Морска екология Тайният плуване на медузи - спектър на науката
Морска екология: Тайната плаващи медузи
Дженифър Пърсел стои на палубата на изследователския кораб Skookum и внимателно наблюдава как неговата стрела издърпва триметрова мрежа от планктон от дълбините на Puget Sound близо до Олимпия във Вашингтон. Защо морският биолог е в костюм за дъжд в този слънчев ден в средата на август е обяснено, когато водата, напояваща лунните медузи (Aurelia aurita), се развява в нейната посока. Слузът капе от изпъкналата мрежа и дълги пипала висят като във филм на ужасите. Ученият от Морския център в Университета на Западен Вашингтон в Анакортес няма нищо против. Пърсел запретва ръкави, достига до средата на лигавата мрежа с две ръце и започва с опит в преброяването и измерването на животни, който само 40 години изследвания могат да осигурят.
Малко други морски биолози споделят ентусиазма си за шантавото животно. Ето защо Пърсел винаги е трябвало да се бори, за да финансира проектите си, като винаги се е опитвал да убеди другите океанолози във важността на медузите - често напразно. Една от най-големите пречки е естеството на животните, които са над 95 процента вода и бързо се разкъсват в нормални риболовни мрежи за морски животни. Друго нещо, което много биолози виждат в медузите, е малко повече от незначителен екологичен задънена улица: балони, пълни със солена вода, които практически нямат хранителни вещества, за да предлагат хищници - освен може би шепа специализирани ловци като кожената костенурка (Dermochelys coriacea), които са се адаптирали трябва да ядат медузи в голям брой. "Беше наистина много трудно да се убедят изследователите в риболова във важността на медузите."
Но това изглежда бавно се променя. Днес на борда са двама рибни биолози от американската агенция NOAA (Национална океанска и атмосферна администрация); Преди това се интересуваше от богатите запаси от сьомга в региона. Преди няколко години обаче те откриха, че плячката на сьомгата, като херинга и миризма, се намира в различни области на проливите, отколкото медузите. Сега те искат да проучат кои екологични фактори играят роля и как влияят върху популацията на икономически интересни видове риби.
„Всички гледаме твърде много на върха на хранителната верига“ (Андрю Джефс)
Но преди всичко трябва да се знае колко медузи има в района. Това трябва да се покаже чрез комбиниране на няколко метода. От една страна, броят и разпространението на изолираните колекции от медузи се определя от хидроплана, „привкусите“, както изследователите наричат колебливите купчини. От друга страна, една от мрежите на планктона е оборудвана с подводна камера, която може да се използва, за да се установи колко далеч са смърковете.
Кори Грейн е един от учените на NOAA на борда. Ако медузите наистина оказват въздействие върху популациите на сьомгата, той казва:.
От норвежките фиорди до необятните открити пространства в южната част на Тихия океан, морските биолози навсякъде използват най-новите методи, за да научат повече за ролята на медузите в екосистемата. Движещата сила е загрижеността за здравето на моретата. Съобщенията в медиите за нашествия на медузи в Азия, Европа и другаде накараха много хора да се опасяват, че биволът може дори да поеме контрола над моретата. Но дори опитни морски еколози вече могат да се убедят, че медузите в никакъв случай не са толкова без значение, колкото се смята.
Многообразни балони със солена вода
„Всички гледаме твърде много на върха на хранителната верига“, казва Андрю Джефс, морски биолог от университета в Окланд в Нова Зеландия. "Но именно тези неща тук, тези сополи в кофите са важни за функционирането на хранителните вериги и за цялата ни планета като цяло."
Въпросните животни са потомци на някои от най-ранните многоклетъчни форми на живот на земята. Най-старата вкаменелост на медузи датира от преди повече от 550 милиона години. Според някои учени те дори са могли да съществуват преди 700 милиона години, много преди първата риба.
Медузите също са невероятно разнообразни. Някои са малки филтърни хранилки, които ловуват зоопланктон, с който малко други животни могат да се хранят. Други са гигантски хищници с двуметрови чадъри и пипала, толкова дълги, че могат да се навият около училищен автобус - три пъти. Медузите принадлежат към книдариите (Cnidaria) и имат жилещи клетки, отровата на които дори може да убие хора при някои видове. Някои изследователи наричат всички лигави меки телесни форми на океана медузи; други предпочитат термина "желатинозен зоопланктон", който оправдава невероятното разнообразие на тези животни, което може да бъде присвоено на няколко тила в животинското царство. Някои видове вероятно са по-близо до хората в дървото на живота, отколкото други медузи. Въпреки това, както и да ги наречете, настоящата класификация се основава главно на тяхната видна обща характеристика - а именно физика, която до голяма степен се основава на вода.
Това означава, че те често са едва разпознаваеми. Мнозина също избягват по-близкото изследване поради начина си на живот далеч в морето или дълбоко под светлинната наводнена зона. Те често живеят в клъстери, които са далеч един от друг и са обект на екстремни колебания в размера. Това е, което прави толкова трудно определянето на точния брой животни. Освен това тялото й е крехко и няма твърди компоненти. „Медузите са трудни за намиране в стомаха на техните хищници“, обяснява Пърсел. "Те се превръщат в каша веднага след поглъщане и се усвояват много бързо."
За повечето морски биолози е просто досадно, когато конгрегация на медузи им попречи. Слузът запушва събирателните мрежи.
„Не че сме ги изоставили“, казва Джонатан Хоутън от Университета на Queen’s Белфаст в Северна Ирландия. "Дори активно ги избягвахме."
Но през последните 15 години това става все по-трудно. От 2003 г. насам многократно цъфтяха медузи по брега на Средиземно море през летните месеци, което доведе до болезнени изгаряния сред къпещите се и властите да затворят плажовете. През 2007 г. стадо отровни медузи се носеше във ферма за сьомга в Северна Ирландия, убивайки целия запас от 100 000 риби. А атомните електроцентрали трябваше да бъдат временно спирани няколко пъти, тъй като охлаждащите им тръби бяха блокирани от медузи.
Въстание на бивола
Новини като тази в крайна сметка подтикнаха учените да изследват по-отблизо съществата. Морският биолог Луис Кардона от Университета на Барселона преди това е изследвал морски костенурки и морски лъвове. От 2006 г. обаче той е посветил голяма част от работата си на медузи. То беше предизвикано от масовото появяване на пожар медузи Pelagia noctiluca всяко лято, което заплашваше да се превърне в постоянен проблем за испанските гости на плажа. Той беше особено загрижен от спекулациите, че медузите ще се разраснат, тъй като броят на враговете им е бил значително намален от прекомерен риболов. "От научна гледна точка изглежда, че зад това не стои много вещество", казва той. "Но населението и политиката са се ориентирали към тази идея, затова исках да я разгледам отблизо."
Кардона използва нов метод за анализ със стабилни изотопи. Използвайки химическия пръстов отпечатък от въглерод и азот в тъканите на животните, той успя да определи какво са яли. Неговият екип анализира 20 вида хищници и 13 потенциални плячки на Средиземно море и получи изненадващи резултати. Според неговите измервания диетата на червения тон, малкия тон (Euthynnus alletteratus) и средиземноморските подводни риби (Tetrapturus belone) се състои главно от медузи. При младите от червения тон делът на медузите в диетата е бил до 80 процента. „Според нашите модели те вероятно са основната плячка за млад червен тон“, казва Кардона.
Някои колеги обаче се съмняват в резултатите. „Сигурен съм, че това не е вярно“, казва Пърсел. Бързите плувци "имат по-високи енергийни нужди от всяко друго животно там. Те се нуждаят от риба за храна, определено нещо качествено и висококалорично." Техниката на стабилните изотопи затруднява или невъзможно да се направи разлика между плячките с подобен хранителен спектър, например между медузи и крил, и двете ядат фитопланктон.
Но Кардона се придържа към резултатите си, не на последно място, тъй като анализите на съдържанието на стомаха на рибата тон ясно показват, че медузите и крилът изобщо не са открити. Освен това изследванията му ще бъдат потвърдени и от други данни, в които лабораторията му е използвала мастни киселини като доказателство. "В пелагичната екосистема в западното Средиземноморие медузите вероятно играят много по-голяма роля, отколкото се смяташе първоначално.".
Изследователите от други места също стигнаха до същото заключение. По време на експедиция до Антарктика през 2010/2011 г. молекулярният еколог Саймън Джарман събра почти 400 проби екскременти от пингвини Адели (Pygoscelis adeliae). Целта беше да се научи повече за храната на това животно, което вероятно е застрашено от изменението на климата. През 2013 г. изследователят от Австралийския антарктически отдел в Кингстън публикува своите данни за ДНК анализа на пробите: Според неговите резултати медузите са относително често в менюто на тези пингвини. Все още непубликуваните данни позволяват да се направят подобни заключения за други морски птици в южните океани.
Медузи в стомаха
„Албатроси, gentoo пингвини, кралски пингвини, хохлати пингвини и рокхопър пингвини - всички те ядат медузи отново и отново“, обяснява Джарман. „Разбира се, те не са най-калоричният източник на храна, но се намират навсякъде в океана и за много топ хищници те допринасят за диетата.“
Също така, някои части от тялото на медуза са по-хранителни от други. Например, наблюдавано е как рибите ядат само половите жлези на репродуктивните медузи, т.е. прецизно подбират най-енергийните части на тъканите на животните.
Използвайки ДНК анализ, учените също са установили как медузите действат като убежище за други живи същества в открития океан. Отдавна е известно, че малките риби, миди и други малки морски създания се привързват към медузи и могат да се влачат през водата. През последните години беше установено, че те също се наслаждават на транспортните си средства.
В дълбините на южната част на Тихия океан и в Индийския океан Джефс изследва почти неизвестните млади стадии на австралийския омар (Panulirus cygnus). Когато отиде на експедиция на около 350 километра от бреговете на Западна Австралия, за да събере планктон през 2011 г., той хвана и голяма салпа (вагината Thetys), целовидна, желатиновидна туника. Уловът съдържа и десетки ларви на омари, шест от които изследователите откриват директно в салпен. Както показа ДНК анализът на вътрешностите им, ларвите изядоха своя гостоприемник.
Сега Джефс подозира, че ракообразните, които държат рибна индустрия на стойност около два милиарда щатски долара годишно, са силно зависими от тази връзка. „Това, което прави ларвите толкова успешни в открития океан“, обяснява той, „е, че те могат основно да се прикрепят към голям плаващ парче месо, било то салпа или медуза, и след това да живеят върху него няколко седмици, без трябва да събере дори най-малкото количество енергия. "
Къде отидоха?
Изглежда, че и на други места медузите играят роля в екосистемата, която изследователите все повече признават за важна, например при транспортирането на хранителни вещества между различни зони в морето. Това показа биооцеанографът Андрю Суитман от Международния изследователски институт в Ставангер в Норвегия, когато той разследва „падането на желе”, явление, което се случва, когато цъфтежът на медузите рязко приключи и голям брой мъртви медузи потънат на морското дъно.
От ноември 2010 г. Sweetman редовно спуска оборудване за камери на дълбочина 400 метра на пода на Lurefjord в югозападна Норвегия, за да наблюдава съдбата на медузите, които многократно се появяват там в голям брой. На други места се съобщава, че в такива случаи мъртвите медузи се събират, нивата на кислород спадат и се развиват токсични състояния. Но Суитман, за негова изненада, не намери почти нито една мъртва медуза в дъното на Лурефиорд. "Нямаше никакъв смисъл", спомня си той.
Той осъзна какво се е случило там през 2012 г. При поредното изследователско пътуване във фиорда той примамва капани с мъртви медузи и ги спуска в дълбините заедно с видеокамери. Той беше изумен да види, че чистачите погълнаха медузата за нула време. „Току-що предположихме, че нищо няма да изяде медузите“, казва той.
Обратно на сушата, Суитман изчисли, че мъртвите медузи са увеличили количеството азот, достигайки дъното със 160 процента. Цялата ви енергия се върна обратно в хранителната мрежа, вместо да бъде загубена чрез разграждане, както по-рано се предполагаше от изследванията. Сега Sweetman е получил много подобни резултати, но от по-голяма дълбочина, с помощта на дистанционно управлявани роботи за гмуркане в отдалечени райони на Тихия океан. „Това превръща старата парадигма, че медузите са тупик в хранителната мрежа“, казва Sweetman.
Реакциите на това бяха съвсем различни. Рибният биолог Ричард Бродър от NOAA в Нюпорт, Орегон, обяснява, че данните не са се променили много относно факта, че повечето търговски важни морски животни се хранят главно с риби и малки черупчести като крил. Ако медузите придобият значение навсякъде, това е чрез ролята им на хищник и конкурент на храни, особено там, където популациите им са извън контрол. В едно от текущите си изследвания той изследва съдържанието на стомаха на някои търговски важни видове сьомга, като сребърна сьомга (Oncorhynchus kisutch) и кралска сьомга (Oncorhynchus tshawytscha). В райони с високи нива на медузи екипът на Brodeur открива по-малко храна в стомаха на рибата, отколкото в региони с по-малко медузи. Големият брой медузи наистина може да има отрицателен ефект върху важни рибни риби, обяснява той: "Ако искате богати рибни запаси, много медузи вероятно не са толкова полезни за вас."
Други изследователи се надяват новите открития да намалят до известна степен нарастващата демонизация на медузите. В глава от книгата за 2013 г. Хоутън и тримата му съавтори изтъкват положителните страни на медузите, може би в отговор на „безразсъдния начин, по който хората обсъждат мащабно премахване на медузи от океана“. Ако медузите се окажат толкова важни в бъдещи проучвания, както някои изследвания показват сега, тогава масовият външен вид на шантавите животни вероятно ще бъде далеч по-важен, отколкото учените са си представяли.
Обратно в Puget Sound, изследователят на NOAA Грийн гледа през камера, която би трябвало да помогне за измерване на „медузите“ на медузи по една от риболовните мрежи. На снимката се вижда как камерата бавно потъва през гъста маса кремаво-бели топчета. Само от около десет метра дълбочина медузата започва да изтънява. По-късно Грийн се осмелява да изчисли грубо: „Два и половина до три милиона“, казва той. И след кратка пауза: „Това са много медузи“.
Ще последва по-точно изчисление. Сега цялата слуз трябва да се пръска от палубата на кораба. След като това стане, двигателите стартират - следващата купчина медузи вече чака.