すべての動物は生き残るために食べなければなりません。 「放牧者」という言葉を聞いたことがあるなら、牛や羊が牧草地をむしゃむしゃ食べているなど、身近な農場の動物を思い起こさせるかもしれません。 しかし、海には、非常に異なった、奇妙な体型と給餌技術を備えた独自の草食動物のスイートがあります。 歯の代わりに、これらの無脊椎動物の1つのグループは粘液のシートを使用して、大量の小さな植物のような粒子を消費します。 私たちの新しい論文では、私の同僚と私は、この見過ごされたグループの新しい分類を提案します。「粘液メッシュの草食動物」は、彼らの珍しい摂食戦略を認識しています。
鼻の中の粘液は、不定形でぼろぼろに見えますが、これらの海草の粘液シートは、華やかなメッシュとネットに構造化できます。 これらの粘液シートは、細菌のような小さな食物を捕らえるフィルターのように機能することができます。 それに比べて、放牧者自体は巨大です。彼らの食物よりも10, 000倍も大きいのです。 人々がそのような小さな食べ物を食べた場合、あなたはあなたの夕食の皿から塩と砂糖の穀物を選ぶでしょう。
私のような海洋生物学者は、粘液の放牧は「キャッチオール」の摂食戦略だと考えていました。アイデアは、これらの人が粘液シートを捕まえたものを何でも食べるというものでした。 しかし、最近の技術の進歩は、粘液性の草食動物が好き嫌いのある人になる可能性があることを理解するのに役立ちます。 そして、彼らが消費する、または消費しないものは、海洋食物網に影響を与えます。
華やかなフィルタリングメッシュ（この画像では1, 000倍に増幅され、明るい緑色に染色されています）は、グレーザー自体よりもはるかに小さい粒子をキャプチャします。 （ケリー・サザーランド、CC BY） 粘膜メッシュの放牧はどのように機能しますか？
粘液メッシュの草食動物には、サルプス、パイロソーム、ドリオリド、足p類、虫垂が含まれます。 それらは通常、長さセンチメートルで、おおよそ爪のサイズから手のサイズにまで及びます。 いくつかは、はるかに長くなる可能性のある長い鎖の多くの個体で構成されるコロニーを形成します。 これらの生き物は、硬いプランクトンの対応物に比べて大きくて水っぽいです。 踏み込んだ場合、クランチではなく、潰れます。 主に水域があるため、急速に大きく成長します。
粘液メッシュのグレーザーは自由に浮遊し、外洋に適しています。 彼らは海岸から遠く離れた場所に住んでいます。 粘液メッシュの小さな穴と繊維により、微細粒子を捕捉することができ、その後、粘液と一緒に飲み込むことがあります。
食物網を回すクモとは異なり、これらの草食動物は、粘膜網を分泌するエンドスタイルと呼ばれる特別な器官を持っています。 グレーザーに応じて、粘液メッシュは体の内側または外側に配置できます。 たとえば、あるグループは、動物が家のように内部に住むのに十分な大きさの粘液の泡を分泌します。 海蝶と呼ばれる別のグループは、翼の形をした足に付着する粘液の巣を分泌します。 これらの粘膜のサイズは、1インチから6フィートを超えます。
異なるグループのグレーザーの粘膜メッシュの位置。 粘液メッシュは、草食動物がメッシュを通過または通過する流れを駆動する方法に応じて色付けされます。 「MW」は、海の蝶の粘液の巣、またはテコソームの足teroを示しています。 （Caitlyn Webster / www.bywebbie.com、CC BY） 歴史的に、科学者は、粘液メッシュの草食器が粘液シーブを通過したものをすべて食べたと想定していました。台所の流しの排水口のストレーナーが流入する特定のサイズのものすべてを捕まえるのと同様です。彼らの給餌は非常に選択的かもしれないこと。 粘液は特定の食物粒子を完全に捕捉し、サイズ、形状、または表面特性に基づいて他の粒子を完全に排除する場合があります。
たとえば、形状が異なるがサイズが似ている棒状と球状の食品粒子の混合物を提示すると、ある種の粘膜メッシュのグレーザーは、球状粒子を優先的に飲み込みます。
粘膜メッシュの草刈り機、虫垂のOikopleura dioicaの解剖された腸からのさまざまなサイズと形状の粒子（球体とrod体）。 （キーツコンリー、CC BY） これは、フライドポテトよりもテイタートッツを選ぶようなものです。どちらもポテトで作られており、サイズはほぼ同じですが、形が異なります。 しかし、粘液草食動物の食物「選択」は受動的であり、海水の中でどのように異なる形の獲物が方向を決め、メッシュをインターセプトするかに関係しています。
放牧者は獲物を「つまむ」ことができますが、獲物は受動的または能動的に問題について発言することもできます。 例えば、一部のバクテリアはテフロンのような表面を持ち、粘膜に付着しないため、ほとんど消費されません。 さまざまな獲物の特性のすべてが放牧にどのように影響するかは、最近まで過小評価されてきました。
十分に研究されているが重要ではない
海洋学者は、物質が海洋をどのように移動し、そのプロセスが生物によってどのように媒介されるかについて関心を持っています。 粘液メッシュグレーザーは見落とされがちなサイクルの一部かもしれません。
それらがすべての獲物を等しく捕獲しないという事実は、炭素が海洋をどのように移動するかに重要な結果をもたらします。 粘液剤を食べた後、彼らは未消化の食物粒子を粘液が結合した糞便ペレットまたは他のキャストオフ材料に包装します。 粘着性の粘液で餌の粒子を再包装すると、小さな餌がより大きな凝集体に濃縮され、より速く沈みます。 これにより、最終的に有機物質が海の深部に移動し、潜在的に何年または何世紀にもわたって保管されます。 深部では、この物質は表面近くに住んでいる海洋生物の大部分が利用できません。
「サルパトロン」により、研究者は水中で摂食研究を行うことができます。 （Gitai Yahel / Ayelet Dadon-Pilosof（www.gitaiyahel.com）、CC BY-ND） 過去10、2年まで、科学者は、適切な小さなスケールで、自国の生息地で粘液性の草食器で何が起こっていたのかを監視するための技術的なツールを持っていませんでした。 これらの生物は非常に壊れやすいため、現在、私の研究室の研究者や他の研究者はスキューバダイビングまたはロボットを使用して、水中で直接観察しています。 高速カメラと水中顕微鏡を使用した、または自然環境での摂食研究を行うこれらの綿密で慎重な観察は、特定の粒子を選択し、他の粒子を拒否する方法を示しています。
高速水中カメラ（B. Gemmell、S。Colin、J。Costello、CC BY-ND） さらなる進歩は、水中の方法とイメージングおよび遺伝子配列の最近の開発を組み合わせて、海洋微生物群集の構造を形成する際の粘液メッシュフィーダーの役割に光を当てます。 水中イメージングは、これらの壊れやすい生物の邪魔されない観察を可能にします。 研究者は、個々の粒子がメッシュ上でどのように振る舞うか、最終的に捕捉されるかどうかを見ることができます。 摂食研究の文脈で使用される遺伝子配列決定は、科学者が肉眼ではしばしば見えない小さな微生物のグループを識別および区別するのに役立ちます。
どの粒子が消費され、どれが粘液性草食動物が海洋食物網に与える影響について教えていないのかを知ること。
変化する海、変化する影響
粘液メッシュの草食動物によるうるさい食べることは、特に海洋条件の変化に照らして、生物地球化学的サイクルに深い意味を持つかもしれません。 海水温、栄養素の入手可能性、餌の種類と量などの環境要因は、粘液性草食動物がいつどこで出現するか、どのくらいの長さでいるのか、海洋食物網への影響に影響します。
2018年2月にオレゴン海岸沖でパイロソームが咲きます。パイロソームの層があり、おそらく小さな粒子を積極的に摂食している深さ約60 mで撮影されました。 （K.サザーランド/ H。ソレンセン、CC BY-ND） より熱帯性の粘液を食べるパイロソーム（ Pyrosoma atlanticum ）が事例研究を提供します。 南カリフォルニアと同じくらい北の暖かい海で典型的な彼らは、2014年にオレゴンの海岸から現れたとき、科学者と漁師を同様に混乱させました。
なぜパイロソームが出現したのかは誰にもわかりませんが、同じ頃に海の温度が上昇しました。 他の粘液メッシュの草食器と同様に、細かいパイロソームフィルターは、温かくて栄養価の低い表面水に関連する小さな粒子を捕食することができます。 私の研究室では、西海岸の他の研究者とともに、なぜパイロソームが出現したのか、それらが海洋生態系にどのように影響し、持続するのかを理解するために積極的に取り組んでいます。
海洋の放牧者は、陸上の放牧者よりも研究が本質的に困難です。 私たちは彼らが食べるものを通して彼らが誰であるかについてさらに学び続けています。
この記事はもともとThe Conversationで公開されました。
オレゴン大学生物学助教授ケリー・サザーランド
