Mélytengeri biológia – Dive & Discover
Rhian Waller és Tim Shank
A világ óceánjai nagyjából 300-szor nagyobb területet foglalnak el az élet számára, mint a világ kontinensei. Mivel az óceán mélyének több mint 75%-a 1000 méter alatt van, az óceánok mélységei viszonylag feltáratlanok és egészen a közelmúltig hozzáférhetetlenek voltak. A Galápagos-vulkánok tenger alatti lejtőit vizsgálva olyan életet látunk, amelyet eddig még senki sem fényképezett. Az e mélységekben élő élőlények alkalmazkodtak a világ egyik legnehezebb környezetében kialakult életmódhoz.
Physophora hydrostatica. A szifonofór, ezek az állatok több egységből állnak, amelyek mindegyike egy-egy funkcióra, például úszásra, táplálkozásra vagy szaporodásra specializálódott. Ez a “moduláris” felépítés teszi lehetővé, hogy egyes szifonophorák nagyon nagyra nőjenek, több mint 100 lábra a mély óceánban. Bár a legtöbb szifonophorosz a felszín alatt él, a portugál Man o’War a felszínen pihen, egy gázzal töltött úszóval felfüggesztve.
A mélytenger az óceán 200 méteres mélység alatti része. Ez a környezet Rendkívül zordnak számít, 5 Celsius-fok alatti hőmérséklettel, rendkívüli nyomással (2000 méter a tengerszint feletti légköri nyomás körülbelül 200-szorosának felel meg) és napfény nélkül. A mélytengeri állatoknak gyakran szokatlan és egyedi alkalmazkodással kellett fejlődniük, hogy ezekben az egyedülálló körülmények között éljenek, szaporodjanak és boldoguljanak.
A 19. század végéig sokan úgy vélték, hogy az óceán nagy mélységei túlságosan zordak ahhoz, hogy életet tartsanak fenn. Ennek következtében nagyrészt felderítetlenül maradt. Az 1800-as évek elejétől kezdve európai tudósok elkezdték szondázni az Atlanti-óceán északi részének mélységeit, hogy kiderítsék, találnak-e életet a mélytengerben. A kezdeti mintavételek alapján, amelyek arra utaltak, hogy állatok élnek az óceán mélyén, a H.M.S. Challenger-t bízták meg egy világkörüli expedícióval, amely 1872 és 1876 között tartott. Sikerült változatos állatvilágot találnia 5500 méteres mélységig, és más fontos felfedezéseket is tett. Közel egy évszázaddal később a dán Galathea expedíció során végzett mélytengeri kutatás során a Fülöp-szigeteki árokból, 10 190 méteres mélységből is találtak állatokat.
Tudjuk, hogy az élet az óceán legnagyobb mélységeiben is létezhet, de hogyan alkalmazkodtak ezek az állatok ezekhez a szélsőséges környezetekhez?
A mélytengeri állatok olyan módszereket fejlesztettek ki, amelyekkel megkerülhetik a 2000 méter alatti élethez kapcsolódó problémákat.
A nagy óceáni mélységekben a napfény hiánya miatt hogyan találják meg egymást a mélytengeri állatok a sötétben?
A napfény hiánya egyedülálló vizuális és kémiai alkalmazkodást eredményezett. Sok hal rendelkezik azzal a képességgel, hogy szerves vegyületek oxidációjával kémiai fényt, úgynevezett biolumineszcenciát termeljen.
A biolumineszcencia céljával kapcsolatban számos elmélet született, de még mindig nem teljesen ismert. A tudósok szerint a fény segíthet a fajoknak kommunikálni, társat vagy zsákmányt vonzani, vagy elriasztani a ragadozókat. Sok mélytengeri élőlény nagyon nagy kezdetleges szemeket fejlesztett ki, hogy maximalizálja képességét e kémiai fény észlelésére, mint például a sziklakotróinkkal begyűjtött garnélarákok némelyike.
Egyes állatok egyedi módszereket fejlesztettek ki zsákmányuk elkapására. A háromlábú hal, a Bathypterois, nagyméretű uszonynyalábokat fejlesztett ki a farkán. Ez lehetővé teszi számára, hogy a homokos tengerfenéken álljon, kinyújtott mellúszóival, amelyek antennákra hasonlítanak. A mellúszó segíti ezeket a mélytengeri halakat abban, hogy érezzék a víz rezgéseit, és így érzékeljék a zsákmányukat, amikor az közeledik.
A 2000 méter alatti mélységben uralkodó óriási nyomás összenyomhatja az emberben lévő légtereket. Ezért van az Alvinhez hasonló tengeralattjárókon vastag titánnyomású gömb, amelyben a pilóta és a megfigyelők ülnek – így nem érzik a tonnányi nyomást, miközben leereszkednek az óceán mélyére.
A legtöbb víz alatti organizmusnak nincsenek légterei. Teljesen folyékony vagy szilárd anyagból állnak, így ezekben a terekben nem hat rájuk a nyomás. Ez azonban problémát jelent a vízoszlopban mozgó állatok számára: hogyan tud egy állat 2000 méter mélyre lemenni, majd visszatérni 1000 méterre, vagyis az óceán felszínére anélkül, hogy a gravitáció miatt túl nehéz lenne felfelé úszni?
A bálnák rutinszerűen merülnek nagyon mélyre. Ezt úgy teszik, hogy nagy levegőt vesznek a fúvólyukukon keresztül, amikor a felszínen vannak. Ez a levegő a tüdőbe áramlik, de ahogy a bálna egyre mélyebbre merül, a nyomás a zsíros olajokkal teli speciális melléküregekbe kényszeríti a levegőt. A levegő összekeveredik ezekkel az olajokkal, emulziót alkotva, így nem lehet összenyomni.
A cápák és a ráják semlegesen úszóképesek, mert nagy olajos májuk van (ami lebeg) és puha, vizes húsuk (ami süllyed). Egyes csontos halaknak úszóhólyagjuk van. Ezek olyan gázüregek, amelyekbe folyamatosan gázt pumpálnak be vagy ki, ahogy a hal felfelé és lefelé mozog a vízoszlopban. Ez azt jelenti, hogy testüket nehezebbé tudják tenni, ha lefelé akarnak menni, vagy könnyebbé, ha felfelé akarnak úszni. A Coryphaenoides nevű mélytengeri fajban, a gránátoshalban egyszerre van egy nagy úszóhólyag és egy nagy olajos máj. Ez teszi őket különösen alkalmassá arra, hogy különböző mélységek között közlekedjenek.
A mélytengerben élő állatok számára nagy problémát jelenthet a táplálékhiány. A felszíni vizekben a fitoplanktonnak nevezett tengeri növények a napfényt felhasználva fotoszintézis útján növekednek. Ez az elsődleges táplálékforrása sok, a felszínen vagy a felszín közelében élő állatnak. Ahogy a plankton elpusztul, lesüllyed, és a vízoszlop mélyebb rétegeiben élő állatok táplálékává válik. Ennek a tápláléknak mindössze 1%-a süllyed 1000 méteres mélységbe. Ennek az az oka, hogy a felszíni vizekben élő állatok száma nagy, és így a táplálék nagy része elfogy, mielőtt esélye lenne lesüllyedni az óceán mélyére.
Sok élőlény dögevő. Ők hasznosítják az e mélységekbe jutó szűkös erőforrásokat, például a bálnatetemeket, a halak ürülékét és az elpusztult felszíni planktonvirágokat. Sok gerinctelen állat, például a kétéltűek, a felszínről lehulló táplálékon élnek túl, és viszont más, nagyobb fajok zsákmányává válnak.
Minden expedícióval újabb fajokat fedeznek fel. Mégis sok nagy rejtély még mindig fennáll. Egykor kihaltnak hitt fajokat találtak élve (a coelacanth hal az egyik példa erre). Megint más fajokat még nem találtak meg élve, mint például az óriás tintahalat, az ív. Ahogy a technológia fejlődik, lehetővé teszi számunkra, hogy a mélytengeri állatokat hosszabb időn keresztül még közelebbről megfigyeljük, és minden bizonnyal még többet tanulhatunk a világ óceánjaiban kialakult nagyszerű és csodálatos alkalmazkodásról.
A bal oldali ábra azt mutatja, hogyan oszlik az óceán különböző mélységi kategóriákra. A jobb oldali ábra azt mutatja, hogy a fény különböző színei milyen mélyre hatolnak az óceánba. Láthatod, hogy a vörös fény nem jut le nagyon mélyre, ezért sok mélytengeri állat vörös színű, így álcázzák magukat.