Τόνος ο βιαστικός!

Εικόνα 1

Εικόνα 2

Παρατηρείστε τις δύο εικόνες...

Διακρίνετε κάποια ομοιότητα;

Οι εικόνες που βλέπετε δεν τοποθετήθηκαν τυχαία. Ο ξιφίας Xiphias gladius που απεικονίζεται στην Εικόνα 1, αποτελεί ένα δεινό κολυμβητή του νηκτού, που αναπτύσσει εντυπωσιακές ταχύτητες λόγω των υδροδυναμικών προσαρμογών του. Αυτό είναι κάτι που έχει θαυμάσει ο άνθρωπος, γι’ αυτό οι επιστήμονες προσπαθούν να «μιμηθούν» δομές του ζώου με σκοπό την βελτίωση της αεροδυναμικής ταχυκίνητων αεροσκαφών, όπως αυτό της Εικόνας 2. Εξάλλου, είναι αρκετά συχνή η συμβολή της βιολογίας των οργανισμών σε θέματα μηχανικής!

Η επιπελαγική ζώνη αποτελεί ένα περιβάλλον το οποίο στερείται κρυψώνων και γι’ αυτό η αποφυγή της θήρευσης προϋποθέτει ανάγκη για μεγάλη ταχύτητα. Για να πετύχουν τα ψάρια μεγάλες ταχύτητες, πρέπει να αναπτύξουν δομές και μηχανισμούς που ελαττώνουν την αντίσταση τους στο νερό (σε αντίθεση με τους περισσότερους πλαγκτικούς οργανισμούς) και επιτρέπουν την ευθύγραμμη κολύμβηση. Το υδροδυναμικό σχήμα και η δομή του μυικού συστήματος αποτελούν τις δύο κυριότερες προσαρμογές.

Υδροδυναμικό σχήμα. Ο τόνος είναι το καλύτερο παράδειγμα υδροδυναμικού σχήματος, το οποίο είναι σχεδόν ιδανικό από πλευράς μηχανικής (Εικόνα 3). Έχει λείο δέρμα καλυμμένο από βλέννα, συμπαγές και ατρακτοειδές σώμα το οποίο καταλήγει σε μια ισχυρή, ημισεληνοειδής ουρά που συνήθως είναι υψηλή και στενή(1), για τη μείωση της τριβής. Φέρει άκαμπτα, λεία και στενά πτερύγια(2) που ελαττώνουν την τριβή και όταν αυτά δε χρησιμοποιούνται μαζεύονται σε ειδικές κοιλότητες για να μη χαλάει το περίγραμμα του (θυμηθείτε ότι τα αεροπλάνα μαζεύουν το μηχανισμό προσγείωσης κατά τη διάρκεια της πτήσης για τον ίδιο λόγο! ). Τα μικρά πτερύγια(3), η τρόπιδα(4) και ο κορσές(5) είναι υπεύθυνα για την βέλτιστη ροή νερού στην επιφάνεια του σώματος τους και έχουν μία αύλακα(6) στη γλώσσα που κατευθύνει το νερό καθώς κολυμπούν. Στερούνται νηκτικής κύστης.

Εικόνα 3.

Μυικό σύστημα και ηλιακό πλέγμα. Το υδροδυναμικό σχήμα του τόνου υποστηρίζεται από ένα ιδιαίτερα προηγμένο μυϊκό σύστημα. Διαθέτει δύο ομάδες μυών, εκ των οποίων η μεγαλύτερη εξυπηρετεί τη συνεχή, σταθερού ρυθμού και μεγάλων αποστάσεων κολύμβηση (ερυθροί μύες), ενώ η άλλη προσφέρει επιτάχυνση και εκρηκτικότητα, για ταχύτατη κίνηση σε μικρές αποστάσεις, που χρησιμεύει για την καταδίωξη της λείας ή την αποφυγή θηρευτών (λευκοί μύες). Εκτός από ταχύπλοος, ο τόνος είναι και θερμόαιμο ζώο, αφού μπορεί να ρυθμίζει τη θερμοκρασία του σώματός του και να τη διατηρεί υψηλότερη από εκείνη του περιβάλλοντος, χάρη σε ένα εντυπωσιακό σύστημα αιμοφόρων αγγείων που περιορίζει δραστικά τις απώλειες θερμότητας. Ο σχηματισμός αυτός των φλεβών και αρτηριών καλείται ‘ηλιακό πλέγμα’ και σκοπό έχει τη βέλτιστη ανθεκτικότητα και αποδοτικότητα των μυών.

Εικόνα 4.

Έτσι, αυτή η εντυπωσιακή κολυμβητική μηχανή, χάρη σε ανατομικές και φυσιολογικές προσαρμογές πετυχαίνει όχι μόνο μεγάλη ταχύτητα αλλά και υψηλή αντοχή.

Στην Εικόνα 4. απεικονίζεται ο ερυθρός ή Κυανόπτερος τόνος Thunnus thynnus. Η επιστημονική ονομασία του είδους προέρχεται από την αρχαία ελληνική λέξη «θύννω», που σημαίνει βιάζομαι, σπεύδω. 

http://www.youtube.com/watch?v=r1m6IKiO26c&feature=related

Βιβλιογραφία

Castro Peter, Michael E Huber. 1992. Marine Biology.

http://www.helmepacadets.gr/gr/0e-Thunnus-thynnus.php

http://www.deep.gr/online/arthra/75-2010-06-23-11-02-55.html

Πηγές εικόνων

1. http://eit-ltd.com/index-3.html

2. http://clopyandpaste.blogspot.com/2010/07/blog-post_4444.html#axzz1vSKJ1KFb

3. http://eol.org/pages/223943/overview

4. http://www.deep.gr/online/arthra/75-2010-06-23-11-02-55.html

Dunaliela Salina

         Η Dunaliela Salina είναι ένας μονοκύτταρος , φωτοσυνθετικός οργανισμός ο οποίος ανήκει στα Χλωροφύκη, την βρίσκουμε στο φυτοπλαγκτόν  των παράκτιων περιοχών της Βορειοανατολικής Αυστραλίας  .

'Άθροισμα	Phycophyta
Κλάση	Chlorophyceae
Γένος- Είδος	Dunaliela Salina

1.Ταξινόμηση της Dunaliela Salina.

  Για να μπορέσει να επιβιώσει στην επιπελαγική ζώνη και πιο συγκεκριμένα κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας αναγκάστηκε να αναπτύξει διάφορους μηχανισμούς προσαρμογής σε αυτό το περιβάλλον.

  Το μονοκύτταρο αυτό φυτοπλαγκτόν στερείται πυρηνική  μεμβράνη και περιέχει έναν χλωροπλάστη ο οποίος  συσσωρεύει μεγάλες ποσότητες β-καροτένιου για αυτό και τα κύτταρα παρουσιάζονται άλλοτε ερυθρά και άλλοτε πορτοκαλί σε αντίθεση με άλλα είδη που είναι πράσινα επειδή η χλωροφύλλη τους δεν επικαλύπτεται από μεγάλες ποσότητες  β-καροτένιου.

   Τα καροτενοειδή βρίσκονται στην περιφέρεια του χλωροπλάστη και συντελούνται από cis- και trans- ισομερή του β-καροτένιου.

  Η μεγάλη συγκέντρωση β-καροτένιου μέσα στα φύκη δείχνει να δρα σαν αντηλιακή ασπίδα έναντι στις υπεριώδους ακτίνες του ηλίου προστατεύοντας την χλωροφύλλη και το DNA του.

  Αυτή η προσαρμογή του παρέχει προστασία και το βοηθάει να επιβιώσει σε  περιοχές εκτεθειμένες πολλές ώρες στον ήλιο.

Borowitzka LJ, Borowitzka MA, Moulton T. 1984. Mass culture of Dunaliella: from laboratory to pilot plant. Hydrobiologie

''What is Dunaliela salina ?''http://blog.recoverye21.com/dunaliella-salina/

Αισθητήρια Όργανα των θαλάσσιων οργανισμών της επιπελαγικής ζώνης.

     Η ανάγκη ανεύρεσης τροφής και αποφυγής της θήρευσης είναι κοινό γνώρισμα όλων των ζώων.

  Ποιές είναι λοιπόν οι προσαρμογές που ανέπτυξαν οι θαλάσσιοι οργανισμοί για να επιβιώσουν στην επιπελαγικής ζώνη ;

    Οι θαλάσσιοι οργανισμοί  για να μπορέσουν να αποφύγουν τους θηρευτές ,να βρουν τροφή , να αναπαραχθούν και  να σχηματίσουν κοπάδια  έχουν πολύ καλά αναπτυγμένα αισθητήρια όργανα τα οποία έχουν διαμορφωθεί για το θαλάσσιο περιβάλλον .

 Στην επιπελαγική ζώνη διακρίνουμε διάφορους τρόπους αντίληψης στους οργανισμούς :

Οφθαλμοί :

Τα ψάρια : οι Ελασμοβράγχιοι και οι Τελεόστεοι έχουν μεγάλους ,σφαιρικούς με σκληρό φακό οφθαλμούς οι οποίοι στερούνται αδένα και βλεφαρίδες.

Cypselurus spilonotopterus (Bleeker, 1866)

Cypselurus spilonotopterus (Bleeker, 1866)

   Η όραση είναι σημαντική για το νηκτό  στην επιπελαγική ζώνη λόγο απουσίας στερεών κατασκευών που να μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κρυψώνες. Οι οργανισμοί αντιδρούν σε αλλαγές του φωτός, πιστεύουμε έτσι  πως αντιδρούν όταν αντιληφτούν την σκιά ενός θηρευτή.  Αλλά και το ζωοπλαγκτόν είναι ενεργό και μπορεί να χρησιμοποιήσει την όραση για τον εντοπισμό της λείας (π.χ. Τα κωπήποδα )

 Επίσης τα μεγάλα μάτια των περισσότερων ψαριών της επιπελαγικής ζώνης και άλλων νηκτών οργανισμών βοηθάνε στην αναζήτηση συντρόφου και στη δημιουργία κοπαδιών.

Ρώθωνες :

Οι καρχαρίες έχουν πολύ καλά αναπτυγμένη όσφρηση, της οποίας η εμβέλεια φτάνει μέχρι και τα 400 m και την χρησιμοποιούν για την εύρεση λείας.

Πλευρική γραμμή :

 Είναι ένας αγωγός κάτω από τα λέπια που εκτείνεται κατά μήκος του σώματος των ψαριών .Στην εξωτερική πλευρά του  φέρει οπές , στην εσωτερική πλευρά φέρει τους νευρομαστούς (αισθητήρια κύτταρα) που νευρώνονται από το πλευρικό νεύρο. Αποτελεί ένα όργανο αντίληψης κραδασμών και μεταβολών πίεσης.

 Εξωτερικά ερεθίσματα όπως δονήσεις, αλλαγές πίεσης και κινήσεις του νερού διεγείρουν τα τριχωτά κύτταρα (hair cell) και με τη μετατόπιση των βλεφαρίδων (cilia) οι νευρομαστοί μετατρέπουν τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική και μεταφέρουν την πληροφορία στον εγκέφαλο μέσω του νεύρου της πλευρικής γραμμής.

 Πιστεύεται πως αυτά τα ερεθίσματα βοηθούν στον σχηματισμό κοπαδιών ,στον εντοπισμό της λείας και ότι προειδοποιούν τα ψάρια όταν εμφανίζονται θηρευτές .

Οι φύσιγγες του Lorenzini :

 Οι Ελασμοβράγχιοι ,έχουν ένα επιπλέον όργανο, τις φύσιγγες του Lorenzini οι οποίες αποτελούν προέκταση της πλευρικής γραμμής στο ρύγχος. Οι φύσιγγες συνδέονται με το νευρικό σύστημα και αποτελούν ευαίσθητοι ηλεκτροϋποδοχείς, ευαίσθητοι στις αλλαγές θερμοκρασίας και στα μαγνητικά πεδία. Με αυτόν τον τρόπο το σκυλοψαράκι μπορεί να επισημάνει και να ανιχνεύσει μια  κρυμμένη λεία που εκπέμπει 8 Hz μέχρι μια απόσταση περίπου δύο μέτρων .

Ηχοεντοπισμός :

Ο ηχοεντοπισμός βασίζεται στην ακοή. Το ζώο εκπέμπει ηχητικά κύματα , τα οποία μεταδίδονται περίπου πέντε φορές ταχύτερα στο νερό από ό,τι στον αέρα και τείνει την προσοχή του για να ακούσει την ηχώ που αντανακλάται από αντικείμενα του περιβάλλοντος. Η ηχώ, στη συνέχεια αναλύεται στον εγκέφαλο. Ο χρόνος που απαιτείται για να επιστρέψει το ηχητικό κύμα, δείχνει στα ζώα πόσο μακριά βρίσκεται το αντικείμενο . Μπορούμε να το χαρακτηρίσουμε ως ένα ενσωματωμένο Sonar που αποτελεί ένα σύστημα εντοπισμού από απόσταση το οποίο χρησιμοποιείται από τα δελφίνια και μερικά άλλα κητώδη .

Αυτό το σύστημα επιτρέπει στα δελφίνια να εντοπίζουν την λεία τους από απόσταση και να προσανατολίζονται στον περιβάλλοντα χώρο.

  Τα διάφορα αισθητήρια όργανα που ανέπτυξαν οι θαλάσσιοι οργανισμοί  και προσάρμοσαν στο υδάτινο περιβάλλον και συγκεκριμένα στην επιπελαγικη ζώνη, μας δείχνουν τις τρομερές ικανότητες που έχουν  να αντιλαμβάνονται χάρη στην όραση ,στην όσφρηση και στην πλευρική γραμμή την άφιξη ενός θηρευτή και χάρη στον ηχοεντοπισμός, στους ρώθωνες  και στις φύσιγγες του Lorenzini για μερικούς ,και στην καλά αναπτυγμένη όραση την ικανότητα που έχουν να γίνουν οι ποίο ισχυροί θηρευτές του θαλάσσιου περιβάλλοντος.

ΣΤΕΡΓΙΟΥ K.I., Α. ΤΣΙΚΛΗΡΑΣ & Α. ΑΠΟΣΤΟΛΙΔΗΣ. 2005. Τα ψάρια στο διαδίκτυο -Οδηγός για την εκμάθηση και τη διδασκαλία της ιχθυολογίας με τη χρήση του συστήματος πληροφοριών FishBase. ΑΠΘ, 47 σελ. (διαθέσιμο στο διαδίκτυο www.fishbase.org.ph). Μετάφραση του ‘Fish on Line’ των D. Pauly,R. Froese & M.L. Palomares.

Peter Castro .Michael E.Huber. 1992. Marine Biologie.

Κατσακούλης Ν.Παναγίωτης .Ιανουαριος 2010.Δηερεύνηση της αντίδρασης σε οξύ Stress του Λαβρακιού ( Dicentrarchus labrax) υπο συνθήκες διαφορετικού χρώματος (μήκους κύματος) φωτός.Μεταπτυχιακή μελέτη

Πηγές εικόνων

1.http://www.marinelifephotography.com/fishes/pelagic/spilono.htm

2.http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9A%CE%B1%CF%81%CF%87%CE%B1%CF%81%CE%AF%CE%B1%CF%82

Παραμονή στην επιφάνεια-Αυξημένη πλευστότητα

Αυξημένη πλευστότητα.  Ο δεύτερος τρόπος που εφαρμόζουν οι επιπελαγικοί οργανισμοί με σκοπό να παραμείνουν στην επιφάνεια είναι να αναπτύξουν κάποιους μηχανισμούς για να αυξήσουν την πλευστότητα τους. Αυτό όχι μόνο τους βοηθά να αντισταθούν στην βύθιση, αλλά και τους αποτρέπει από την τάση της βύθισης. 

Μία από τις πιο συνηθισμένες προσαρμογές είναι η αποθήκευση λιπιδίων, ελαίων και λιπών, μέσα στο σώμα τους. Όπως είναι γνωστό η πυκνότητα των λιπιδίων είναι μικρότερη από αυτή του νερού· Σκεφθείτε τι συμβαίνει όταν βάζετε λάδι στο νερό. Το λάδι έχει την τάση να συσσωματώνεται και να σχηματίζει μία μεγάλη σταγόνα, που επιπλέει και στέκεται στην επιφάνεια του νερού. Αυτό ακριβώς προσπαθούν να πετύχουν και οι οργανισμοί. Πολλά πλαγκτικά είδη περιέχουν σταγόνες ελαίων στα κύτταρα τους, αλλά και πολλά επιπελαγικά ψάρια(καρχαρίας, τόνος κ.α.) έχουν αποθηκευμένες μεγάλες ποσότητες λιπιδίων που τους προσφέρουν πλευστότητα. Ένα από αυτά, για παράδειγμα, είναι ο καρχαρίας. Oι καρχαρίες δεν έχουν κύστες γεμάτες με αέριο για άνωση. Αντί αυτού, οι καρχαρίες βασίζονται σε ένα μεγάλο συκώτι, γεμάτο με λίπη που περιέχει σκουαλένιο.Το ήπαρ αποτελεί μέχρι και το 30% της μάζας του σώματος τους. Το σχήμα του επίσης είναι ιδανικό για την ομοιογενή κατανομή του βάρους του συκωτιού. Εντούτοις η αποτελεσματικότητα του ήπατος είναι περιορισμένη, έτσι ώστε οι καρχαρίες χρησιμοποιούν δυναμική άνωση (κολύμβηση) για να διατηρήσουν το βάθος, και βυθίζονται όταν σταματούν το κολύμπι.

Εκτός από τα ψάρια, ιδιαίτερες προσαρμογές έχουν και τα θαλάσσια θηλαστικά. Οι φάλαινες και οι φώκιες έχουν ιδιαίτερα αυξημένη συγκέντρωση λιπών κάτω από το δέρμα τους σε ένα παχύ λιπόστρωμα. Σε αυτούς τους οργανισμούς το λιπόστρωμα, εκτός από πλευστότητα, λειτουργεί και ως μονωτικό υλικό για μείωση της απώλειας της θερμότητας. Αυτό τους βοηθά για να διατηρήσουν σταθερή τη θερμοκρασία τους σώματός τους. Επίσης ως θηλαστικά γεννούν μικρά τα οποία θηλάζουν· Το γάλα είναι πλούσιο σε λίπος βοηθώντας τα μικρά να αναπτύξουν το δικό τους στρώμα λίπους.

Άλλη  μία προσαρμογή που εξυπηρετεί την πλευστότητα είναι η ύπαρξη κυστών με αέρια. Μέσα στα κύτταρα των οργανισμών μπορεί να υπάρχουν μικροσκοπικές φυσαλίδες με αέρια ή και χυμοτόπια(όπως στα κυανοφύκη). Με αυτή τη προσαρμογή μπορούν να ρυθμίζουν το μέγεθος της φυσαλίδας και αναλόγως να αλλάζουν την πλευστότητα. Άρα αυτό τους βοηθά και στην μετακίνησή τους.

Velella(μεδουσοειδές κνιδόζωο) με εμφανή πλωτήρα

 Argyropelecus pacificus

Κάποιοι άλλοι μεγαλύτεροι πλαγκτικοί οργανισμοί μπορεί να έχουν ειδικά διαμορφωμένους πλωτήρες γεμάτους με αέριο. Όσο αφορά τους οστεϊχθύες έχουν εσωτερικές νηκτικές κύστεις. Με αυτούς τους πλωτήρες παρέχεται μεγαλύτερη πλευστότητα σε σχέση με τα λιπίδια υπάρχει όμως μία δυσκολία. Με την κίνηση του ζώου μέσα στο νερό η υδροστατική πίεση αλλάζει, και επομένως το αέριο αυξάνεται ή μειώνεται σε όγκο. Άρα μεταβάλλεται και η πλευστότητα. Για αυτό το ψάρι πρέπει να μπορεί να ελέγχει την ποσότητα του αερίου που βρίσκεται μέσα στην νηκτική κύστη. Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί για να το πετύχουν αυτό.  Αυτό είναι κάτι που συνήθως μπορεί να επιτευχθεί μόνο με αργό ρυθμό (για τα ψάρια που κάνουν απότομες αλλαγές σε σχέση με το βάθος)  και είναι ένα απειλητικό πρόβλημα για τη ζωή τους. Αν ένα ψάρι δεν καταφέρει να προσαρμοστεί γρήγορα στις μεταβολές της πίεσης τότε η νηκτική κύστη φουσκώνει αφού διογκώνεται ο αέρας μέσα της, και το ψάρι έχει μια μορφή όπως στην παραπάνω εικόνα, δηλαδή με τα μάτια να προεξέχουν και το στομάχι να είναι έξω από το στόμα. Αυτό γίνεται συχνά όταν οι ψαράδες ψαρεύουν σε βαθύτερα στρώματα και αναγκάζουν τα ψάρια να έρθουν πιο γρήγορα στην επιφάνεια.

Όπως ήδη προαναφέραμε, δεν έχουν όλα τα ψάρια νηκτική κύστη (καρχαρίες, τόνοι). Εκτός όμως από το γεγονός ότι ρυθμίζουν την πλευστότητά τους με το μεγάλο ήπαρ, έχουν και άλλες ανατομικές προσαρμογές που τα βοηθούν. Ο καρχαρίας δεν έχει οστά αλλά χόνδρο·ο χόνδρος έχει την μισή πυκνότητα από τα οστά. Ο τόνος (Scomber) έχει σκληρά πτερύγια με τα οποία είναι δραστήριος συνεχώς με αποτέλεσμα να δημιουργείται δυναμική άνωση.

Τόνος οικογένειας Scomber

Η αντίσταση στην καταβύθιση αυξάνει επίσης με ελάττωση του ειδικού βάρους του σώματος η οποία επιτυγχάνεται με διάφορους τρόπους όπως είναι: η αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό (σιφωνοφόρα, μέδουσες), η μείωση του πάχους των σκελετικών δομών (διάτομα, καρκινοειδή, κλπ) ή ακόμη με ιστολογικές προσαρμογές που έχουν σχέση με διαφοροποίηση του ιονικού ισοζυγίου (διάφορα δινομαστιγωτά και μέδουσες). Με τον αποκλεισμό των βαριών ιόντων (θειϊκού και μαγνησίου) και με την αντικατάσταση τους με ελαφρύτερα άλατα (χλωριούχο αμμώνιο) οι οργανισμοί αποκτούν μεγαλύτερη πλευστότητα αφού ελαττώνουν την πυκνότητα.

Castro Peter, Michael E Huber. 1992. Marine Biology

Peres, J.M., 1976, Precis d’oceanographie biologique. Collection SUP. Presses

Universitaires de France, Paris.

Friedrich, H., 1969, Marine Biology. Sidgwick – Jackson London

Hamlett, W. C. (1999f). Sharks, Skates and Rays: The Biology of Elasmobranch Fishes. Johns Hopkins University Press.

http://uaeco.biol.uoa.gr/files/gen.bio/08_Animal_adaptations.pdf

Πηγές εικόνων

http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=420720

http://www.google.gr/imgresum=1&hl=el&biw=1280&bih=632&tbm=isch&tbnid=prnM2ECLOq4RRM:&imgrefurl=http://www.econews.gr/2010/04/26/

http://www.treknature.com/gallery/photo183253.htm

http://www.google.gr/imgres?um=1&hl=el&sa=N&biw=1280&bih=675&tbm=isch&tbnid=-Y32lgd9gt-LuM:&imgrefurl=http://abysse-marin.skyrock.com/2080561053

http://www.explorecrete.com/greek/fish-2gr.html

Εξερευνώντας τις ζώνες...

6 βρεγμένα λεπτά, γεμάτα απίστευτες εικόνες ποικίλων οργανισμών από όλες τις ζώνες των ωκεανών!

Πηγή:

http://www.untamedscience.com/biology/world-biomes/deep-sea-biome

Μετανάστες Θαλάsea's

Κατακόρυφη μετανάστευση. Η επιπελαγική ζώνη αποτελεί την ζώνη με το μεγαλύτερο εύρος μεγέθους ζώων, αφού μπορεί κανείς να συναντήσει από το μικροσκοπικό νανοπλαγκτόν μέχρι τεράστιους καρχαρίες πολλών μέτρων. Ως αποτέλεσμα, οι μικροί οργανισμοί εμφανίζουν μειονέκτημα απέναντι στους αδήφαγους, μεγαλύτερους θηρευτές που τους περιτριγυρίζουν. Επιπλέον, η παρουσία φωτός ευκολύνει τον εντοπισμό τους και η ανάγκη για την  προστασία τους αυξάνεται. 
Για τον σκοπό αυτό, οι οργανισμοί έχουν καθιερώσει τη διαδικασία της κατακόρυφης μετανάστευσης. Τα ζώα θέλοντας να τραφούν από τα πλούσια επιφανειακά στρώματα και ταυτόχρονα να αποφύγουν τη θήρευση, ζουν αρκετά βαθιά (συνήθως κάτω από 200m) κατά τη διάρκεια της ημέρας, όπου το φως είναι διάχυτο και επανέρχονται στην επιφάνεια μετά την δύση του ήλιου. Έτσι, εξασφαλίζουν την τροφή τους, αλλά και την ασφάλεια από πολλούς θηρευτές που χρησιμοποιούν την όραση για την σύλληψη της λείας. 

Πολλοί οργανισμοί χρησιμοποιούν την κατακόρυφη μετανάστευση, με κυρίαρχο το ζωοπλαγκτόν και χαρακτηριστικό παράδειγμα την ομάδα των κωπήποδων. Στην Εικόνα 1 φαίνεται η βαθυμετρική διανομή ενός κωπήποδου που μεταναστεύει κατακόρυφα, σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα της ημέρας. 

Εικόνα 1. Βαθυμετρική διανομή ενός κωπήποδου

Άρα, η κατακόρυφη μετανάστευση γίνεται κάτω από δύο προυποθέσεις:
α) από την επιφάνεια προς το μεγαλύτερα βάθη, όταν η θηρευτική πίεση είναι μεγαλύτερη στην επιφάνεια και
β) από τα μεγαλύτερα βάθη προς την επιφάνεια, όταν η ενέργεια της μεταναστευτικής δαπάνης αντισταθμίζεται από την ενέργεια της τροφοληψίας. {Σκεφτείτε πόση ενέργεια χρειάζεται ένας οργανισμός μήκους 2mm, να μεταναστεύσει μία απόσταση 200 μέτρων!}

! Μελετητές διαπίστωσαν ότι η θηρευτική δραστηριότητα σε διαφανή κωπήποδα σχεδόν διπλασιάστηκε όταν τα έντερα τους ήταν γεμάτα! Κάποιοι ερευνητές πρότειναν επίσης ότι ο κίνδυνος θήρευσης λόγω της προβολής του εντέρου, μπορεί να είναι ένας σημαντικός παράγοντας που συμβάλλει στην κατακόρυφη μετανάστευση του διαφανή ζωοπλαγκτού.

Φυσικά, έχουν προταθεί κι άλλες υποθέσεις όσον αφορά τον λόγο αυτής της μετακίνησης. Ένας από αυτούς εξηγεί ότι στα βαθιά νερά το ζώο έχει χαμηλό μεταβολικό ρυθμό, εξοικονομώντας ενέργεια με αποτέλεσμα να αυξάνει την γονιμότητα του. Μία άλλη υπόθεση υποστηρίζει ότι η αποφυγή της υπεριώδους ακτινοβολίας Β είναι ένας από τους λόγους που «βυθίζονται» οι οργανισμοί. Τέλος, η μετακίνηση μπορεί να σχετίζεται με τοξίνες που παράγει το φυτοπλαγκτόν, ιδιαίτερα τα δινομαστιγωτά, οι οποίες βρίσκονται σε έξαρση κατά τη διάρκεια της ημέρας που οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί είναι περισσότερο παραγωγικοί.

Μια γεύση από κωπήποδα...

Βιβλιογραφία

Fortier, M., Fortier, L., Hattori, H. et al. (2001) Visual predators and the diel vertical migration of copepods under Arctic sea ice during the midnight sun. J. Plankton Res.,23, 1263–1278.

Johnsen S., (2001) Hidden in plain sight: the ecology and physiology of organismal transparency. Biol. Bull. 201, 301-318.

Castro Peter, Michael E Huber. 1992. Marine Biology.

Πηγή εικόνων και βίντεο:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Copepodkils.jpg

http://www.youtube.com/watch?v=QV8quL_byAg

Κυνήγι χρωμάτων

Μπορείτε να διακρίνετε το ψάρι στην φωτογραφία;

Προσαρμογή της Διαφάνειας. Στα φωτεινά και διαυγή νερά της επιπελαγικής ζώνης το φως είναι άφθονο και οι οργανισμοί είναι αρκετά ευδιάκριτοι, με αποτέλεσμα η θηρευτική πίεση να φτάνει σε ιδιαίτερα ψηλά επίπεδα. Επιπλέον, το γεγονός ότι οι κρυψώνες στη ζώνη αυτή είναι μηδαμινές ενισχύει ακόμη περισσότερο την ανάγκη για προστασία.

Ως ανταπόκριση σ’ αυτήν την πρόκληση, πολλοί οργανισμοί και κυρίως το ζελατινώδες ζωοπλαγκτόν χαρακτηρίζεται από διαφάνεια. Μια μεγάλη ποικιλία οργανισμών όπως ορισμένα αμφίποδα, μέδουσες, κτενοφόρα, θαλλοειδή, μορμοειδή και καλαμάρια καταφέρνουν με την ιδιότητα της διαφάνειας, να περνούν απαρατήρητοι από τον θηρευτή, ιδιαίτερα όταν πρόκειται για ομάδες που έχουν το μειονέκτημα του μικρού μεγέθους(μειονέκτημα στο θέμα θήρευσης). Όμως, συγκεκριμένα όργανα όπως τα μάτια και τα έντερα δεν μπορούν να γίνουν διαφανείς. Τα μάτια απορροφούν το φως και τα έντερα γίνονται ευδιάκριτα κατά τη διάρκεια της πέψης, δεδομένου ότι και τα θηράματα τους είναι ορατά. Έτσι, τα ζώα ακολουθούν διάφορες ανατομικές στρατηγικές για την κάλυψη των οφθαλμών και των εντέρων τους, όπως (με παραδείγματα): 

• Λεπτός και εκτεταμένος αμφιβληστροειδής ακριβώς πίσω από τον κερατοειδή μειώνει την αδιαφάνεια των ματιών του αμφίποδου Cystisoma της οικογένειας Hyperiidea. 

• Τα έντερα του καλαμαριού Taonius pavo είναι μακρόστενα, με κατακόρυφο προσανατολισμό και ανακλούν το φως για την απόκρυψη τους. Το σχήμα και ο προσανατολισμός ελαχιστοποιεί το προφίλ του εντέρου όταν το βλέπουμε από πάνω ή από κάτω. Η αντανακλαστική επίστρωση ελαχιστοποιεί την εμφάνιση του εντέρου όταν αντιμετωπίζεται από άλλες οπτικές γωνίες.

• Ορισμένα ζώα καταναλώνουν ουσίες που παραμένουν διαφανείς. Η προνύμφη της σκνίπας Chaoborus απορροφά καθαρά υγρά από το θήραμα της.

• Η διαφάνεια μπορεί να επιτευχθεί στο μέγιστο μέσω ενός αρκετά πεπλατυσμένου σώματος. Για παράδειγμα, αν 1cm πάχους ιστού είναι 60% διαφανές, τότε 2 cm είναι 36% διαφανές, και 3 cm είναι 22% διαφανές. Αντίθετα, 1mm πάχους του ίδιου ιστού είναι 95% διαφανής! Μία ακραία περίπτωση αποτελούν οι προνύμφες του δεκάποδου Palinurus με περίπου 50 mm μήκος και λιγότερο από 1 mm πάχος.

Προσαρμογή της Αντισκίασης. Μια άλλη προσαρμογή που λειτουργεί ως άμυνα ενάντια στους θηρευτές είναι το φαινόμενο της αντισκίασης. Αυτός ο τύπος χρωματισμού συναντάται κυρίως σε οργανισμούς του νηκτού, που αποτελούν ικανούς κολυμβητές και είναι ιδιαίτερα σημαντικός στην επιπελαγική ζώνη. Τα ζώα αυτά αποκτούν μία σκουρόχρωμη νωτιαία επιφάνεια και μία ασημένια ή λευκή κοιλιακή επιφάνεια για να προσομοιάζουν με ασφάλεια στο χρώμα του περιβάλλοντος τους και να μην αποσπούν την προσοχή του θηρευτή. Συγκεκριμένα, όταν ο θηρευτής κοιτάζει προς τα κάτω βλέπει τη σκούρα επιφάνεια της λείας που είναι ίδια με το υπόλοιπο οπτικό του πεδίο και αντίστοιχα όταν κοιτάζει προς τα πάνω, αντιμετωπίζει ένα φωτεινό, λαμπερό πεδίο που κάνει αδιάκριτη την ασημένια κοιλιακή επιφάνεια της λείας.

Όμως κάποιες φορές η αντισκίαση δεν είναι τελείως αποτελεσματική, γιατί το οπτικό υπόβαθρο πολλών οργανισμών μεταβάλλεται συνεχώς και αλλάζει τόνο/χρώμα ή ο θηρευτής τους εντοπίζει από διαφορετική οπτική γωνία. Για παράδειγμα, ο φαλαινοκαρχαρίας ένα αρκετά μεγάλο και ευδιάκριτο ζώο, πρέπει να αναπτύξει επιπρόσθετες προσαρμογές που θα του προσδώσουν μεγαλύτερη ασφάλεια σε κάθε αλλαγή του πεδίου που βρίσκεται.

Μια από αυτές είναι η αλλοίωση του περιγράμματος με την βοήθεια κατακόρυφων λωρίδων, ακανόνιστων σχεδίων ή κουκκίδων στο σώμα του ζώου. Ένας πολύ αποτελεσματικός συνδυασμός παρουσιάζεται στον φαλαινοκαρχαρία Rhincodon typus, όπου εμφανίζει έντονη αντίθεση χρωμάτων με ανοιχτόχρωμες κουκκίδες σε σκουρόχρωμη επιφάνεια (Εικόνα 1). Αυτός ο σχηματισμός δίνει τη εντύπωση μιας μεγάλης αγέλης από μικρόσωμα ψάρια!
Ένα άλλο είδος, ο καρχαρίας-τίγρης Galeocerdo cuvier μιμείται το σχηματισμό των κυμάτων της επιφάνειας από το φως του ήλιου και σχηματίζει σκούρες ραβδώσεις στο σώμα του! Αυτό το «μοτίβο του τίγρη» εξασθενεί όσο ο καρχαρίας μεγαλώνει και αυτό είναι ένδειξη ότι ο βαθμός και η ποιότητα της απόκρυψης είναι ανάλογα της θηρευτικής πίεσης του ζώου.(Εικόνα 2).
Επίσης, επιπελαγικά ψάρια όπως το Istiophorus platypterus έχει πλευρικά συμπιεσμένο σώμα για την ελαχιστοποίηση της σιλουέτας, είτε το παρατηρούμε από κάτω είτε από πάνω(Εικόνα 3).

Εικόνα 1. Rhincodon typus

Εικόνα 2. Galeocerdo cuvier

Εικόνα 3. Istiophorus platypterus

Επιπλέον, το έντονο χρώμα στη νωτιαία επιφάνεια μπορεί να μην αποσκοπεί μόνο στη προστασία από τον εχθρό αλλά, μπορεί να αποσκοπεί στην προστασία από την ακτινοβολία! Ως γνωστό, η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει διάφορα είδη καρκινωμάτων του δέρματος ή νεοπλασίες σε ψάρια και ανθρώπους. Σύμφωνα με έρευνες των Lowe and Goodman-Lowe (1996) η νεανική ζύγαινα Sphyrna lewini, εμφανίζει αύξηση της μελανίνης του σώματος της, ως απόκριση στην αύξηση της ακτινοβολίας (Εικόνα 4).

Εικόνα 4. Sphyrna lewini

Βιβλιογραφία

Castro Peter, Michael E Huber. 1992. Marine Biology.

Johnsen S., 2001. Hidden in plain sight: the ecology and physiology of organismal transparency. Biol. Bull. 201, 301-318.

Wilson S.G. and R.A. Martin, 2004. Body markings of the whale shark: vestigial or functional?  Western Australian Naturalist, 124(2): 118-134.

Πηγές εικόνων (με σειρά παρουσίασης):
http://www.flickr.com/photos/m_r_a/5201314367/sizes/z/in/photostream/

http://www.biology.duke.edu/johnsenlab/gallery/cystisoma.html

http://tolweb.org/Taonius_pavo/19611/2011.03.08

http://www.bioimages.org.uk/html/p5/p54717.php

http://wikieducator.org/User:Alka_yadav/Assigment_on_Crustacean_larva

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Whale_shark_Georgia_aquarium.jpg

http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CF%81%CF%87%CE%B5%CE%AF%CE%BF:Tigershark5.jpg

http://eol.org/pages/228441/overview

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Scalloped_hammerhead_cocos.jpg

Επιπελαγική ζώνη και προκλήσεις

Επιβίωση. Η επιβίωση των ζωντανών οργανισμών στο υδάτινο περιβάλλον δεν είναι εύκολη υπόθεση. Μπορεί να χαρακτηριστεί ως μία αέναη διεργασία, όπως αυτή που χαρακτηρίζει τη διαδικασία της φυσικής επιλογής και της εξέλιξης. Κάθε έμβιο ον χρειάζεται ενέργεια για να αναπτύσσεται, να ρυθμίζει το εσωτερικό του περιβάλλον και να αναπαράγεται, με απώτερο σκοπό τη διαιώνιση του είδους του. Με άλλα λόγια, η σύλληψη λείας, η αποφυγή θήρευσης και η εύρεση συντρόφου για την αναπαραγωγή, αποτελούν ζωτικές λειτουργίες των θαλάσσιων οργανισμών. Έτσι, ανάλογα με το ενδιαίτημα στο οποίο ζουν οι οργανισμοί, αποκτούν ειδικές προσαρμογές που τους εξασφαλίζουν μεγαλύτερη αντοχή και ανθεκτικότητα στις προκλήσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Επιπελαγική ζώνη και προκλήσεις. Η επιπελαγική ζώνη οριοθετείται από την επιφάνεια της θάλασσας μέχρι το βάθος όπου το φως δεν μπορεί να διεισδύσει σε βαθύτερα στρώματα, δηλαδή περίπου το βάθος των 200m. Για τον λόγο αυτό ονομάζεται ‘εύφωτη ζώνη’. Σε ένα τέτοιο περιβάλλον όπου το φως είναι διάχυτο, η ανάγκη της προσαρμογής για σύλληψη της λείας και αποφυγή της θήρευσης είναι η σημαντικότερη πέρα από κάθε άλλο θαλάσσιο περιβάλλον.

Πηγή εικόνας: http://www.untamedscience.com/biology/world-biomes/deep-sea-biome


Castro Peter, Michael E Huber. 1992. Marine Biology.

Παραμονή στην επιφάνεια-Αυξημένη αντίσταση

Για να παραμείνουν στην επιπελαγική ζώνη και να αποφύγουν τη βύθιση είναι απαραίτητο να εξασφαλίσουν προσαρμογές σε σχέση με το σχήμα,  τη δομή και τη σύσταση τους.  Το πετυχαίνουν με δύο τρόπους: με την αύξηση της αντίστασης τους στο νερό και με απόκτηση αυξημένης πλευστότητα.

Trochophore

Αυξημένη αντίσταση. Ένας οργανισμός για να αντισταθεί στη δύναμη του νερού που το βυθίζει(οπισθέλκουσα) πρέπει να αυξήσει την επιφάνειά του. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια, τόσο μεγαλώνει και η αντίσταση,  επομένως τόσο πιο αργά βυθίζεται.  Σημαντικό ρόλο παίζει η αναλογία επιφάνειας προς όγκο: υψηλά ποσοστά προσφέρουν αυξημένη οπισθέλκουσα. Οι μικρότεροι οργανισμοί, όπως το πλαγκτόν, έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια για ένα συγκεκριμένο όγκο από ότι οι μεγαλύτεροι. Άρα οι μικρόσωμοι οργανισμοί κάτω από ίδιες συνθήκες βυθίζονται με πιο αργό ρυθμό.

Επίσης η αλλαγή στο σχήμα μπορεί να προσδώσει μεγαλύτερη επιφάνεια σε ένα οργανισμό. Όσο πιο επίπεδο και πεπλατυσμένο σχήμα έχει το σώμα ενός οργανισμού τόσο μεγαλύτερη αντίσταση φέρει κατά της βύθισης. Γι’ αυτό και πολλοί πλαγκτικοί οργανισμοί έχουν πλατιά σώματα, όπως τα διάτομα, τα χαιτόγναθα, τα κτενοφόρα, οι πολύχαιτοι κ.α.  Το ίδιο συμβαίνει και στις μέδουσες οι οποίες έχουν σχήμα καμπάνας που τους βοηθά στην αργή βύθισή τους.

Κτενοφόρο (Cestum)

Πολύχαιτος (Tomopteris)

Ακόμη μία προσαρμογή που βοηθά στη αύξηση της επιφάνειας είναι οι μακριές προεκβολές ή ακόμη και αγκάθια στο σώμα των οργανισμών.  Μερικοί από αυτούς έχουν βλεφαρίδες, μικροσκοπικές τρίχες στο σώμα τους, οι οποίες βοηθούν να αυξάνετε η αντοχή τους στη βύθιση. Επίσης μπορεί να χρησιμοποιούνται για μετακίνηση, αφή ή αίσθηση προσανατολισμού κίνησης στο νερό. Τα αγκάθια ταυτόχρονα δίνουν και ένα άλλο πλεονέκτημα στους πλαγκτικούς οργανισμούς αφού τους κάνουν ανεπιθύμητους για τους θηρευτές. Υπάρχουν όμως και κάποιοι φυτοπλαγκτικοί οργανισμοί, π.χ. διάτομα, που δημιουργούν μεγάλες αλυσίδες μεταξύ τους έτσι ώστε η καταβύθιση να είναι πιο αργή.

Κωπήποδο (Augaptilus)

Αλυσίδες διατόμων

Castro Peter, Michael E Huber. 1992. Marine Biologie.

http://xmujpkc.xmu.edu.cn/

http://dtc.pima.edu/~biology/183