Alle Tiere müssen fressen, um zu überleben. Wenn Sie den Begriff „Grazer“ schon einmal gehört haben, können Sie sich an bekannte Nutztiere wie Kühe oder Schafe erinnern, die auf Weideland herumknabbern. Aber der Ozean hat eine eigene Reihe von Weiden mit sehr unterschiedlichen - sogar bizarren - Körperformen und Fütterungstechniken. Anstelle von Zähnen verwendet eine Gruppe dieser Wirbellosen Schleimblätter, um große Mengen winziger pflanzenähnlicher Partikel zu konsumieren. In unserem neuen Artikel schlagen meine Kollegen und ich eine neue Kategorisierung für diese übersehene Gruppe vor: „Mucous Mesh Grazer“, in Anerkennung ihrer ungewöhnlichen Fütterungsstrategie.
Anders als der Schleim in unseren Nasen, der amorph und blobig erscheint, können die Schleimblätter dieser Ozeanweider in verzierte Maschen und Netze strukturiert werden. Diese Schleimhäute können wie ein Filter wirken, um Lebensmittel, die so klein wie Bakterien sind, zu fangen. Die Graser selbst sind im Vergleich dazu ein Mammut: bis zu 10.000 Mal größer als ihr Futter. Wenn die Leute so wenig essen würden, würdest du Salz und Zuckerkörner von deinem Teller nehmen.
Meeresbiologen wie ich hielten Schleimbeweidung für eine „Alleskönner“ -Fütterungsstrategie - die Idee war, dass diese Jungs einfach alles auffressen würden, was auch immer ihr Schleimblatt gefangen hatte. Aber die jüngsten technologischen Fortschritte helfen uns zu verstehen, dass Schleimfresser wählerische Esser sein können. Und was sie verbrauchen oder nicht - beeinflusst die Nahrungsnetze der Ozeane.
Aufwändige Filtergitter (1000-fach vergrößert und in diesem Bild hellgrün gefärbt) fangen Partikel ein, die viel kleiner sind als die Grazer selbst. (Kelly Sutherland, CC BY) Wie funktioniert die Mucous-Mesh-Beweidung?
Mucous-Mesh-Grazer umfassen Salpen, Pyrosomen, Doliolide, Pteropoden und Appendicularian. Sie sind in der Regel Zentimeter lang und erstrecken sich ungefähr von der Größe Ihres Fingernagels bis zur Größe Ihrer Hand. Einige bilden Kolonien, die aus vielen Individuen in langen Ketten bestehen, die viel länger sein können. Diese Kreaturen sind groß und wässrig im Vergleich zu ihren harten planktonischen Gegenstücken. Wenn Sie auf eines getreten sind, würde es quetschen, nicht knirschen. Ein größtenteils Wasserkörper ermöglicht es ihnen, schnell groß zu werden.
Mucous-Mesh-Grazer sind frei schwimmend und für den offenen Ozean geeignet. Sie leben weit weg von der Küste, wo das Essen knapp und oft klein ist. Die winzigen Löcher und Fasern ihrer Schleimhäute ermöglichen es ihnen, mikroskopische Partikel einzufangen, die sie später manchmal zusammen mit dem Schleim schlucken.
Im Gegensatz zu Spinnen, die ihre Nahrungsnetze spinnen, haben diese Weiden ein spezielles Organ, das Endostyle genannt wird und das ihre Schleimhäute absondert. Je nach Weideland kann sich das Schleimgewebe entweder innerhalb oder außerhalb des Körpers befinden. Eine Gruppe zum Beispiel bildet eine Schleimblase, die groß genug ist, damit das Tier wie ein Haus darin leben kann. Eine andere Gruppe, auch Meeresschmetterlinge genannt, scheidet Schleimhäute aus, die an ihren flügelförmigen Füßen haften. Diese Schleimhäute variieren in der Größe von einem Zoll bis über 6 Fuß.
Lage des Schleimgeflechts für verschiedene Weidegruppen. Das Schleimgewebe wird entsprechend der Art und Weise gefärbt, in der Grazer das Gewebe durchströmen oder durchqueren. 'MW' zeigt das Schleimnetz eines Seeschmetterlings oder Thecosome Pteropods. (Caitlyn Webster / www.bywebbie.com, CC BY) In der Vergangenheit gingen Wissenschaftler davon aus, dass Mucous-Mesh-Grazer alles fraßen, was durch das Mucous-Sieb ging - ähnlich wie ein Sieb im Abfluss des Spülbeckens, das alles abfängt, was in eine bestimmte Größe fließt. Jüngste Forschungen von meinem Labor und anderen stellen diese Annahme in Frage und belegen dies dass ihre Fütterung sehr selektiv sein kann. Der Schleim kann bestimmte Lebensmittelpartikel perfekt einfangen, während andere Partikel aufgrund ihrer Größe, Form oder Oberflächeneigenschaften vollständig abgestoßen werden.
Wenn zum Beispiel eine Mischung aus stäbchenförmigen und kugelförmigen Nahrungspartikeln - unterschiedlich geformt, aber ansonsten in der Größe ähnlich - angeboten wird, verschluckt eine Art von Mucous-Mesh-Grazer bevorzugt die kugelförmigen Partikel.
Partikel unterschiedlicher Größe und Form (sphärisch und stäbchenförmig) aus dem zerlegten Darm eines Mucous-Mesh-Grazers, dem Appendicularian Oikopleura dioica. (Keats Conley, CC BY) Das ist ein bisschen wie die Wahl von Tater Tots gegenüber Pommes Frites: Sie bestehen beide aus Kartoffeln und sind ungefähr gleich groß, haben aber unterschiedliche Formen. Die „Wahl“ der Weidenschleimfutter ist jedoch passiv und hängt damit zusammen, wie unterschiedlich geformte Beute sich im Meerwasser orientiert und das Netz abfängt.
Grazer können Beute „pflücken“, Beute kann aber auch mitreden - entweder passiv oder aktiv. Zum Beispiel haben einige Bakterien teflonartige Oberflächen und haften nicht an den Schleimnetzen, so dass sie fast nie verbraucht werden. Wie all die verschiedenen Eigenschaften der Beute die Beweidung beeinflussen könnten, wurde bis vor kurzem unterschätzt.
Verblüfft, aber nicht unwichtig
Ozeanographen interessieren sich dafür, wie sich Material durch den Ozean bewegt und wie der Prozess durch Organismen vermittelt werden könnte. Mucous Mesh Grazer könnten ein übersehenes Stück des Zyklus sein.
Die Tatsache, dass sie nicht alle Beute gleichermaßen fangen, hat wichtige Konsequenzen für die Bewegung von Kohlenstoff durch den Ozean. Nach der Fütterung verpacken die Mucous Grazer unverdaute Speisereste in mucusgebundene Fäkalienpellets oder anderes Abriebmaterial. Das Umpacken von Beuteteilchen mit klebrigem Schleim konzentriert kleine Beute in größere Aggregate, wodurch sie schneller sinken. Dadurch gelangt organisches Material in die Tiefen des Ozeans und kann dort jahrelang oder sogar jahrhundertelang gespeichert werden. In der Tiefe ist dieses Material für die meisten Meeresorganismen, die in der Nähe der Oberfläche leben, nicht verfügbar.
Mit dem Salpatron können Forscher Fütterungsstudien unter Wasser durchführen. (Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof (www.gitaiyahel.com), CC BY-ND) Bis zu den letzten ein oder zwei Jahrzehnten verfügten die Wissenschaftler nicht über technologische Instrumente, um zu beobachten, was mit Mucous-Mesh-Grazern in ihrem natürlichen Lebensraum in den entsprechenden winzigen Maßstäben passierte. Da diese Organismen sehr zerbrechlich sind, verwenden Forscher in meinem Labor und andere Taucher oder Roboter, um sie direkt unter Wasser zu beobachten. Diese genauen, sorgfältigen Beobachtungen mit Hochgeschwindigkeitskameras und Unterwassermikroskopen oder Fütterungsstudien in der natürlichen Umgebung haben gezeigt, wie bestimmte Partikel ausgewählt und andere zurückgewiesen werden.
Hochgeschwindigkeits-Unterwasserkamera (B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND) Weitere Fortschritte werden Unterwassermethoden mit den jüngsten Entwicklungen in der Bildgebung und der genetischen Sequenzierung kombinieren, um die Rolle von Mucous-Mesh-Feedern bei der Gestaltung der Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft des Ozeans zu beleuchten. Unterwasseraufnahmen ermöglichen ungestörte Beobachtungen dieser zerbrechlichen Kreaturen. Forscher können beobachten, wie sich einzelne Partikel auf dem Netz verhalten und ob sie letztendlich eingefangen werden. Die im Rahmen von Fütterungsstudien verwendete genetische Sequenzierung hilft Wissenschaftlern, die Gruppen winziger Mikroben zu identifizieren und zu unterscheiden, die für das bloße Auge oft unsichtbar sind.
Zu wissen, welche Partikel verbraucht werden und welche nicht, sagt etwas über die Auswirkung der Schleimweide auf die Nahrungsnetze der Ozeane aus.
Ozeane verändern, Auswirkungen verändern
Das wählerische Fressen von Mucous-Mesh-Weiden kann tiefgreifende Auswirkungen auf den biogeochemischen Kreislauf haben, insbesondere angesichts sich verändernder Meeresbedingungen. Umweltfaktoren wie die Temperatur des Ozeans, die Verfügbarkeit von Nährstoffen und die Art und Menge der Beute beeinflussen, wann und wo Schleimhäute auftauchen, wie lange sie dort bleiben und wie sie sich auf die Nahrungsnetze des Ozeans auswirken.
Pyrosomenblüte vor der Küste Oregons im Februar 2018. Das Bild wurde in etwa 60 m Tiefe aufgenommen, wo sich eine Pyrosomenschicht befand, die sich wahrscheinlich aktiv von kleinen Partikeln ernährte. (K. Sutherland / H. Sorensen, CC BY-ND) Eine eher tropische Art von schleimhaltigen Pyrosomen (Pyrosoma atlanticum ) liefert eine Fallstudie. Typisch in wärmeren Gewässern bis nach Südkalifornien, verwirrten sie Wissenschaftler und Fischer gleichermaßen, als sie 2014 vor der Küste Oregons auftauchten.
Niemand weiß, warum die Pyrosomen erschienen, aber gleichzeitig erwärmten sich die Ozeantemperaturen. Wie andere Mucous-Mesh-Grazer können sie mit dem feinen Pyrosomenfilter auf den kleineren Partikeln grasen, die mit wärmerem, weniger nährstoffreichem Oberflächenwasser in Verbindung gebracht werden - Beute zu klein, um von den meisten anderen Tieren gefangen zu werden. Zusammen mit anderen Forschern an der Westküste arbeitet mein Labor aktiv daran, zu verstehen, warum die Pyrosomen aufgetaucht sind, wie sie sich auf das marine Ökosystem auswirken können und ob sie bestehen bleiben.
Grazer im Ozean sind von Natur aus schwieriger zu lernen als an Land. Wir lernen immer mehr darüber, wer sie sind, durch das, was sie essen.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Kelly Sutherland, Assistenzprofessorin für Biologie, University of Oregon
