kuid ookeanil on oma sari, kus on väga erinevaid - isegi veidraid - kehavorme ja toitmisvõtteid. Hammaste asemel kasutab üks selgrootute rühm lima lehti, et tarbida tohutul hulgal pisikesi taimesarnaseid osakesi. Meie uues artiklis soovivad minu kolleegid ja tähelepanuta jäetud rühma uue kategooria: "limaskestadega karjatajad", tunnustades nende ebaharilikku söötmisstrateegiat.
Erinevalt meie nina limasest, mis näib amorfne ja lõtv, võib nende ookeanigurmaanide limaskestade lehed struktureerida kaunisteks silmadeks ja võrkudeks. Need limaskestalehed võivad funktsioneerida filtrina nii väikeste kui ka bakterite toidu manustamiseks. Karjatajad ise on võrreldes sellega mammutid: kuni 10 000 korda suuremad kui nende toit. Kui inimesed sööksid nii väikest toitu, valiksite oma õhtusöögi taldrikult soola ja suhkrutera.
Merebioloogid, nagu mina, arvasid tavaliselt, et limaskestade karjatamine on kõikehaarav söötmisstrateegia - idee oli, et need poisid hakkaksid lihtsalt kinni lüüa, kui nende limaskestad kinni püütakse. Kuid viimased tehnoloogilised edusammud aitavad meil mõista, et limaskestade karjatajad võivad olla valivad sööjad. Ja see, mida nad tarbivad - või mitte -, mõjutab ookeanitoidu võrke.
Kaunistusega filtreerimisvõrgud (sellel pildil võimendatud 1000 korda ja värvitud erkroheliseks) hõivavad osakesi, mis on palju väiksemad kui karjatajad ise. (Kelly Sutherland, CC BY) Kuidas limaskestadega karjatamine toimib?
Limaskestadega karjasejate hulka kuuluvad soolad, pürosoomid, dolioliidid, pteropodid ja appendikulaarsed. Need on tavaliselt sentimeetrid ja ulatuvad umbes nii, et küünte suurus ulatub teie käe suuruseni. Mõned moodustavad kolooniaid, mis koosnevad paljudest isikutest pikkades ahelates, mis võivad olla palju pikemad. Need olendid on suured ja vesised, võrreldes nende kõva kehaga planktooniliste kolleegidega. Kui ühele astuksite, siis see pritsiks, mitte ei krigiseks. Enamasti veekogus võimaldab neil kiiresti suureks kasvada.
Limaskestadega karjatajad on vabalt ujuvad ja sobivad avamerele. Nad elavad kaldast kaugel, kus toitu on napilt ja sageli vähe. Nende limaskestade pisikesed augud ja kiud võimaldavad neil kinni haarata mikroskoopilisi osakesi, mida nad hiljem koos limaga alla neelavad.
Erinevalt ämblikest, kes keerutavad oma toitevõrku, on neil karjatajatel spetsiaalne organ, mida nimetatakse endostyleks, mis sekreteerib nende limaskesta. Limaskestade võrgusilm võib sõltuvalt karjatajast asuda nii kehas sees kui ka väljaspool. Üks rühm eritab näiteks lima mulli, mis on piisavalt suur, et loom saaks elada nagu majas. Teine rühm, hüüdnimega mere liblikad, eritavad limaskesta, mis kinnituvad nende tiivakujuliste jalgade külge. Nende limaskestade paksus ulatub tollist kuni 6 jalga.
Erinevate karjatajate rühmade limaskesta asukoht. Limaskesta võrgusilm värvitakse vastavalt viisile, kuidas karjatajad juhivad voolu läbi või üle võrgu. 'MW' näitab merilibri ehk koskoomi pteropodi limaskesta. (Caitlyn Webster / www.bywebbie.com, CC BY) Ajalooliselt oletasid teadlased, et limaskestadega karjatajad söövad kõike, mis limaskestast läbi sõi - sarnaselt köögivalamu kanalisatsioonis olevale kurnale, püüdes kinni kõik teatud suuruses sissevoolu. Minu labori ja teiste hiljutised uuringud seavad selle oletuse kahtluse alla ja näitavad et nende toitmine võib olla väga selektiivne. Lima võib teatud toiduosakesi suurepäraselt hõivata, samal ajal tõrjudes teised osakesed nende suuruse, kuju või pinnaomaduste alusel täielikult tagasi.
Näiteks, kui seda esitletakse vardakujuliste ja sfääriliste toiduosakeste seguga - erineva kujuga, kuid muidu samalaadse suurusega -, neelab üks limaskestadega rohutirts sfäärilisi osakesi.
Erineva suuruse ja kujuga (sfäärilised ja vardad) osakesed limaskestaga rohutirtsuka (appendicularian Oikopleura dioica) lahutatud soolestikust. (Keats Conley, CC BY) See sarnaneb veidi friikartulite jaoks rätsepatarbekaupade valimisega: mõlemad on valmistatud kartulist ja on enam-vähem ühesuurused, kuid neil on erinev kuju. Limaskestade karjatajate toiduvalik on passiivne, kuna see on seotud sellega, kuidas erineva kujuga saakloomad merevees orienteeruvad ja võrku kinni võtavad.
Karjatajad saavad saaki "valida", kuid ka saagil võib olla võimalik selles osas sõna sekka öelda - kas passiivselt või aktiivselt. Näiteks on mõnel bakteril teflonitaolised pinnad ja nad ei kleepu limaskesta külge, mistõttu neid peaaegu kunagi ei tarbita. Seda, kuidas kõik erinevad saakloomad võivad karjatamist mõjutada, on hiljuti vähe arvesse võetud.
Uurimata, kuid mitte ebaoluline
Okeanograafid on huvitatud sellest, kuidas materjal ookeani kaudu liigub ja kuidas seda protsessi saavad organismid vahendada. Limaskestadega karjatajad võivad olla tsükli kahe silma vahele jäänud osa.
Fakt, et nad ei saa kõiki saakloomi võrdselt, on süsiniku liikumise kaudu ookeanil oluliste tagajärgedega. Pärast limaskestade karjamaajate toitmist pakendavad nad seedimata toiduosakesed limaga seotud väljaheidete graanulitesse või muusse valatud materjali. Saagikiosakeste kleepuva limaga ümberpakendamine kontsentreerib väikese saagikoguse suuremateks agregaatideks, mis muudab need kiiremini vajuma. See viib orgaanilise materjali lõpuks ookeani sügavusele, hoides seda potentsiaalselt aastaid või isegi sajandeid. Sügavusel pole see materjal enamikule mere lähedal elavatele mereorganismidele kättesaadav.
'Salpatron' võimaldab teadlastel veealuseid söödauuringuid läbi viia. (Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof (www.gitaiyahel.com), CC BY-ND) Kuni kahe viimase kümnendi jooksul ei olnud teadlastel tehnoloogilisi vahendeid, et jälgida nende põliselanike limaskestadega karjatajatega toimuvat sobivatel pisikestel skaaladel. Kuna need organismid on üsna habras, kasutavad nüüd minu labori teadlased ja teised sukeldumist või roboteid, et neid vee all otse jälgida. Need lähedased ja hoolikad vaatlused kiirkaamerate ja veealuste mikroskoopide abil või looduskeskkonnas söötmisuuringutega on meile näidanud, kuidas nad valivad teatud osakesed ja tõrjuvad teised välja.
Kiire veealune kaamera (B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND) Edasised edusammud ühendavad veealused meetodid hiljutiste arengutega pildistamises ja geneetilises järjestuses, et valgustada limaskestade toitjate rolli ookeani mikroobikoosluse struktuuri kujundamisel. Veealune pildistamine võimaldab neid habras olendeid häirimatult jälgida. Teadlased saavad jälgida, kuidas üksikud osakesed võrgusilma peal käituvad ja kas need lõpuks kinni püütakse. Söötmisuuringute kontekstis kasutatav geneetiline järjestamine aitab teadlastel tuvastada ja eristada pisikeste mikroobide rühmi, mis on sageli palja silmaga nähtamatud.
Teades, milliseid osakesi tarbitakse ja milliseid mitte, räägitakse meile, kuidas limaskestade karjatajad mõjutavad ookeani toiduvõrku.
Muutuvad ookeanid, muutuv mõju
Limassilma granaatorite valiv söömine võib avaldada sügavat mõju biogeokeemilistele tsüklitele, eriti muutuvates ookeanitingimustes. Sellised keskkonnategurid nagu ookeani temperatuur, toitainete kättesaadavus ning saagikuse tüüp ja hulk mõjutavad limaskestade karjasturite ilmumist ja ilmumise aega, nende pikaajalist püsimist ja mõju ookeani toiduvõrkudele.
Pürosoom õitseb Oregoni ranniku lähedal 2018. aasta veebruaris. Pilt tehti umbes 60 m sügavusel, kus oli pürosoomide kiht, tõenäoliselt toitudes aktiivselt väikestest osakestest. (K. Sutherland / H. Sorensen, CC BY-ND) Troopilisemad limaskestaga karjatatavate pürosoomide liigid ( Pyrosoma atlanticum ) pakuvad juhtumianalüüsi. Tüüpilised Lõuna-Californias põhja pool asuvates soojemates vetes segasid nad teadlasi ja kalureid, kui nad 2014. aastal Oregoni rannikult välja ilmusid.
Keegi ei tea, miks pürosoomid ilmusid, kuid ookeani temperatuurid soojenesid umbes samal ajal. Nagu teisedki limaskestadega karjatajad, lubab peene pürosoomfilter neil karjatada väiksematel osakestel, mida seostatakse soojema, vähem toitainerikka pinnaveega - saagiks on enamiku teiste loomade jaoks liiga väike. Koos teiste lääneranniku teadlastega töötab minu labor aktiivselt, et mõista, miks pürosoomid ilmusid, kuidas need võivad mõjutada mere ökosüsteemi ja kas need püsivad.
Ookeani karjatajate uurimine on oma olemuselt keerukam kui maal; õpime edasi selle kohta, kes nad on, mida nad söövad.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Kelly Sutherland, Oregoni ülikooli bioloogia abiprofessor
