ziemia
Autor: Aditee Mitra | dodano: 2018-04-24
Bestie doskonałe

Ilustracja Mark Ross Studios


Promienie letniego słońca migoczą na powierzchni wody. Znajdujemy się u wybrzeży Hiszpanii. Morze jest spokojne i łagodne. Tuż pod powierzchnią wody niewidoczny dla oczu unosi się mikroskopijny plankton, zataczając leniwe kręgi, pochłaniając energię słoneczną i wykorzystując ją, dzięki fotosyntezie, do wytworzenia substancji odżywczych.

Nagle coś się zaczyna dziać. W pobliżu pojawia się wyposażone w liczne rzęski stworzenie o nazwie Mesodinium. Ze swoimi 22 µm długości jest olbrzymem w porównaniu z planktonicznym drobiazgiem mierzącym trzy-cztery mikrony. Podpływa zygzakami, zwabione cukrami i aminokwasami wydalanymi przez mniejsze organizmy. Jego rzęski zagarniają ku sobie zabarwione na zielono ofiary zwane nanowiciowcami, które za chwilę zostaną połknięte i przetrawione.

Napastnik ostrożniej, choć nie mniej brutalnie, postępuje z różowo zabarwionymi kryptofitami. Je także w większości trawi i niszczy, ale jeden element ich komórek – organelle odpowiedzialne za fotosyntezę – pozostawia w swoim ciele nietknięte. W ciągu paru minut jasne Mesodinium zmienia kolor na ciemnoczerwony, w miarę jak jego ciało wypełnia się skradzionymi chloroplastami i nukleosomami. Mesodinium nie potrafi pobierać i wykorzystywać dwutlenku węgla w taki sposób, jak to czynią prawdziwe organizmy fotosyntetyzujące. Potrafi za to przejąć chloroplasty ofiar, by one wykonały to zadanie. Taka podwójna strategia przetrwania, kiedy osobnik jest zarazem polującym drapieżcą i równocześnie potrafi fotosyntezować niczym roślina – nazywa się miksotrofizmem.

Mesodinium nie przetrwa długo ze swoją zdobyczą. W ślad za nim pojawia się bowiem jeszcze jeden miksotrof, większy i stosujący inne techniki polowania. To bruzdnica z rodzaju Dinophysis. Zaczyna okrążać Mesodinium, a potem wystrzeliwuje w jego kierunku podobne do harpunów nici, które go unieruchamiają. Następnie zadaje mu ostateczny cios. Za pomocą specjalnego wyrostka podobnego do słomki nacina zdobycz i wysysa z niej całą zawartość, w tym skradzione chloroplasty. I tak skradzione fabryki fotosyntezy po raz kolejny zmieniają właściciela – przejmuje je Dinophysis. To jemu teraz będą zapewniały energię. Resztki pierwszego złodzieja, zmasakrowanego Mesodinium, unoszą się na wodzie.

Ci jednokomórkowi zabójcy to dwa z niezliczonych miliardów planktonicznych miksotrofów pływających w ziemskich morzach. Biolodzy morscy bardzo długo uważali, że miksotrofy to organizmy, owszem, intrygujące, ale odgrywające niewielką rolę w porównaniu z dwiema innymi grupami tworzącymi jednokomórkowy plankton. Sądzono, że to one zdominowały podstawę oceanicznego łańcucha pokarmowego. Jedna z tych grup, fitoplankton, zachowuje się jak rośliny – do ekspansji wykorzystuje energię światła słonecznego oraz związki nieorganiczne. Druga grupa – zooplankton – zjada fitoplankton. W ten sposób substancje odżywcze wędrują w górę łańcucha pokarmowego ku coraz większym zwierzętom. W porównaniu z tymi dwiema grupami miksotrofy uznawano za mało skuteczne dziwadła, owszem, znające się po trochu na wszystkim, ale zarazem niebędące mistrzami żadnej ze strategii. (Istnieją też rzadkie przykłady miksotrofów lądowych, np. mięsożerna roślina zwana muchołówką.)

Takie tradycyjne wyobrażenie oceanicznego łańcucha pokarmowego jest jednak fałszywe. Dzięki eksperymentom, obserwacjom i modelom planktonicznych populacji, moi koledzy wraz ze mną dowiedli ostatnio, że planktoniczne jednokomórkowce nie są przeważnie ani typowymi organizmami roślinopodobnymi (fitoplanktonem), ani też wyłącznymi zjadaczami roślin (zooplanktonem). Większość z nich to miksotrofy. Z tego wynika, że podstawa łańcucha pokarmowego w morzach nie jest taka, jak myślano. Także kolejne ogniwa owego łańcucha wyglądają trochę inaczej. Skoro większość planktonu morskiego to miksotrofy, to ich populacje nie są limitowane wyłącznie fotosyntezą, ale mogą też się powiększać dzięki polowaniom. Energia słoneczna, jeśli jest dostępna, może stać się dodatkowym paliwem dla wzrostu napędzanego polowaniami. Miksotrofy, poprzez swoje rozpowszechnienie, mogą modyfikować nawet skład ziemskiej atmosfery, a także limitować populacje ryb. Aktywność miksotrofów wpływa bowiem na to, w jakim tempie oceany usuwają dwutlenek węgla z wody i powietrza, magazynując go w osadach dennych. Miksotrofy są mniej wrażliwe na sezonowe wahania natężenia światła słonecznego. Populacje korzystnych miksotrofów mogą zapewnić przetrwanie większej ilości larw ryb, w tym gatunków wyławianych przez ludzi. Jednak trzeba też się liczyć z negatywnymi konsekwencjami. Niektóre gatunki miksotrofów wywołują zakwity niebezpieczne dla małży i zabójcze dla ryb.

Jeżeli ten nowy pogląd na biologię mórz okaże się prawdziwy, a tak sugerują badania nasze i innych naukowców, trzeba będzie zrewidować dotychczasowe wyobrażenie na temat ekologii oceanów oparte na podziale na fitoplankton i zooplankton. Wśród fal morskich kryje się jeszcze jeden gracz, ważny i dość osobliwy.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 05/2018 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
06/2018
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Maj
26
W 1761 r. Michaił Łomonosow podczas obserwacji przejścia Wenus na tle tarczy Słońca odkrył jej atmosferę.
Warto przeczytać
Czy znasz powiedzenie że matematykowi do pracy wystarczy kartka, ołówek i kosz na śmieci? To nieprawda! Pasjonującą, efektowną i praktyczną matematykę poznaje się dopiero w laboratorium.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Aditee Mitra | dodano: 2018-04-24
Bestie doskonałe

Ilustracja Mark Ross Studios


Promienie letniego słońca migoczą na powierzchni wody. Znajdujemy się u wybrzeży Hiszpanii. Morze jest spokojne i łagodne. Tuż pod powierzchnią wody niewidoczny dla oczu unosi się mikroskopijny plankton, zataczając leniwe kręgi, pochłaniając energię słoneczną i wykorzystując ją, dzięki fotosyntezie, do wytworzenia substancji odżywczych.

Nagle coś się zaczyna dziać. W pobliżu pojawia się wyposażone w liczne rzęski stworzenie o nazwie Mesodinium. Ze swoimi 22 µm długości jest olbrzymem w porównaniu z planktonicznym drobiazgiem mierzącym trzy-cztery mikrony. Podpływa zygzakami, zwabione cukrami i aminokwasami wydalanymi przez mniejsze organizmy. Jego rzęski zagarniają ku sobie zabarwione na zielono ofiary zwane nanowiciowcami, które za chwilę zostaną połknięte i przetrawione.

Napastnik ostrożniej, choć nie mniej brutalnie, postępuje z różowo zabarwionymi kryptofitami. Je także w większości trawi i niszczy, ale jeden element ich komórek – organelle odpowiedzialne za fotosyntezę – pozostawia w swoim ciele nietknięte. W ciągu paru minut jasne Mesodinium zmienia kolor na ciemnoczerwony, w miarę jak jego ciało wypełnia się skradzionymi chloroplastami i nukleosomami. Mesodinium nie potrafi pobierać i wykorzystywać dwutlenku węgla w taki sposób, jak to czynią prawdziwe organizmy fotosyntetyzujące. Potrafi za to przejąć chloroplasty ofiar, by one wykonały to zadanie. Taka podwójna strategia przetrwania, kiedy osobnik jest zarazem polującym drapieżcą i równocześnie potrafi fotosyntezować niczym roślina – nazywa się miksotrofizmem.

Mesodinium nie przetrwa długo ze swoją zdobyczą. W ślad za nim pojawia się bowiem jeszcze jeden miksotrof, większy i stosujący inne techniki polowania. To bruzdnica z rodzaju Dinophysis. Zaczyna okrążać Mesodinium, a potem wystrzeliwuje w jego kierunku podobne do harpunów nici, które go unieruchamiają. Następnie zadaje mu ostateczny cios. Za pomocą specjalnego wyrostka podobnego do słomki nacina zdobycz i wysysa z niej całą zawartość, w tym skradzione chloroplasty. I tak skradzione fabryki fotosyntezy po raz kolejny zmieniają właściciela – przejmuje je Dinophysis. To jemu teraz będą zapewniały energię. Resztki pierwszego złodzieja, zmasakrowanego Mesodinium, unoszą się na wodzie.

Ci jednokomórkowi zabójcy to dwa z niezliczonych miliardów planktonicznych miksotrofów pływających w ziemskich morzach. Biolodzy morscy bardzo długo uważali, że miksotrofy to organizmy, owszem, intrygujące, ale odgrywające niewielką rolę w porównaniu z dwiema innymi grupami tworzącymi jednokomórkowy plankton. Sądzono, że to one zdominowały podstawę oceanicznego łańcucha pokarmowego. Jedna z tych grup, fitoplankton, zachowuje się jak rośliny – do ekspansji wykorzystuje energię światła słonecznego oraz związki nieorganiczne. Druga grupa – zooplankton – zjada fitoplankton. W ten sposób substancje odżywcze wędrują w górę łańcucha pokarmowego ku coraz większym zwierzętom. W porównaniu z tymi dwiema grupami miksotrofy uznawano za mało skuteczne dziwadła, owszem, znające się po trochu na wszystkim, ale zarazem niebędące mistrzami żadnej ze strategii. (Istnieją też rzadkie przykłady miksotrofów lądowych, np. mięsożerna roślina zwana muchołówką.)

Takie tradycyjne wyobrażenie oceanicznego łańcucha pokarmowego jest jednak fałszywe. Dzięki eksperymentom, obserwacjom i modelom planktonicznych populacji, moi koledzy wraz ze mną dowiedli ostatnio, że planktoniczne jednokomórkowce nie są przeważnie ani typowymi organizmami roślinopodobnymi (fitoplanktonem), ani też wyłącznymi zjadaczami roślin (zooplanktonem). Większość z nich to miksotrofy. Z tego wynika, że podstawa łańcucha pokarmowego w morzach nie jest taka, jak myślano. Także kolejne ogniwa owego łańcucha wyglądają trochę inaczej. Skoro większość planktonu morskiego to miksotrofy, to ich populacje nie są limitowane wyłącznie fotosyntezą, ale mogą też się powiększać dzięki polowaniom. Energia słoneczna, jeśli jest dostępna, może stać się dodatkowym paliwem dla wzrostu napędzanego polowaniami. Miksotrofy, poprzez swoje rozpowszechnienie, mogą modyfikować nawet skład ziemskiej atmosfery, a także limitować populacje ryb. Aktywność miksotrofów wpływa bowiem na to, w jakim tempie oceany usuwają dwutlenek węgla z wody i powietrza, magazynując go w osadach dennych. Miksotrofy są mniej wrażliwe na sezonowe wahania natężenia światła słonecznego. Populacje korzystnych miksotrofów mogą zapewnić przetrwanie większej ilości larw ryb, w tym gatunków wyławianych przez ludzi. Jednak trzeba też się liczyć z negatywnymi konsekwencjami. Niektóre gatunki miksotrofów wywołują zakwity niebezpieczne dla małży i zabójcze dla ryb.

Jeżeli ten nowy pogląd na biologię mórz okaże się prawdziwy, a tak sugerują badania nasze i innych naukowców, trzeba będzie zrewidować dotychczasowe wyobrażenie na temat ekologii oceanów oparte na podziale na fitoplankton i zooplankton. Wśród fal morskich kryje się jeszcze jeden gracz, ważny i dość osobliwy.