Stworzenie głębinowe - Deep sea creature

Kieł pospolity, Anoplogaster cornuta

Termin stworzenie głębinowe odnosi się do organizmów żyjących poniżej strefy fotycznej oceanu. Te stworzenia muszą przetrwać w ekstremalnie trudnych warunkach, takich jak setki barów ciśnienia, niewielkie ilości tlenu, bardzo mało pożywienia, brak światła słonecznego i stałe, ekstremalne zimno. Większość stworzeń musi polegać na pożywieniu spływającym z góry.

Te stworzenia żyją w bardzo wymagających środowiskach, takich jak strefy otchłani lub hadalów , które znajdując się tysiące metrów pod powierzchnią, są prawie całkowicie pozbawione światła. Woda ma temperaturę od 3 do 10 stopni Celsjusza i ma niski poziom tlenu. Ze względu na głębokość ciśnienie wynosi od 20 do 1000 barów . Stworzenia żyjące na głębokości setek, a nawet tysięcy metrów w oceanie przystosowały się do wysokiego ciśnienia, braku światła i innych czynników.

Ewolucyjne adaptacje stworzeń głębinowych

Wysokie ciśnienie

Powyżej głębokości 1000 metrów Ryby pelagiczne zwykle nie mają pęcherza pławnego ani wypełnionego tłuszczem pęcherza pławnego. Utrata pęcherza pławnego przyczyniła się do oszczędności energii, ponieważ pompowanie gazu do pęcherzy było kosztowne na dużych głębokościach oceanu.

Zwierzęta te muszą przetrwać ekstremalną presję stref subfotycznych . Ciśnienie wzrasta o około jeden bar na dziesięć metrów. Aby poradzić sobie z presją, wiele ryb jest raczej małych. Te stworzenia albo wyeliminowały wszystkie nadmiarowe wnęki, które zapadłyby się pod ciśnieniem, takie jak pęcherze pławne , albo mają gęstsze pęcherze pławne wypełnione olejem. Pęcherze pływackie pozwalają rybom mieć mniej mięśni i skostniałych kości. Brak kostnienia został dostosowany do oszczędzania energii, ponieważ zmniejsza się ilość pożywienia, ponieważ ryby płyną głębiej w kierunku dna morskiego.

Brak światła

Brak światła wymaga od stworzeń specjalnych przystosowań do znajdowania pożywienia, unikania drapieżników i znajdowania partnerów. Większość zwierząt ma bardzo duże oczy z siatkówkami zbudowanymi głównie z pręcików, co zwiększa wrażliwość. Wiele zwierząt rozwinęło również duże czułki, które zastępują widzenie peryferyjne. Aby móc się rozmnażać, wiele z tych ryb wyewoluowało w hermafrodytę , eliminując potrzebę znalezienia partnera. Wiele stworzeń wykształciło również bardzo silny węch do wykrywania substancji chemicznych uwalnianych przez partnerów.

Brak środków

Na tej głębokości nie ma wystarczającej ilości światła, aby mogła zajść fotosynteza, ani wystarczającej ilości tlenu, aby wspierać zwierzęta o wysokim metabolizmie. Aby przetrwać, stworzenia mają wolniejszy metabolizm, który wymaga mniej tlenu; mogą żyć przez długi czas bez jedzenia. Większość pożywienia pochodzi albo z materiału organicznego, który spada z góry, albo z jedzenia innych stworzeń, które otrzymały pożywienie w procesie chemosyntezy (proces zamiany energii chemicznej w energię pokarmową). Ze względu na rzadkie rozmieszczenie stworzeń zawsze jest przynajmniej trochę tlenu i pożywienia. Ponadto, zamiast zużywać energię na poszukiwanie pożywienia, stworzenia te wykorzystują szczególne przystosowania do zasadzki na zdobycz. Z kolei te stworzenia polegają na spadaniu z powierzchni dużych cząstek pokarmu, takich jak fragmenty martwych ryb lub innych ssaków morskich. Chociaż spadające jedzenie może wspierać populację stworzeń głębinowych, nadal może brakować zasobów ze względu na średnią populację ryb, które zjadają fragmenty przed dotarciem na dno.

Kręgowce głębinowe mają również mniej mięśni i mniej skostniałych kości. Ten brak kostnienia został przystosowany do oszczędzania energii, gdy brakuje żywności.

Bioluminescencja

Humbak : Melanocetus johnsonii

Bioluminescencja to zdolność organizmu do wytwarzania światła poprzez reakcje chemiczne. Stworzenia wykorzystują bioluminescencję na wiele sposobów: aby oświetlić sobie drogę, zwabić zdobycz lub uwieść partnera. Wiele podwodnych zwierząt jest bioluminescencyjnych – od żmii po różne gatunki ryb latarek , nazwanych tak od ich światła. Niektóre stworzenia, takie jak żabnica , mają koncentrację fotoforów w małej kończynie wystającej z ich ciała, którą wykorzystują jako przynętę do łowienia ciekawskich ryb. Bioluminescencja może również dezorientować wrogów. Chemiczny proces bioluminescencji wymaga co najmniej dwóch substancji chemicznych: substancji chemicznej wytwarzającej światło zwanej lucyferyną oraz substancji chemicznej wywołującej reakcję zwaną lucyferazą. Lucyferaza katalizuje utlenianie lucyferyny, powodując światło i powodując nieaktywną oksylucyferynę. Świeża lucyferyna musi być dostarczana z dietą lub poprzez wewnętrzną syntezę.

Chemosynteza

Główny artykuł: Chemosynteza
Robaki rurowe żerujące u podstawy czarnego palacza .

Ponieważ na tak głębokich poziomach światła słonecznego jest niewiele lub nie ma go wcale, fotosynteza nie jest możliwym sposobem wytwarzania energii, co pozostawia niektóre stworzenia z dylematem, jak produkować żywność dla siebie. W przypadku gigantycznej rurki ta odpowiedź przychodzi w postaci bakterii. Bakterie te są zdolne do chemosyntezy i żyją w gigantycznej rurce, która żyje w kominach hydrotermalnych . Te otwory wentylacyjne wydzielają bardzo duże ilości chemikaliów, które te bakterie mogą przekształcić w energię. Bakterie te mogą również rosnąć bez żywiciela i tworzyć maty bakterii na dnie morskim wokół kominów hydrotermalnych, gdzie służą jako pokarm dla innych stworzeń. Bakterie są kluczowym źródłem energii w łańcuchu pokarmowym. To źródło energii tworzy duże populacje w obszarach wokół kominów hydrotermalnych, co zapewnia naukowcom łatwy przystanek na badania. Organizmy mogą również wykorzystywać chemosyntezę do przyciągania ofiar lub partnera.

Giganty głębinowe

Główny artykuł: Głębinowy gigantyzm
Bathynomus ( Bathynomus giganteus )

Termin gigantyzm głębinowy opisuje wpływ, jaki życie na takich głębokościach wywiera na rozmiary niektórych stworzeń w porównaniu z rozmiarami ich krewnych żyjących w różnych środowiskach. Te stworzenia są na ogół wielokrotnie większe niż ich odpowiedniki. Przykładem tego jest gigantyczny równonog (spokrewniony z pospolitym pluskwiakiem pigułek ). Do tej pory naukowcy byli w stanie wyjaśnić tylko gigantyzm głębinowy w przypadku gigantycznej rurkożercy . Naukowcy uważają, że te stworzenia są znacznie większe niż robaki rurkowe w płytszej wodzie , ponieważ żyją w kominach hydrotermalnych, które wydalają ogromne ilości zasobów. Uważają, że skoro stworzenia nie muszą zużywać energii regulującej temperaturę ciała i mają mniejszą potrzebę aktywności, mogą przeznaczyć więcej zasobów na procesy zachodzące w ciele.

Zdarzają się również przypadki nienormalnie małych stworzeń głębinowych, takich jak rekin lampionowy , który mieści się w pysku dorosłego człowieka .

Badania głębinowe

Alvin w 1978 roku, rok po tym, jak po raz pierwszy zbadał komin hydrotermalny .

Ludzie zbadali mniej niż 4% dna oceanu, a przy każdym nurkowaniu odkrywane są dziesiątki nowych gatunków stworzeń głębinowych. Okręt podwodny DSV Alvin — będący własnością Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i obsługiwany przez Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) w Woods Hole w stanie Massachusetts — jest przykładem rodzaju statku używanego do eksploracji głębokich wód. Ta 16-tonowa łódź podwodna może wytrzymać ekstremalne ciśnienie i jest łatwa w manewrowaniu pomimo swojej wagi i rozmiarów.

Ekstremalna różnica ciśnienia między dnem a powierzchnią sprawia, że ​​przetrwanie stworzenia na powierzchni jest prawie niemożliwe; utrudnia to dogłębne badania, ponieważ większość przydatnych informacji można znaleźć tylko wtedy, gdy stworzenia są żywe. Ostatnie odkrycia umożliwiły naukowcom dokładniejsze przyjrzenie się tym stworzeniom i przez dłuższy czas. Biolog morski Jeffery Drazen znalazł rozwiązanie: pułapkę ciśnieniową na ryby. W ten sposób chwyta istotę głębinową i powoli dostosowuje swoje ciśnienie wewnętrzne do poziomu powierzchni, gdy istota jest wynurzana, w nadziei, że stworzenie może się przystosować.

Inny zespół naukowy, z Université Pierre-et-Marie-Curie , opracował urządzenie wychwytujące znane jako PERISCOP , które utrzymuje ciśnienie wody podczas jej powierzchni, utrzymując próbki w środowisku pod ciśnieniem podczas wynurzania. Pozwala to na dokładne badanie powierzchni bez jakichkolwiek zakłóceń ciśnienia wpływających na próbkę.

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ B Yancey Paul H .; Gerringer, Mackenzie E.; Drazen, Jeffrey C.; Rowden, Ashley A.; Jamieson, Alan (25.03.2014). „Ryby morskie mogą być biochemicznie powstrzymywane od zamieszkiwania najgłębszych głębin oceanicznych” . Materiały Narodowej Akademii Nauk . 111 (12): 4461–4465. Kod Bibcode : 2014PNAS..111.4461Y . doi : 10.1073/pnas.1322003111 . ISSN  0027-8424 . PMC  3970477 . PMID  24591588 .
  2. ^ Moloney, Ellis (11 grudnia 2017). „Głęboki ocean lub głębokie zamrożenie: jak zwierzęta ewoluowały, aby przetrwać” . Nauka w Illinois .
  3. ^ Yancey, Paweł H.; Gerringer, Mackenzie E.; Drazen, Jeffrey C.; Rowden, Ashley A.; Jamieson, Alan (25.03.2014). „Ryby morskie mogą być biochemicznie powstrzymywane od zamieszkiwania najgłębszych głębin oceanicznych” . Materiały Narodowej Akademii Nauk . 111 (12): 4461–4465. Kod Bibcode : 2014PNAS..111.4461Y . doi : 10.1073/pnas.1322003111 . ISSN  0027-8424 . PMC  3970477 . PMID  24591588 .
  4. ^ B Isaacs JD Schwartzlose RA (1975). „Aktywne zwierzęta dna głębin morskich” . Naukowy Amerykanin . 233 (4): 84–91. Kod Bibcode : 1975SciAm.233d..84I . doi : 10.1038/scientificamerican1075-84 . ISSN  0036-8733 . JSTOR  24949919 .
  5. ^ „Akwarium Monterey Bay: Online Field Guide” . Zarchiwizowane z oryginału dnia 2008-12-22 . Źródło 2008-05-12 .
  6. ^ a b BL Web: Chemia
  7. ^ Chemosynteza
  8. ^ Wideo: Kraby 12ft, Walking Fish i Mini Sharks: Deep Sea Creatures - Science - WeShow (US Edition)
  9. ^ Nowa pułapka może bezpiecznie zabrać ryby głębinowe z ciemności
  10. ^ Dźwignia A (31 lipca 2008). "Żywe ryby złowione na rekordowej głębokości" . Wiadomości BBC . Źródło 18 lutego 2011 .

Zewnętrzne linki