Океанические организмы размером с десять центов, которые, как считается, питаются любыми частицами на своем пути, на самом деле являются разборчивыми едоками, и их процесс фильтрации пищи может иметь жизненно важное значение для того, как органические материалы распределяются из поверхностных вод на дно океана.
Эти выводы сделаны на основе трех исследований, проведенных студентом-докторантом UO, которые включали подводное плавание с аквалангом в разных местах и высокоскоростную видеосъемку в лаборатории.
Исследование под руководством Китса Конли, защитившего докторскую диссертацию в июле, переписывает то, что известно об аппендикуляриях, сказала морской биолог UO Келли Сазерленд. Эти многочисленные крошечные желеобразные животные с туловищем и хвостом напоминают головастиков. Они давно известны тем, что превращают свою слизь в домики, которые обволакивают их, чтобы фильтровать микроскопическую добычу.
Пока их слизистые домики не развернуты, их крошечные тела, длиной менее полудюйма, трудно увидеть.
«Раньше мы думали об этих существах как о пассивных пастбищах, но теперь мы знаем, что они на самом деле довольно избирательны в том, что они потребляют», - сказал Сазерленд, который был наставником Конли. «Когда дело доходит до круговорота материала в океане, эти организмы представляют собой поток FedEx. Они являются переносчиками, посредством которых материал перемещается из верхних слоев в более глубокие слои океана».
Вместо того, чтобы быть обычными пастбищами, как считалось долгое время, Конли и Сазерленд сообщили, что форма частиц добычи имеет значение. В журнале PLOS ONE было показано, что палочковидная добыча с меньшей вероятностью будет съедена, чем сферическая добыча аналогичного объема. Последние легко прилипают как к внешнему, так и к внутреннему фильтру слизистого домика и труднее достигают рта животного.
В журнале Limnology and Oceanography Конли, Сазерленд и их коллеги из Университета Южной Флориды и Университета Бергана в Норвегии обнаружили, что более мелкие частицы более склонны прилипать к слизистой оболочке и никогда не достигать рта.
Они также обнаружили, что вращение хвоста животного втягивает воду в слизистую оболочку и помогает удалить застрявшие частицы, создавая импульсы.
Аппендикулярии выделяют слизь из своих хоботов, чтобы строить дома, до 40 новых в день, сказал Конли. Выброшенные дома используются другими микробами после того, как они опускаются на дно океана, где они, как давно известно, служат пищей для глубоководных существ.
«Аппендикулярии надувают свои дома, взмахивая хвостами, и они живут внутри него. Это похоже на сферическую, пузыреобразную структуру. Это одна из самых сложных внеклеточных структур, созданных отдельным организмом», - сказала она..
Конли влюбилась в аппендикулярий, сказала она, после того, как заметила их во время подводного плавания у берегов Франции в безуспешной попытке найти сальпы во время проекта с Сазерлендом и учеными из Израиля, Франции и Германии.
Эти усилия пошли в другом направлении, в конечном итоге приведя к статье в Nature Microbiology, которая показала аппендикуляристам поверхностные свойства микробного вещества. Тефлоновая поверхность бактерий SAR11 не прилипает к слизистым оболочкам, что, вероятно, позволяет этим обитающим в океане бактериям скользить через слизистые фильтры, чтобы избежать нападения хищников.
Хотя аппендикулярии распространены во всех океанах, они недостаточно изучены, сказал Сазерленд, доцент биологии в Колледже Кларка с отличием и член Орегонского института морской биологии и Института экологии и эволюции.
«Сейчас мы проливаем свет как на основную биологию этих организмов, так и на их важность в этих морских пищевых цепях», - сказала она. «Их было трудно исследовать, потому что они хрупкие и их трудно хранить в лаборатории».
Конли провел много времени в лаборатории, снимая на видео аппендикулярий, когда они принимали большое количество воды, наполненной частицами. Позже она наблюдала за ними под увеличением.
"Наш момент ах-ха пришел, просто просмотрев видео," сказал Конли. «Мы поняли, что видим то, как работает их процесс фильтрации, чего никто раньше не видел».
Подход Конли, по словам Сазерленда, позволил максимально близко рассмотреть аппендикулярий и их слизистые дома.
«Эти конструкции домов имеют сложность, которую действительно трудно описать», - сказал Сазерленд. «Даже для людей в океанографическом сообществе, которые интересуются этим направлением исследований и знают, что такое аппендикулярия, они не знают основ того, как они работают».
Хотя дома слизи, как известно, имеют двойную систему фильтрации, исследования Конли были сосредоточены только на системе фильтрации, концентрирующей пищу. Дома выбрасываются и заменяются по мере роста животного и засорения фильтра.
"Это невероятные существа", сказал Конли. «Они постоянно строят эти дома, которые им нужно кормить, а затем выбрасывают. Они служат важным механизмом переноса углерода в океан».