Laki-laki dan betina kepiting yeti hidup pada jarak yang jauh dari "perokok hitam" • Alexey Opayev • Berita Sains mengenai "Unsur" • Karsinologi, Biologi, Evolusi

Laki-laki dan betina kepiting yeti hidup pada jarak yang berbeza dari “perokok hitam”

Rajah. 1. "Perokok Hitam". Foto dari ununu.ru

"Perokok hitam" adalah sumber air panas yang diperkaya dengan hidrogen sulfida, memukul di lembah-lembah dalam air di tengah-tengah laut. Terdapat banyak bakteria yang mengoksidakan hidrogen sulfida, kerana banyak organisma lain yang hidup. Kepelbagaian kehidupan yang diperhatikan di sini telah menimbulkan panggilan ekosistem ini "oasis hidroterma". Di salah satu tempat ini, yang baru ditemui di Antartika, spesies kepiting baru telah dijumpai dan diterangkan. Para saintis juga berjaya meneroka beberapa butiran menarik mengenai kehidupan ketam ini.

Apa yang dipanggil "perokok hitam" adalah biotop laut dalam yang sangat aneh, hanya diketahui beberapa dekad yang lalu. Penemuan habitat-habitat yang luar biasa ini bermula dengan penemuan sistem peninggalan pertengahan samudera yang terjadi pada pertengahan abad kedua puluh. Kajian-kajian ini membawa, khususnya, kepada penciptaan teori plat tektonik global. Kajian di bahagian tengah laut, yang bermula kemudian – dari kapal dan dengan pelbagai kenderaan bawah laut – diturunkan di sini, di lembah bawah laut (di kedalaman lebih dari 1000 m), sumber air panas diperkaya dalam hidrogen sulfida, garam metana dan logam (Rajah 1) .Suhu air yang sangat mineralisasi itu dapat mencapai 250-350 ° C, tetapi kerana tekanan tinggi air tidak mendidih.

Sudah menyelam pertama, pada tahun 1977, kenderaan bawah laut yang dikawal berhampiran Kepulauan Galapagos mendedahkan kekayaan kehidupan yang luar biasa di kalangan perokok hitam. Ketumpatan dan biomas organisma hidup di sini boleh menjadi 1,000-10,000 kali lebih besar daripada di bahagian lain dari dasar laut pada kedalaman yang sama. Oleh itu, nama "oases hidroterma". Terutamanya banyak bakteria di sini: di banyak tempat, organisma-organisma ini yang dapat menahan suhu sehingga 120 ° C, menutup permukaan dengan lapisan tebal yang berterusan – "bakteria tikar". Bakteria ini adalah chemosynthetic (hidrogen sulfida): mereka mendapat tenaga dengan mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfur. Ia adalah banyak bakteria yang menentukan jumlah kekayaan hidup dalam oasis hidroterma: bakteria chemosynthetic adalah tahap pertama rantaian makanan, dan tahap berikut "dibina" di atasnya – pengguna bakteria, pengguna bakteria, dan sebagainya.

Adalah jelas bahawa kajian oase hidroterma dalam laut dikaitkan dengan kesukaran teknikal yang besar.Oleh itu, tidaklah menghairankan bahawa saintis mula-mula memeriksa semua yang berada di latitud tropika dan subtropika (sebahagiannya juga di latitud), di mana keadaan kerja agak lebih mudah daripada di latitud yang tinggi. Tetapi oases berbaring di lintang Antartika (Gambar 2) pertama kali ditinjau relatif baru-baru ini – pada tahun 2010 (lihat: AD Rogers et al., 2012). implikasi untuk biogeografi).

Rajah. 2 Penyetempatan oases hidroterma yang dikaji. Dua oasis Antartika baru ditandakan bulatan biru di bahagian bawah kanan peta. Gambar dari artikel A. D. Rogers et al., 2012. Lautan

Kami bercakap tentang dua oases (dipanggil E2 dan E9), terletak di Laut Scotia di Lautan Selatan, di Ridge Eastern Scotia (Rajah 3). Oasis ini terletak di kedalaman 2600 dan 2400 m, masing-masing.

Rajah. 3 Lokasi kedua-dua oase hidroterma (E2 dan E9) di Lautan Selatan. Gambar dari artikel S. Thatje et al., 2015. Penyesuaian kepada hidupan bawah hidupan api dalam Kiwa tyleri, satu spesies baru kepiting Yeti dari Ridge Timur Scotia, Antartika

Hasil pertama kajian oasis ini, yang diterbitkan pada tahun 2012, menunjukkan keaslian fauna tempatan. Ternyata komuniti haiwan yang terbentuk di sini sangat berbeza dengan masyarakat oasis hidroterma di perairan tropika dan subtropika di lautan Pasifik, Atlantik dan India (yang kurang sama antara satu sama lain).Mungkin perbezaan paling menyerupai spesies dominan (tetapi tidak terhad kepada mereka).

Dalam banyak (jika tidak kebanyakan) oasis hidroterma dari latitud tropika dan subtropika, yang dominan dari segi kelimpahan dan biomas selepas bakteria adalah organisma adalah tentongan dari genus Riftia – Wakil-wakil dari kelas haiwan invertebrate khas dari jenis tali bahu. Ini adalah haiwan seperti cacing yang badannya tertutup dalam tiub. Kebanyakannya agak besar – sehingga 1-2 m. Vestimentifera adalah contoh yang luar biasa dari simbiosis haiwan heterotrophik multiselular dan bakteria hidrogen sulfida-pengoksidaan. Dalam keadaan dewasa, vestimentiferent tidak mempunyai usus. Tetapi ada sejenis organ – troposum itu. Sel trophosome besar mengandungi vakum yang dipenuhi dengan bakteria hidrogen sulfida-pengoksidaan. Pembuluh darah yang "mengambil" organik yang disintesis oleh bakteria dan membekalkannya pula, dengan unsur-unsur yang diperlukan juga sesuai di sini. (Anda boleh membaca lebih lanjut mengenai vestimentifers dalam artikel oleh V.V. Malakhov. Vestimentifera adalah haiwan autotrophik.)

Tetapi di oasis Antartika yang dikaji, rompi tidak sama sekali. Sebaliknya, mereka didominasi oleh banyak sekali di sini ketam buti (Kiwa tyleri).Ketam kecil ini, beberapa sentimeter panjang, duduk kadang-kadang begitu padat sehingga mereka menutup permukaan dengan lapisan berterusan (Rajah 4) – sehingga 700 individu per m2. Walaupun kepiting ini pertama kali muncul di tangan saintis pada tahun 2010, penerangan terperinci mereka (ternyata menjadi spesies baru) muncul hanya sekarang.

Rajah. 4 Kepiting Yeti di oasis hidroterma E9 pada kedalaman 2397 m. Panjang skala – 10 cm (di latar depan). Gambar dari artikel A. D. Rogers et al., 2012. Lautan

Satu pasukan penyelidik dari beberapa institusi penyelidikan UK telah menerbitkan dua artikel, yang mana satu menerangkan spesies baru ini (lihat S. Thatje et al., 2015. Penyesuaian kepada hidupan boroh hidraulik dalam Kiwa tyleri, spesies baru kepiting Yeti dari Ridge East Scotia, Antartika), dan dalam artikel lain, yang akan dibincangkan terutamanya, ciri menarik dari reproduksinya.

Rajah. 5 Penduduk lain dari oases hidroterma E2 dan E9. Panjang segmen skala – 10 cm (di latar depan). ADengan – anemoni laut; D – spesies moluska gastropod yang tidak dapat dijelaskan; E – bintang laut yang tidak terhad; F – Sotong tak terbatas. Gambar dari artikel A. D. Rogers et al., 2012. Lautan

Ketam untuk penyelidikan dikumpulkan menggunakan kenderaan robot yang dikawal dari kapal. Isis (Rajah 6). Selain mengumpul sampel, Isis boleh mengambil gambar dan video, serta dilengkapi dengan pelbagai sensor (suhu, tekanan, dan sebagainya). Dalam bahan tambahan untuk artikel yang sedang dibincangkan, terdapat video yang dibuat oleh alat ini, yang menggambarkan kepiting yeti.

Rajah. 6 Robotik radas Isisdireka untuk mengumpul sampel laut dalam. Foto dari news.bbc.co.uk

Kepiting yeti tergolong dalam keluarga khas Kiwaidae, yang terpencil berdasarkan kajian kedua-dua sifat genetik morfologi dan molekul. Sebagai tambahan kepada spesis yang dibincangkan dalam artikel yang dibincangkan, keluarga itu hanya melibatkan dua (genus yang sama). Ini diterangkan pada tahun 2005 Kiwa hirsuta dari oasis hidrotermal pasifik (E. Macpherson et al., 2005). Suatu siri Galatheoidea (Crustacea, Decapoda, Anomura) dari rabung Pasifik-Antartika), dan Kiwa puravida, dijumpai agak lewat berhampiran pantai Costa Rica pada kedalaman 1000 m (A. R. Thurber et al., 2011. Menari untuk makanan di Yeti Crab). Walau bagaimanapun, tidak seperti Antartika Kiwa tyleri, mereka tidak mencapai angka tempatan yang tinggi. Untuk mengelakkan kekeliruan, kami bersetuju untuk memanggil wakil-wakil spesies "ketam-yeti" Kiwa tyleri.

Kepiting yeti – ketam kecil warna cahaya (putih). Ciri-ciri morfologi ciri-ciri mereka adalah tumbuhan yang berdaun, yang tebal, seperti bulu, menutup permukaan cakar dan cakar mereka (Rajah 7).Kembang ini berfungsi sebagai surga bagi proteoskop epsilon chemosynthetic (Epsilonproteobacteria) dan proteobakteria gamma. Ia dianggap bahawa ketam "khusus" dibiakkan kebun bakar ini. Dalam pandangan yang dekat, Kiwa puravida, ia menunjukkan bahawa bakteria ini (lebih tepatnya, komponen mereka, selaras dengan kemampuan "menyelesaikan" analisis) berfungsi sebagai makanan untuk ketam. Tetapi bagaimana sebenarnya mereka menggunakannya tidak begitu jelas. Mungkin mereka hanya "menggigit", tetapi kemungkinan besar ini adalah contoh simbiosis. Dalam kes yang kedua, ketam entah bagaimana boleh mengambil bahan organik yang dihasilkan oleh bakteria, tanpa menyentuh mereka. Ketergantungan yang mendalam terhadap bakteria juga menentukan spesifikasi taburan spatial ketam. Di satu pihak, mereka harus disimpan sedekat mungkin dengan "perokok hitam", di mana kepekatan bahan tak organik yang diperlukan untuk bakteria adalah maksimum. Sebaliknya, mereka dihadkan oleh suhu tinggi perkumuhan "perokok". Itulah mengapa ketam buti hanya tinggal di jalur yang sempit di sekeliling "perokok hitam."

Rajah. 7 Spesimen biasa wanita (di sebelah kiri) dan lelaki (di sebelah kanankepiting yeti Kiwa tyleri. Gambar dari artikel S. Thatje et al., 2015. Penyesuaian kepada hidupan bawah hidupan api dalam Kiwa tyleri, satu spesies baru kepiting Yeti dari Ridge Timur Scotia, Antartika

Alokasi "perokok hitam" di oases E2 dan E9 mencapai suhu 350 ° C. Walau bagaimanapun, mereka terus bersentuhan dengan air yang suhunya kira-kira 0 ° C. Ini mewujudkan kejatuhan suhu yang sangat tajam (serta, sebagai contoh, kepekatan hidrogen sulfida) – jadi sangat dekat dengan "perokok" tidak begitu panas. Suhu maksimum yang dicatatkan dalam komunitas ketam hanya 24 ° C. Penurunan tajam yang ketara dalam suhu dan kepekatan bahan tak organik dengan jarak yang semakin meningkat dari mulut "perokok" dinyatakan dalam skala centimeter dan beberapa meter. Oleh itu, sudah ada jarak di sana terdapat perbezaan dalam struktur populasi ketam.

Para saintis dapat mengenalpasti perbezaan ketam kepelbagaian, bergantung kepada saiz dan jantina. Untuk ini, bukan sahaja data yang dikumpulkan dari sampel digunakan, tetapi juga gambar-gambar yang diambil oleh radas (untuk menentukan saiz individu pada titik yang berbeza). Di setiap oasis dibahagikan kepada tiga zon, yang dipanggil Kiwa a, Kiwa b dan Kiwa C (untuk menghapuskan mulut "perokok").

Ternyata jauh dari kawah, semakin kecil ketam. Sebagai contoh, dalam oasis E9, panjang purata carapace adalah 47 mm di zon Kiwa a30 mm di zon Kiwa b dan 12 mm di zon Kiwa C (Rajah 8).

Rajah. 8. Foto komuniti ketam di oasis E9, yang diperolehi dengan menggabungkan banyak imej (di sebelah kiri) dan contoh imej individu (di tengah). Di sebelah kanan – dimensi (dalam mm) kepiting carapax di setiap zon Kiwa a, Kiwa b dan Kiwa C. (a) – difilemkan oleh kamera yang dipasang di sebelah kiri peranti Iris, (b) – di sebelah kanan. Gambar dari artikel dibincangkan di Jurnal Ekologi Haiwan

Maklumat yang lebih terperinci telah diperoleh menggunakan data mengenai ketam yang ditangkap. Menganalisis nisbah jantina di zon yang berbeza, dan juga menilai tahap perkembangan telur dan embrio pada wanita.

Di zon Kiwa a didiami oleh ketam terbesar. Mereka dipegang secara langsung oleh mulut "perokok hitam." Ketumpatan di sini agak kecil – sehingga maksimum 65 individu per m2, dan terdapat hampir semua lelaki. Di zon Kiwa b terdapat wakil-wakil dari kedua-dua jantina, dan kepadatan di sini jauh lebih tinggi – sehingga 533 individu per m2. Perempuan yang ditangkap di sini dalam kebanyakan kes telah berkembang telur dan, dengan demikian, bersedia untuk persenyawaan. Di samping itu, sudah disenyawakan betina, yang telurnya berada pada peringkat awal perkembangan embrio. Di zon Kiwa C adalah individu terkecil, memegang paling ketat (sehingga 4017 individu per m2).Di sini kedua-dua betina bersedia untuk persenyawaan dengan telur yang maju, dan individu-individu muda, yang telurnya hanya di peringkat awal pembangunan, dicatat. Oleh itu, dalam zon Kiwa b (lebih berkemungkinan) dan Kiwa C (mungkin) ketam kawin berlaku. Tetapi perempuan dengan embrio yang maju tidak ditandakan di sini.

Sementara itu, tempoh perkembangan embrio dalam ketam ragi agak panjang. Fecundity mereka adalah kecil, dan perkembangan larva berlangsung, menurut data tidak langsung, sekurang-kurangnya 18 bulan. Pada masa ini, wanita tidak menumpahkan, supaya beberapa daripada mereka mungkin menunjukkan tanda-tanda nekrosis – akibat daripada "memakai" integument. Perempuan seperti "hamil" ini meninggalkan tempat dengan air suam, bergerak lebih jauh dari sumbernya, di mana suhu air kira-kira 0 ° C. Ini perlu bagi dua sebab. Pertama, larva memerlukan air sejuk untuk pembangunan, dan kedua, wanita perlu mengasingkan embrio berkembang dari kesan-kesan buruk pelepasan kimia "perokok" (hidrogen sulfida yang sama) yang mana larva belum disesuaikan. Selepas penampilan larva yang berlaku di dalam air sejuk, betina meletus dan bergerak kembali lebih dekat ke mulut – ke zon Kiwa C dan Kiwa b. Larva, pada gilirannya, matang, membuat cara yang sama.Semua proses ini ditunjukkan secara skematik dalam Rajah. 9

Rajah. 9. Skim pengagihan ruang dan kitaran hidup ketam-yeti Kiwa tyleri menurut data dari oases E2 (di bahagian atas) dan E9 (turun di bawah). Di bahagian atas setiap skim menunjukkan suhu air di kawasan sekitar "perokok hitam". Pada latar belakang merah zon di sekeliling "mulut perokok" ditandatangani, pada latar belakang kuning nisbah jantina ditunjukkan, pada hijau – status pembiakan wanita. Gambar dari artikel dibincangkan di Jurnal Ekologi Haiwan

Oleh itu, ternyata bahawa perbezaan dalam taburan ketam kepelbagaian jenis kelamin dan umur adalah disebabkan oleh dua faktor. Pertama, strategi kehidupan yang berbeza bagi lelaki dan wanita. Dan kedua, dengan keanehan perkembangan remaja. Ini boleh diringkaskan seperti berikut. Crabik muda bergerak lebih dekat kepada sumber hidroterma apabila mereka matang. Secara beransur-ansur, mereka "terlalu banyak" bakteria yang memberi makan kepada mereka dan mampu menahan yang keras, tepu dengan pelbagai anorganik, persekitaran. Sebagai molts berturut-turut berkembang, mereka berkembang dalam saiz dan bergerak lebih dekat ke mulut "perokok." Ini bermanfaat: selepas semua, lebih dekat ke mulut, semakin tinggi kepekatan hidrogen sulfida dan lebih baik bakteria chemosynthetic akan merasa. Ini adalah strategi lelaki.Dan pada wanita, ternyata diubah suai kerana fakta bahawa mereka perlu berpindah ke perairan secara berkala untuk membawa anak. Dan ini, pada gilirannya, jarang sekali membolehkan mereka mencapai saiz yang lelaki bertumbuh. Oleh itu, secara langsung di mulut, di zon Kiwa adikuasai oleh lelaki. Walau bagaimanapun, wanita besar di sini juga dijumpai. Kawalan berlaku kemungkinan besar di zon. Kiwa bdi mana ada wakil sederhana dari kedua-dua jantina.

Sumber: Leigh March, Jonathan T. Copley, Paul A. Tyler dan Sven Thatje. 2015. Sekiranya berlaku persekitaran laut dalam terma dan terma yang berbeza. Jurnal Ekologi Haiwan. V. 84. P. 898-913.

Lihat juga:
1) Andrew R. Thurber. 2015. Ketam yang hidup di mana berlanggar panas dan sejuk // Jurnal Ekologi Haiwan. V. 84. P. 889-891. (Sinopsis popular kepada artikel yang dibincangkan.)
2) S. Thatje et al. Adaptasi ke hidupan boroh hidraulik dalam Kiwa tyleri, satu spesies baru kepiting Yeti dari Ridge East Scotia, Antartika // PLOS ONE, 2015. DOI: 10.1371 / journal.pone.0127621.

Alexey Opaev


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: