Студенистый зоопланктон - Gelatinous zooplankton

Медузы легко поймать и переварить, и они могут быть более важными источниками пищи, чем считалось ранее.

Студенистый зоопланктон - хрупкие животные, обитающие в толще воды в океане. Их нежные тела не имеют твердых частей и легко повреждаются или разрушаются. Студенистый зоопланктон часто бывает прозрачным. Все медузы - это студенистый зоопланктон, но не весь студенистый зоопланктон - это медузы. Наиболее часто встречающиеся в прибрежных водах организмы включают гребневики , медузы , сальпы и Chaetognatha . Однако почти все морские типы, включая Annelida , Mollusca и Arthropoda , содержат студенистые виды, но многие из этих необычных видов обитают в открытом океане и глубоком море и менее доступны для случайного наблюдателя за океаном. Многие желатиновые планктеры используют слизистые структуры для фильтрации корма. Желатиновый зоопланктон также получил название «желатина».

Как добыча

Медузы медленно плавают, и большинство видов составляют часть планктона. Традиционно медузы рассматривались как трофические тупики, второстепенные игроки в морской пищевой сети, студенистые организмы, строение тела которых в значительной степени основано на воде, которая представляет небольшую питательную ценность или интерес для других организмов, за исключением нескольких специализированных хищников, таких как океаническая солнечная рыба и т. Д. кожистых морских черепах . Это мнение недавно было оспорено. Медузы и более студенистый зоопланктон в целом, который включает сальпы и гребневики , очень разнообразны, хрупки, не имеют твердых частей, их трудно увидеть и контролировать, они подвержены быстрым колебаниям численности и часто живут неудобно вдали от берега или глубоко в океане. Ученым сложно обнаружить и проанализировать медузу в кишечнике хищников, поскольку они превращаются в кашу при поедании и быстро перевариваются. Но медузы цветут в огромных количествах, и было показано, что они являются основными компонентами рациона тунца , рыбы-копья и рыбы-меч, а также различных птиц и беспозвоночных, таких как осьминоги , морские огурцы , крабы и амфиподы . «Несмотря на их низкую плотность энергии, вклад медуз в энергетический баланс хищников может быть намного больше, чем предполагалось, из-за быстрого пищеварения, низких затрат на вылов, доступности и избирательного питания более богатыми энергией компонентами. морские хищники восприимчивы к проглатыванию пластмасс ».

Как хищники

Согласно исследованию 2017 года, наркомедузы потребляют наибольшее разнообразие мезопелагических жертв, за ними следуют сифонофоры , гребневики и головоногие моллюски . Важность так называемой «желейной сети» только начинает осознаваться, но кажется, что медузы, гребневики и сифонофоры могут быть ключевыми хищниками в глубоких пелагических пищевых сетях с экологическими последствиями, подобными хищным рыбам и кальмарам. Традиционно студенистые хищники считались неэффективными поставщиками морских трофических путей, но они, по-видимому, играют существенную и неотъемлемую роль в глубоких пелагических пищевых сетях.

Пелагические сифонофоры , разнообразная группа книдарийцев, обитают в большинстве глубин океана - от поверхности, как у португальских военных , до морских глубин. Они играют важную роль в экосистемах океана и являются одними из самых многочисленных студенистых хищников.

Пелагические сифонофоры

Marrus orthocanna , пелагический колониальный сифонофор

Bathyphysa conifera , которую иногда называют летающим спагетти-монстром.

Студенистый зоопланктон, такой как этот наркомедузан, может быть ключевыми хищниками в глубоких пелагических пищевых сетях.
Narcomedusa проглатывания SALP цепь

Медуза в шлеме, питающаяся кальмаром с крючком
Трахимедуза с большим красным мизидом в кишечнике

Желейный насос

Глобальная сводка студенистой биомассы

Глобальная биомасса студенистого зоопланктона, интегрированная по глубине в верховьях океана (200 м), на ячейках сетки 5 °, отображаемых над провинциями Лонгхерст, смоделирована.

Биологические океанические процессы, в первую очередь производство углерода в эвфотической зоне , опускание и реминерализация , управляют глобальным биологическим углеродным насосом мягких тканей. Тонущие и переносимые вбок частицы, содержащие углерод, питают бентические экосистемы на окраинах континентов и в глубоком море. Морской зоопланктон играет важную роль в качестве инженеров экосистем в экосистемах прибрежных и открытых океанов, поскольку они служат связующим звеном между первичной продукцией, более высокими трофическими уровнями и глубоководными сообществами. В частности, студенистый зоопланктон (Cnidaria, Ctenophora и Chordata, а именно Thaliacea) являются универсальными членами планктонных сообществ, которые питаются фитопланктоном и питаются другим зоопланктоном и ихтиопланктоном. Они также могут быстро воспроизводиться в течение нескольких дней, и при благоприятных условиях окружающей среды некоторые виды образуют густые цветы, которые простираются на многие квадратные километры. Это цветение оказывает негативное экологическое и социально-экономическое воздействие, сокращая количество промысловых видов рыб, ограничивая перенос углерода до других трофических уровней, усиливая микробную реминерализацию и тем самым снижая концентрацию кислорода до уровня, близкого к бескислородному.

Биологический насос студенистого зоопланктона

Как желейный уголь вписывается в биологический насос . Схематическое изображение биологического насоса и биогеохимических процессов, которые удаляют элементы с поверхности океана путем опускания биогенных частиц, включая желеуглерод.

Желейный уголь

Глобальная биомасса студенистого зоопланктона (иногда называемого желе-C ) в верхних 200 м океана составляет 0,038 пг С. Расчеты для мезозоопланктона (от 200 мкм до 2 см) предполагают около 0,20 пг С. Короткая продолжительность жизни большая часть студенистого зоопланктона, от недель до 2–12 месяцев, предполагает уровень продукции биомассы выше 0,038 пг C год ^-1 , в зависимости от предполагаемых коэффициентов смертности, которые во многих случаях зависят от вида. Это намного меньше, чем мировое первичное производство (50 Пг C в год ^-1 ), что соответствует оценкам экспорта, близким к 6 Пг C в год ^-1 ниже 100 м, в зависимости от используемого метода. В глобальном масштабе численность и характер распределения студенистого зоопланктона в значительной степени зависят от температуры и растворенного кислорода, а также от первичной продукции как источника углерода. Однако студенистый зоопланктон справляется с широким спектром условий окружающей среды, что свидетельствует о его способности адаптироваться и занимать наиболее доступные экологические ниши в водной толще. Что касается регионов Лонгхерст ( биогеографические провинции, разделяющие пелагическую среду, то наибольшая плотность студенистого зоопланктона наблюдается в прибрежных водах течения Гумбольдта , северо-восточном шельфе США, шельфах Скотиан и Ньюфаундленд, Бенгельском течении , Восточно-Китайском и Желтом море, за которыми следует полярное море). районы Восточно-Берингова и Охотского морей, Южный океан, замкнутые водоемы, такие как Черное и Средиземное моря, а также воды западного Тихого океана Японских морей и течения Куросио . Большие количества желеуглеродной биомассы, поступающие из прибрежные районы открытых шельфов и полузамкнутых морей Северной Америки, Европы и Восточной Азии взяты из данных о прибрежных берегах.

Экспорт углерода

Большие количества желейного углерода быстро переносятся на морское дно и реминерализуются на нем в прибрежных районах, включая эстуарии, лагуны и приливно-отливные зоны, шельфы и склоны, глубоководные участки. и даже целые континентальные окраины, такие как Средиземное море. Перенос желейного углерода начинается, когда студенистый зоопланктон умирает на заданной «глубине смерти» (глубине выхода), продолжается, когда биомасса опускается через толщу воды, и прекращается, когда биомасса реминерализуется во время опускания или достигает морского дна, а затем разлагается. Желейный углерод сам по себе представляет собой перенос «уже экспортированных» частиц (ниже смешанной более поздней, эвфотической или мезопелагической зоны), возникших в процессе первичного производства, поскольку студенистый зоопланктон «переупаковывает» и интегрирует этот углерод в свои тела, а после смерти переносит его в организм человека. интерьер океана. При опускании через толщу воды желейный углерод частично или полностью реминерализуется в виде растворенного органического / неорганического углерода и питательных веществ ( DOC , DIC , DON, DOP, DIN и DIP), а любые остатки подвергаются микробному разложению или поглощаются макрофауной и мегафауной. однажды на морском дне. Несмотря на высокую лабильность желе-C, на морское дно на глубине ниже 1000 м попадает очень большое количество биомассы. Во время опускания биохимический состав желе-C изменяется за счет сдвигов в соотношении C: N: P, как это наблюдалось в экспериментальных исследованиях. Тем не менее, реалистичные оценки переноса желе-C в глобальном масштабе все еще находятся в зачаточном состоянии, что не позволяет количественно оценить вклад в биологический углеродный насос мягких тканей.

Долиолиды , студенистые оболочники, принадлежащие к классу талиаевцев , встречаются повсюду на континентальных шельфах . Талиацы играют важную роль в экологии моря. Их плотные фекальные гранулы опускаются на дно океанов, и это может быть основной частью мирового углеродного цикла .

Экспорт углерода из океана обычно оценивается по потоку тонущих частиц, которые либо улавливаются в осадочные ловушки, либо количественно измеряются с помощью видеосъемки, а затем моделируются с использованием скорости погружения. Биогеохимические модели обычно параметризуются с использованием данных о твердых частицах органического вещества (например, морской снег размером 0,5–1000 мкм и фекальных гранул), которые были получены в результате лабораторных экспериментов или данных по ловушкам наносов. Эти модели не включают желе-C (за исключением личинок, не только потому, что этот механизм переноса углерода считается временным / эпизодическим и обычно не наблюдается, а потоки массы слишком велики для сбора осадочными ловушками, но также потому, что модели направлены на упрощение биотические отсеки для облегчения расчетов.Кроме того, отложения желе-C, как правило, не накапливаются на морском дне в течение длительного времени, такие как фитодетрит (Beaulieu, 2002), быстро потребляются придонными и придонными организмами или разлагаются микробами. Скорость опускания C определяется размером, диаметром, биомом, геометрией, плотностью и коэффициентами сопротивления организма. В 2013 году Лебрато и др. Определили среднюю скорость опускания jelly-C с использованием образцов Cnidaria, Ctenophora и Thaliacea, которая варьировалась от 800 до 1500 м в сутки (сальпы: 800–1200 м сутки − 1; сцифоиды: 1000–1100 мд − 1; гребневики: 1200–1500 м сутки − 1; пиросомы: 1300 м сутки − 1). Моделирование модели Jelly-C предполагают, что, независимо от таксонов, более высокие широты des являются более эффективными коридорами для переноса желе-C на морское дно из-за более низких темпов реминерализации. В субтропических и умеренных регионах значительное разложение происходит в водной толще на глубине более 1500 м, за исключением случаев, когда желе-C начинает опускаться ниже термоклина. В мелководных прибрежных регионах время является ограничивающим фактором, который предотвращает реминерализацию при погружении и приводит к накоплению разлагающегося желе-C из различных таксонов на морском дне. Это говорит о том, что студенистый зоопланктон переносит большую часть биомассы и углерода в глубоководные районы океана, увеличивая прибрежные потоки углерода через DOC и DIC, питая сообщества микробов и мегафауны / макрофауны. Однако отсутствие спутниковых измерений C желе (таких как первичная продукция ) и ограниченное количество глобальных наборов данных по биомассе зоопланктона затрудняют количественную оценку глобального производства желе-C и эффективности переноса во внутреннюю часть океана.

Мониторинг

Из-за его хрупкой структуры получение изображений студенистого зоопланктона требует помощи компьютерного зрения . Автоматическое распознавание зоопланктона в образцах отложений возможно за счет использования таких технологий, как регуляризация по Тихонову , вспомогательные векторные машины и генетическое программирование .