Alle dieren moeten eten om te overleven. Als je de term "grazer" eerder hebt gehoord, kan dit denken aan bekende boerderijdieren, zoals koeien of schapen die op weiden kauwen. Maar de oceaan heeft zijn eigen reeks grazers, met heel verschillende - zelfs bizarre - lichaamsvormen en voedertechnieken. In plaats van tanden, gebruikt een groep van deze ongewervelden vellen slijm om enorme hoeveelheden kleine plantachtige deeltjes te consumeren. In onze nieuwe paper stellen mijn collega's en ik een nieuwe indeling voor voor deze over het hoofd geziene groep: 'slijmgrazers', als erkenning voor hun ongewone voedingsstrategie.
In tegenstelling tot het slijm in onze neus, dat amorf en blobby lijkt, kunnen de slijmvellen van deze oceaangrazers worden gestructureerd in sierlijke mazen en netten. Deze slijmvliezen kunnen als een filter functioneren om voedsel zo klein als bacteriën te vangen. De grazers zelf zijn in vergelijking mammoet: tot 10.000 keer groter dan hun voedsel. Als mensen zo klein eten, pluk je zout en suikerkorrels van je bord.
Mariene biologen zoals ik dachten vroeger dat slijm grazen een "allesomvattende" voedingsstrategie was - het idee was dat deze jongens gewoon zouden kauwen op wat hun slijmvlies zou vangen. Maar recente technologische vooruitgang helpt ons te begrijpen dat slijmgrazers kieskeurige eters kunnen zijn. En wat ze consumeren - of niet - beïnvloedt oceaanvoedselwebben.
Sierlijke filternetten (1000 keer versterkt en felgroen gekleurd in deze afbeelding) vangen deeltjes op die veel kleiner zijn dan de grazers zelf. (Kelly Sutherland, CC BY) Hoe werkt slijmgrazen?
Slijmgrazers zijn salps, pyrosomen, doliolids, pteropoden en appendicularians. Ze zijn meestal centimeters lang, die ongeveer de grootte van uw vingernagel overspannen tot de grootte van uw hand. Sommige vormen kolonies die bestaan uit veel individuen in lange ketens die veel langer kunnen zijn. Deze wezens zijn groot en waterig in vergelijking met hun harde planktonische tegenhangers. Als je er op stapte, zou het squishen, niet crunchen. Een meestal waterlichaam stelt hen in staat om snel groot te worden.
Slijmgrazers zijn vrij zwevend en geschikt voor de open oceaan. Ze leven ver van de kust, waar voedsel schaars en vaak klein is. Door de kleine gaatjes en vezels van hun slijmvliezen kunnen ze microscopische deeltjes vangen, die ze vervolgens inslikken, soms samen met het slijm.
In tegenstelling tot spinnen die hun spinnenwebben spinnen, hebben deze grazers een speciaal orgaan, een endostyle genaamd, dat hun slijmgaas afscheidt. Afhankelijk van de grazer kan het slijmvlies zich binnen of buiten het lichaam bevinden. Eén groep scheidt bijvoorbeeld een slijmbel die groot genoeg is om het dier binnen te laten leven als een huis. Een andere groep, bijgenaamd zeevlinders, scheidt slijmvliezen af die zich hechten aan hun vleugelvormige voeten. Deze slijmvliezen variëren in grootte van een inch tot meer dan 6 voet.
Locatie van het slijmgaas voor verschillende groepen grazers. Het slijmgaas is gekleurd volgens de manier waarop grazers stroom door of over het gaas drijven. 'MW' toont het slijmvlies van een zeevlinder of thecosome pteropod. (Caitlyn Webster / www.bywebbie.com, CC BY) Historisch gezien dachten wetenschappers dat slijmgrazers alles aten dat door de slijmzeef ging - vergelijkbaar met een zeef in de afvoer van het aanrecht die alles van een bepaalde grootte opvangt die erin stroomt. Recent onderzoek door mijn laboratorium en anderen betwist deze veronderstelling en toont aan dat hun voeding zeer selectief kan zijn. Het slijm kan bepaalde voedseldeeltjes perfect vangen, terwijl andere deeltjes volledig worden afgestoten op basis van hun grootte, vorm of oppervlakte-eigenschappen.
Wanneer bijvoorbeeld een mengsel van staafvormige en bolvormige voedseldeeltjes wordt aangeboden - anders gevormd maar anders qua grootte - slikt één soort slijmgrazer bij voorkeur de bolvormige deeltjes door.
Deeltjes van verschillende grootte en vorm (bolvormig en staaf) van de ontlede darm van een slijmgrazer, de appendicularian Oikopleura dioica. (Keats Conley, CC BY) Dat is een beetje zoals het kiezen van aardappelpotjes boven frites: ze zijn beide gemaakt van aardappelen en hebben ongeveer dezelfde grootte, maar ze hebben verschillende vormen. De voedselkeuze van de slijmerige grazers is echter passief en heeft te maken met hoe verschillend gevormde prooien zich in zeewater oriënteren en het gaas onderscheppen.
Grazers kunnen prooien "plukken", maar prooi kan misschien ook wat te zeggen hebben - passief of actief. Sommige bacteriën hebben bijvoorbeeld teflonachtige oppervlakken en plakken niet aan de slijmvliezen, dus ze worden bijna nooit geconsumeerd. Hoe alle verschillende prooi-eigenschappen van invloed kunnen zijn op begrazing is tot voor kort ondergewaardeerd.
Onderstudie maar niet onbelangrijk
Oceanografen zijn geïnteresseerd in hoe materiaal door de oceaan beweegt en hoe het proces kan worden gemedieerd door organismen. Slijmgrazers kunnen een over het hoofd gezien deel van de cyclus zijn.
Het feit dat ze niet alle prooien even goed vangen, heeft belangrijke consequenties voor hoe koolstof door de oceaan beweegt. Na het voeden van slijmvliezen verpakken ze onverteerde voedseldeeltjes in slijmgebonden fecale pellets of ander afvalmateriaal. Het herverpakken van prooideeltjes met plakkerig slijm concentreert kleine prooien in grotere aggregaten, waardoor ze sneller zinken. Dit verplaatst uiteindelijk organisch materiaal naar de diepten van de oceaan, waardoor het mogelijk jaren of zelfs eeuwen wordt opgeslagen. Op diepte is dit materiaal niet beschikbaar voor de meeste mariene organismen die dichtbij het oppervlak leven.
De 'salpatron' stelt onderzoekers in staat om onder water voedingsstudies uit te voeren. (Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof (www.gitaiyahel.com), CC BY-ND) Tot het afgelopen decennium of twee, hadden wetenschappers geen technologische hulpmiddelen om op de juiste kleine schalen te kijken wat er gebeurde met slijmgrazers in hun oorspronkelijke habitat. Omdat deze organismen vrij fragiel zijn, gebruiken onderzoekers in mijn lab en anderen nu duiken of robots om ze rechtstreeks onder water te observeren. Deze nauwkeurige observaties met behulp van hogesnelheidscamera's en onderwatermicroscopen of voedingsstudies in de natuurlijke omgeving hebben ons laten zien hoe ze bepaalde deeltjes selecteren en andere afwijzen.
Hoge snelheid onderwatercamera (B. Gemmell, S. Colin, J. Costello, CC BY-ND) Verdere vooruitgang zal onderwatermethoden combineren met recente ontwikkelingen op het gebied van beeldvorming en genetische sequencing om de rol van slijmvliesvoeders in de structuur van de microbiële gemeenschap van de oceaan te belichten. Beeldvorming onder water zorgt voor ongestoorde observaties van deze kwetsbare wezens. Onderzoekers kunnen kijken hoe individuele deeltjes zich op het gaas gedragen en of ze uiteindelijk worden gevangen. Genetische sequencing gebruikt in de context van voedingsstudies helpt wetenschappers de groepen kleine microben te identificeren en te onderscheiden die vaak onzichtbaar zijn voor het blote oog.
Weten welke deeltjes worden geconsumeerd en welke niet, vertelt ons over de impact die de slijmerige grazers hebben op oceaanvoedselwebben.
Veranderende oceanen, veranderende impact
Kieskeurig eten door slijmgrazers kan ingrijpende gevolgen hebben voor biogeochemische cycli, met name in het licht van veranderende oceaanomstandigheden. Omgevingsfactoren zoals de temperatuur van de oceaan, de beschikbaarheid van voedingsstoffen en het type en de hoeveelheid prooi die aanwezig zijn, beïnvloeden wanneer en waar slijmerige grazers verschijnen, hoe lang ze blijven hangen en hun impact op voedselwebben voor oceaan.
Pyrosomen bloeien voor de kust van Oregon in februari 2018. Afbeelding werd genomen op ongeveer 60 m diepte waar een laag pyrosomen was, waarschijnlijk actief gevoed met kleine deeltjes. (K. Sutherland / H. Sorensen, CC BY-ND) Een meer tropische soort van slijm grazende pyrosomen ( Pyrosoma atlanticum ) biedt een case study. Typisch in warmere wateren zo ver noordelijk als Zuid-Californië, brachten ze wetenschappers en vissers in verwarring toen ze in 2014 voor de kust van Oregon verschenen.
Niemand weet waarom de pyrosomen verschenen, maar de temperatuur in de oceaan werd rond dezelfde tijd warmer. Net als andere slijmerige grazers, laat het fijne pyrosoomfilter ze grazen op de kleinere deeltjes die worden geassocieerd met warmer, minder voedselrijk oppervlaktewater - prooi te klein voor de meeste andere dieren om te vangen. Samen met andere onderzoekers langs de westkust werkt mijn lab actief om te begrijpen waarom de pyrosomen zijn verschenen, hoe ze het mariene ecosysteem kunnen beïnvloeden en of ze zullen blijven bestaan.
Grazers in de oceaan zijn inherent een grotere uitdaging om te bestuderen dan die op het land; we blijven meer leren over wie ze zijn door wat ze eten.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation.
Kelly Sutherland, universitair docent biologie, Universiteit van Oregon
