เซ็กซี่บาคาร่าสัตว์ทะเลเหล่านี้สร้างตาข่ายเมือกที่สวยงามเพื่อจับอาหาร

นักวิทยาเซ็กซี่บาคาร่าศาสตร์คิดว่าสัตว์เหล่านี้สมควรได้รับหมวดหมู่ของตัวเองในการรับรู้ถึงวิธีการให้อาหารแปลก ๆ นี้

โดย KELLY SUTHERLAND / THE CONVERSATION | เผยแพร่เมื่อ 8 พฤษภาคม 2018 19:00 น

สิ่งแวดล้อม

แบ่งปัน    

สัตว์ทุกชนิดต้องกินเพื่อความอยู่รอด หากคุณเคยได้ยินคำว่า “grazer” มาก่อน อาจทำให้นึกถึงสัตว์เลี้ยงในฟาร์มที่คุ้นเคย เช่น วัวหรือแกะเคี้ยวเอื้องบนทุ่งหญ้า แต่มหาสมุทรมีหญ้าแทะเล็มเป็นของตัวเอง ซึ่งมีรูปแบบร่างกายและเทคนิคการป้อนอาหารที่แตกต่างกันมาก แทนที่จะใช้ฟัน สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังกลุ่มหนึ่งใช้แผ่นเมือกเพื่อกินอนุภาคขนาดเล็กที่มีลักษณะคล้ายพืชจำนวนมาก ในรายงานฉบับใหม่ของเรา ฉันและเพื่อนร่วมงานเสนอให้จัดหมวดหมู่ใหม่สำหรับกลุ่มที่ถูกมองข้ามนี้: ” หญ้าแทะเล็มเมือก ” โดยคำนึงถึงกลยุทธ์การให้อาหารที่ไม่ปกติของพวกมัน

ซึ่งแตกต่างจากเมือกในจมูกของเรา ซึ่งดูเหมือนไม่มีรูปร่างและเป็นปม เยื่อเมือกของหญ้าทะเลเหล่านี้สามารถจัดโครงสร้างเป็นตาข่ายและตาข่ายอันวิจิตร แผ่นเมือกเหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวกรองเพื่อดักจับอาหารที่มีขนาดเล็กเท่าแบคทีเรีย เมื่อเทียบกับหญ้าแทะเล็มแล้ว ใหญ่กว่าอาหารของพวกมันถึง 10,000 เท่า ถ้าคนกินอาหารน้อยขนาดนั้น คุณจะเลือกเมล็ดธัญพืชเกลือและน้ำตาลจากจานอาหารค่ำของคุณ

นักชีววิทยาทางทะเลอย่างฉันเคยคิดว่าการแทะ

เล็มเมือกเป็นกลยุทธ์การให้อาหารที่ “จับได้ทั้งหมด” แนวคิดก็คือคนพวกนี้จะกินอะไรก็ได้ที่เมือกจับได้ แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเมื่อเร็วๆ นี้ช่วยให้เราเข้าใจว่า หญ้าแฝกสามารถกิน ได้จู้จี้จุกจิก และสิ่งที่พวกเขาบริโภค – หรือไม่ – มีอิทธิพลต่อใยอาหารในมหาสมุทร

ตาข่ายกรองหรูหรา

ตาข่ายกรองที่หรูหรา (ขยาย 1,000 เท่าและย้อมเป็นสีเขียวสดใสในภาพนี้) จะดักจับอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าตัวหญ้าเองมาก Kelly Sutherland, CC BY

การเล็มหญ้าเมือกทำงานอย่างไร?

เมือก-ตาข่าย grazers ได้แก่ salps, pyrosomes, doliolids, pteropods และ appendicularian โดยทั่วไปแล้วจะมีความยาวเป็นเซนติเมตร โดยขยายขนาดประมาณเล็บมือจนถึงขนาดมือ อาณานิคมบางรูปแบบประกอบด้วยบุคคลจำนวนมากในสายโซ่ยาวที่สามารถยาวได้มาก สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีขนาดใหญ่และเป็นน้ำเมื่อเปรียบเทียบกับแพลงก์โทนิกที่มีร่างกายแข็ง ถ้าเหยียบคันหนึ่งจะดิ้นไม่กระทืบ แหล่งน้ำส่วนใหญ่ช่วยให้พวกมันเติบโตอย่างรวดเร็ว

หญ้าแฝกเป็นหญ้าแฝกลอยได้อิสระและเหมาะกับมหาสมุทรเปิด พวกเขาอาศัยอยู่ไกลจากฝั่งซึ่งอาหารหายากและมักมีขนาดเล็ก รูและเส้นใยเล็กๆ ของตาข่ายเมือกช่วยให้จับอนุภาคขนาดเล็กมาก ซึ่งต่อมากลืนเข้าไป บางครั้งก็ไปพร้อมกับเมือก

สัตว์กินหญ้าเหล่านี้ต่างจากแมงมุมที่หมุนใยอาหาร แทะเล็มเหล่านี้มีอวัยวะพิเศษที่เรียกว่าเอนโดสไตล์ ซึ่งแยกตาข่ายของพวกมัน ตาข่ายเมือกสามารถอยู่ได้ทั้งภายในหรือภายนอกร่างกายทั้งนี้ขึ้นอยู่กับหญ้า ตัวอย่างเช่น กลุ่มหนึ่งหลั่งฟองเมือกที่ใหญ่พอที่สัตว์จะอาศัยอยู่ภายในเหมือนบ้าน อีกกลุ่มหนึ่งที่มีชื่อเล่นว่าผีเสื้อทะเล หลั่งใยเมือกที่ติดอยู่กับเท้ารูปปีกของพวกมัน ใยเมือกเหล่านี้มีขนาดตั้งแต่นิ้วจนถึง 6 ฟุต

ตำแหน่งของเมือกเมือก

ตำแหน่งของเมือกตาข่ายสำหรับกลุ่มหญ้าแฝกต่างๆ ตาข่ายเมือกมีสีตามวิธีที่หญ้าแฝกไหลผ่านหรือข้ามตาข่าย ‘MW’ แสดงเยื่อเมือกของผีเสื้อทะเล หรือ thecosome pteropod Caitlyn Webster/www.bywebbie.com, CC BY

ในอดีต นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าผู้กินหญ้าเมือกกินทุกอย่างที่ผ่านตะแกรงเมือก – คล้ายกับตัวกรองในท่อระบายน้ำของอ่างล้างจานในครัวที่จับทุกอย่างที่มีขนาดที่แน่นอนที่ไหลเข้ามาการวิจัยล่าสุดโดยห้องแล็บของฉันและคนอื่น ๆ ท้าทายสมมติฐานนี้และแสดงให้เห็น เพื่อว่าอาหารของพวกมันจะคัดเลือกมาอย่างดี เมือกอาจดักจับอนุภาคอาหารบางชนิดได้อย่างสมบูรณ์ ในขณะที่ปฏิเสธอนุภาคอื่นๆ โดยสิ้นเชิงโดยพิจารณาจากขนาด รูปร่าง หรือคุณสมบัติพื้นผิว

ตัวอย่างเช่น เมื่อนำเสนอด้วยส่วนผสมของเศษอาหารที่มีรูปร่างเป็นแท่งและทรงกลม – มีรูปร่างต่างกันแต่มีขนาดใกล้เคียงกัน – หญ้าแฝกชนิดตาข่ายชนิดหนึ่งจะกลืนอนุภาคทรงกลมได้ดีกว่า

ลำไส้ผ่าของเมือก-ตาข่าย

อนุภาคที่มีขนาดและรูปร่างต่างกัน (ทรงกลมและก้าน) จากลำไส้ที่ผ่าออกของหญ้าแฝกเมือกตาข่าย ภาคผนวกOikopleura dioica . คีทส์คอนลี่ย์ CC BY

คล้ายกับการเลือกเทเทอร์ทอตแทนเฟรนช์ฟรายส์: ทั้งคู่ทำมาจากมันฝรั่งและมีขนาดใกล้เคียงกันแต่มีรูปร่างต่างกัน “ทางเลือก” ของอาหารเมือกหญ้ากินหญ้า แม้ว่าจะต้องเกี่ยวข้องกับรูปร่างที่แตกต่างกันของเหยื่อในน้ำทะเลและดักจับตาข่าย

Grazers สามารถ “เลือก” เหยื่อได้ แต่เหยื่ออาจสามารถพูดในเรื่องนี้ได้ไม่ว่าจะอย่างเฉยเมยหรืออย่างแข็งขัน ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียบางชนิดมีพื้นผิวคล้ายเทฟลอน และไม่ยึดติดกับเยื่อเมือกดังนั้นจึงแทบไม่เคยบริโภคเลย คุณสมบัติของเหยื่อที่แตกต่างกันทั้งหมดอาจส่งผลต่อการเลี้ยงสัตว์อย่างไรนั้นยังประเมินค่าต่ำเกินไปจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้

เรียนน้อยแต่ไม่สำคัญ

นักสมุทรศาสตร์สนใจว่าวัสดุเคลื่อนตัวผ่านมหาสมุทรได้อย่างไร และกระบวนการนี้จะเป็นสื่อกลางโดยสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร หญ้าเมือกตาข่ายอาจเป็นชิ้นส่วนที่ถูกมองข้ามของวัฏจักร

ความจริงที่ว่าพวกมันจับเหยื่อได้ไม่เท่ากันทั้งหมดมีผลที่สำคัญต่อการที่คาร์บอนเคลื่อนตัวผ่านมหาสมุทร หลังจากที่อาหารสัตว์ที่เป็นเมือกป้อนเข้าไป พวกมันจะบรรจุเศษอาหารที่ไม่ได้ย่อยลงในอุจจาระที่มีเมือกหรือวัสดุอื่นๆ การบรรจุหีบห่ออนุภาคของเหยื่อด้วยเมือกเหนียวจะทำให้เหยื่อขนาดเล็กกลายเป็นมวลรวมที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งทำให้เหยื่อจมเร็วขึ้น ในที่สุดสิ่งนี้จะย้ายสารอินทรีย์ไปสู่ความลึกของมหาสมุทร ซึ่งอาจเก็บไว้ได้นานหลายปีหรือหลายศตวรรษ ในระดับความลึก สารนี้ไม่สามารถใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตในทะเลส่วนใหญ่ที่อาศัยอยู่ใกล้ผิวน้ำ

ซัลพาทรอน

‘salpatron’ ช่วยให้นักวิจัยทำการศึกษาการให้อาหารใต้น้ำได้ Gitai Yahel/Ayelet Dadon-Pilosof ( www . gitaiyahel . com ), CC BY-ND

จนกระทั่งทศวรรษหรือสองปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ไม่มีเครื่องมือทางเทคโนโลยีในการดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับหญ้าแฝกในถิ่นที่อยู่ของพวกมันในระดับเล็กๆ ที่เหมาะสม เนื่องจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ค่อนข้างบอบบาง ตอนนี้นักวิจัยในห้องทดลองของฉันและคนอื่นๆ จึงใช้การดำน้ำลึกหรือหุ่นยนต์เพื่อสังเกตพวกมันใต้น้ำโดยตรง การสังเกตอย่างใกล้ชิดและระมัดระวังโดยใช้กล้องความเร็วสูงและกล้องจุลทรรศน์ใต้น้ำ หรือการศึกษาการให้อาหารในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติได้แสดงให้เราเห็นว่าพวกมันเลือกอนุภาคบางชนิดและปฏิเสธอนุภาคอื่นๆ อย่างไร

กล้องใต้น้ำความเร็วสูง

กล้องใต้น้ำความเร็วสูง B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND

ความก้าวหน้าเพิ่มเติมจะรวมวิธีการใต้น้ำกับการพัฒนาล่าสุดในการถ่ายภาพและการจัดลำดับทางพันธุกรรมเพื่อให้กระจ่างเกี่ยวกับบทบาทของตัวป้อนเมือกในการกำหนดโครงสร้างของชุมชนจุลินทรีย์ในมหาสมุทร การ ถ่ายภาพใต้น้ำช่วยให้สามารถสังเกตสิ่งมีชีวิตที่บอบบางเหล่านี้ได้โดยไม่ถูกรบกวน นักวิจัยสามารถสังเกตได้ว่าอนุภาคแต่ละตัวมีพฤติกรรมอย่างไรบนตาข่ายและจับได้ในที่สุดหรือไม่ การจัดลำดับทางพันธุกรรมที่ใช้ในบริบทของการศึกษาการให้อาหารช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุและแยกแยะกลุ่มของจุลินทรีย์ขนาดเล็กที่มักมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

การรู้ว่าอนุภาคใดถูกบริโภคและส่วนใดไม่ได้บอกเราเกี่ยวกับผลกระทบที่สัตว์กินเนื้อที่เป็นเมือกมีต่อใยอาหารในมหาสมุทร

มหาสมุทรเปลี่ยน ผลกระทบเปลี่ยน

การรับประทานอาหารที่พิถีพิถันโดยผู้กินหญ้าเมือกอาจมีนัยสำคัญต่อวัฏจักรชีวเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของสภาพมหาสมุทรที่เปลี่ยนแปลงไป ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น อุณหภูมิของมหาสมุทร ความพร้อมของสารอาหาร และชนิดและปริมาณของเหยื่อมีอิทธิพลต่อเวลาและตำแหน่งที่หญ้าแทะเล็มปรากฏขึ้น ระยะเวลาที่พวกมันเกาะอยู่ และผลกระทบต่อใยอาหารในมหาสมุทร

ไพโรโซมบาน

ไพโรโซมบานนอกชายฝั่งโอเรกอนในเดือนกุมภาพันธ์ 2018 ภาพนี้ถ่ายที่ความลึกประมาณ 60 ม. ซึ่งมีชั้นของไพโรโซมอยู่ ซึ่งน่าจะกินอนุภาคขนาดเล็กอย่างแข็งขัน K. Sutherland/H. โซเรนเซ่น CC BY-ND

ไพโรโซมชนิดกินเนื้อในเขตร้อน ( Pyrosoma atlanticum ) เป็นกรณีศึกษา ตามแบบฉบับในน่านน้ำที่อุ่นกว่าทางเหนือถึงแคลิฟอร์เนียตอนใต้ พวกเขาสร้างความสับสนให้นักวิทยาศาสตร์และชาวประมงเหมือนกัน เมื่อพวกเขาปรากฏตัวนอกชายฝั่งโอเรกอนในปี 2014

ไม่มีใครรู้ว่าเหตุใดไพโรโซมจึงปรากฏขึ้น แต่อุณหภูมิของมหาสมุทรอุ่นขึ้นในเวลาเดียวกัน ตัวกรองไพโรโซมละเอียดช่วยให้พวกมันกินหญ้าในอนุภาคขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับน้ำผิวดินที่อุ่นกว่าและอุดมด้วยสารอาหารน้อยกว่า เช่นเดียวกับเครื่องกินหญ้าเมือกอื่นๆ ซึ่งเป็นเหยื่อที่มีขนาดเล็กเกินกว่าที่สัตว์อื่นๆ ส่วนใหญ่จะจับได้ ร่วมกับนักวิจัยคนอื่นๆ ตามแนวชายฝั่งตะวันตกห้องทดลองของฉันกำลังทำงานอย่างแข็งขันเพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดไพโรโซมจึงปรากฏขึ้น พวกมันอาจส่งผลต่อระบบนิเวศทางทะเลอย่างไร และจะยังคงมีอยู่อีกหรือไม่

หญ้าในมหาสมุทรมีความท้าทายในการศึกษามากกว่าการศึกษาบนบก เรายังคงเรียนรู้เพิ่มเติมว่าพวกเขาเป็นใครผ่านสิ่งที่พวกเขากิน

บทความนี้ร่วมเขียนโดยKeats Conleyนักชีววิทยาด้านการวิจัย ของ Department of Fish and Wildlife ของชนเผ่า Shoshone-Bannock

Kelly Sutherland เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาที่มหาวิทยาลัยโอเรกอน บทความนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับThe Conversationเซ็กซี่บาคาร่า / สัตว์เลี้ยง