Alle dyr skal spise for at overleve. Hvis du har hørt udtrykket "græsere" før, kan det huske kendte husdyr, f.eks. Køer eller får, der gurer på græsarealer. Men havet har sin egen pakke af græsere med meget forskellige - endda bizarre - kropsformer og foderteknikker. I stedet for tænder bruger en gruppe af disse hvirvelløse dyr ark af slim til at forbruge store mængder små plantelignende partikler. I vores nye artikel foreslår mine kolleger og jeg en ny kategorisering af denne oversettede gruppe: "slimhindegræsere" til anerkendelse af deres usædvanlige fodringsstrategi.
I modsætning til slimet i vores næser, der forekommer amorf og ujævn, kan slimhavene på disse havbejdere struktureres i udsmykkede masker og net. Disse slimagtige plader kan fungere som et filter for at slå fødevarer så små som bakterier. Grazerne selv er sammenligning: op til 10.000 gange større end deres mad. Hvis folk spiste mad så lille, ville du plukke salt og sukker korn fra din middagsplade.
Havbiologer som jeg plejede at tro, at slimgræsning var en "fange-alt" -fodringsstrategi - tanken var, at disse fyre bare ville tøve ned på, hvad deres slimhindede ark blev fanget. Men de nylige teknologiske fremskridt hjælper os med at forstå, at slimhinde kan være kræsne spisere. Og hvad de spiser - eller ikke - har indflydelse på fødevarer til havet.
Udsmykkede filtreringsmasker (forstærket 1.000 gange og farvet lysegrønt på dette billede) fanger partikler, der er meget mindre end græserne selv. (Kelly Sutherland, CC BY) Hvordan fungerer græsning på slimet mesh?
Slibemaskine-græsere inkluderer salper, pyrosomer, doliolider, pteropoder og appendikularer. De er typisk centimeter i længden og spænder groft på din negle til størrelsen på din hånd. Nogle former kolonier bestående af mange individer i lange kæder, der kan være meget længere. Disse væsner er store og vandige sammenlignet med deres hårdfødte planktoniske modstykker. Hvis du trådte på en, ville den klæbe, ikke knas. Et stort set vandforekomst giver dem mulighed for hurtigt at vokse sig store.
Slibemaskemaskiner er frit flydende og egner sig til det åbne hav. De bor langt fra land, hvor fødevarer er knappe og ofte små. De små huller og fibre i deres slimformede masker gør dem i stand til at fange mikroskopiske partikler, som de derefter sluger, undertiden sammen med slimet.
I modsætning til edderkopper, der spinder deres fodringsbaner, har disse græsere et specielt organ, kaldet en endostyle, der udskiller deres slimnet. Afhængig af græseren kan slimhinden være placeret enten inde i eller uden for kroppen. En gruppe udskiller for eksempel en slimboble, der er stor nok til, at dyret kan leve inde som et hus. En anden gruppe, der kaldes hav sommerfugle, udskiller slimede baner, der fastgøres til deres vingeformede fødder. Disse slimagtige væv varierer i størrelse fra en tomme til over 6 fod.
Placering af slimhinden for forskellige grupper af græsere. Slimhinden er farvet i henhold til måderne, hvor græsere driver strømning gennem eller på tværs af masken. 'MW' viser slimet bane af en hav sommerfugl eller thecosome pteropod. (Caitlyn Webster / www.bywebbie.com, CC BY) Historisk antog forskere, at mucus-mesh-græsere spiste alt, der passerede gennem slim-sigten - svarende til en sil i drænet i køkkenvasken, der fanger alt af en bestemt størrelse, der strømmer ind. Nylig forskning fra mit laboratorium og andre udfordrer denne antagelse og viser at deres fodring kan være meget selektiv. Slimet fanger måske visse fødevarepartikler perfekt, mens de helt afviser andre partikler på grundlag af deres størrelse, form eller overfladegenskaber.
For eksempel, når den præsenteres for en blanding af stavformede og sfæriske fødevarepartikler - forskelligt formede, men ellers lignende i størrelse - sluger en art af slim-mesh grazer fortrinsvis de sfæriske partikler.
Partikler af forskellig størrelse og form (kugleformet og stang) fra den dissekerede tarm fra en slimhindestøv, appendikulær Oikopleura dioica. (Keats Conley, CC BY) Det er lidt som at vælge tater tots over pommes frites: De er begge lavet af kartofler og har omtrent samme størrelse, men de har forskellige former. Den slimagtige grazers 'valg af mad er imidlertid passiv, men har at gøre med, hvor forskelligt formet bytte orienterer sig i havvand og aflytter meshet.
Grazers kan "plukke" bytte, men bytte kan også være i stand til at have noget at sige i sagen - enten passivt eller aktivt. For eksempel har nogle bakterier teflonlignende overflader og klæber ikke fast til slimhinderne, så de spises næsten aldrig. Hvordan alle de forskellige bytteegenskaber kan påvirke græsning er blevet undervurderet indtil for nylig.
Understudied men ikke uvigtig
Oceanografer er interesseret i, hvordan materiale bevæger sig gennem havet, og hvordan processen kan formidles af organismer. Slibemaskine græsere kan være et overset stykke af cyklussen.
Det faktum, at de ikke fanger alt bytte lige, har vigtige konsekvenser for, hvordan kulstof bevæger sig gennem havet. Efter fodring af slimhinderne pakkes de ufordøjede fødevarepartikler i slimbundne fækale pellets eller andet castoff-materiale. Genpakning af byttedyrpartikler med klistret slim koncentrerer små bytte til større aggregater, hvilket får dem til at synke hurtigere. Dette flytter i sidste ende organisk materiale til havdybderne, hvilket potentielt kan opbevares i år eller endda århundreder. På dybden er dette materiale ikke tilgængeligt for størstedelen af marine organismer, der lever nær overfladen.
'Salpatron' giver forskere mulighed for at gennemføre fodringsundersøgelser under vand. (Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof (www.gitaiyahel.com), CC BY-ND) Indtil det sidste ti år eller to havde videnskabsmænd ikke teknologiske værktøjer til at se, hvad der foregik med slimhindegræsere i deres oprindelige levesteder på passende små vægte. Fordi disse organismer er ret skrøbelige, bruger forskere i mit laboratorium og andre dykning eller robotter til direkte at observere dem under vand. Disse nære, omhyggelige observationer ved hjælp af højhastigheds kameraer og undervandsmikroskoper eller foretager fodringsundersøgelser i det naturlige miljø har vist os, hvordan de vælger bestemte partikler og afviser andre.
Højhastigheds undervands kamera (B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND) Yderligere fremskridt vil kombinere undervandsmetoder med den nylige udvikling i billeddannelse og genetisk sekventering for at kaste lys over slimhindefoders rolle i udformningen af havets mikrobielle samfund. Undervandsbilleder muliggør uforstyrrede observationer af disse skrøbelige væsener. Forskere kan se, hvordan individuelle partikler opfører sig på nettet, og om de i sidste ende bliver fanget. Genetisk sekventering anvendt i forbindelse med fodringsundersøgelser hjælper forskere med at identificere og skelne de grupper af små mikrober, der ofte er usynlige for det blotte øje.
At vide, hvilke partikler der forbruges, og hvilke der ikke fortæller os om den indflydelse, som slimhinderne har på fødevarerne til havet.
Ændring af oceaner, ændring af påvirkning
Kræsnende spisning af slimhindegræsere kan have store konsekvenser for biogeokemiske cyklusser, især i lyset af skiftende havforhold. Miljøfaktorer som havtemperatur, tilgængelighed af næringsstoffer og typen og mængden af byttedyr, der er til stede, påvirker, hvornår og hvor slimagtige græsere vises, hvor længe de klæber rundt og deres indvirkning på havfødevarer.
Pyrosom blomstrer fra Oregon-kysten i februar 2018. Billedet blev taget i ca. 60 m dybde, hvor der var et lag med pyrosomer, sandsynligvis aktivt fodring med små partikler. (K. Sutherland / H. Sorensen, CC BY-ND) En mere tropisk art af slimhindende pyrosomer ( Pyrosoma atlanticum ) giver et casestudie. Typisk i varmere farvande så langt nord som det sydlige Californien forvirrede de forskere og fiskere både, da de optrådte ud for Oregon-kysten i 2014.
Ingen ved, hvorfor pyrosomerne optrådte, men havtemperaturerne varmet omkring samme tid. Ligesom andre slimhindegræsere giver det fine pyrosomfilter dem mulighed for at græsse på de mindre partikler, der er forbundet med varmere, mindre næringsrige overfladevand - bytte for lille til at de fleste andre dyr kan fange. Sammen med andre forskere langs vestkysten arbejder mit laboratorium aktivt med at forstå, hvorfor pyrosomerne optrådte, hvordan de kunne påvirke det marine økosystem, og hvis de vil vedvare.
Grazers i havet er i sagens natur mere udfordrende at studere end dem end på land; fortsætter vi med at lære mere om, hvem de er gennem, hvad de spiser.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Kelly Sutherland, adjunkt i biologi, University of Oregon
