science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe Volcano Vent Tubeworms werken?

Tubeworms houden van hun extreme omgevingen rond diepzee vulkaanopeningen. Ralph Wit/Terra/Corbis

Stel dat je Aquaman bent in de begintijd. Je schiet door de oceaan, uw domein leren kennen, en na een paar weken dolfijnen, bruinvissen, walvissen, koraalriffen en vissen, vis, vis, je begint een beetje verveeld te raken met dezelfde oude, hetzelfde liedje, dus je duikt naar de lichtloze diepten.

Hier begint het echt interessant te worden. Fantasmagorisch, bioluminescente wezens materialiseren uit de duisternis. Ze zouden je nieuwsgierig aankijken als ze ogen hadden, maar wat is het punt van visie hier beneden? Gelukkig geeft je Atlantische erfgoed je niet alleen het vermogen om te zien in inktzwarte duisternis (het donkerste donker dat er is), maar ook om de verpletterende druk van al dat water boven en om je heen te overleven.

Aangetrokken door beweging in de verte zoom je in naar een van de vreemdste plekken op de planeet - een opening in de oceaanbodem waar de aardkorst uit elkaar splijt en oververhit spuwt, giftig zeewater uit zijn ingewanden. In zo'n hel kan toch niets leven. Maar tot uw waterverbijstering, de plaats is bedekt met enorme buisvormige organismen die als gigantische, uit de grond ontspruiten, demente tarwestengels.

Deze dingen overleven niet alleen, ze bloeien hier beneden. De rode pluimen die hen afmaken wapperen tevreden in de oceaanstromingen alsof ze geen betere plek hadden kunnen uitkiezen om zich te vestigen. En ze hebben gelijk. Deze wezens (opgezadeld met het groteske maar suggestieve label, "tubeworms") zijn bij uitstek aangepast om hierin te gedijen, de meest ongunstige groeiomstandigheden denkbaar.

Inhoud
  1. Van Wormen en Subs
  2. Levensstijlen van warm en geventileerd
  3. Volledig buisvormig
  4. Mysteries van de ventilatieopeningen

Van Wormen en Subs

In de jaren zeventig, de schattige Alvin-duikboot speelde een sleutelrol bij het helpen van wetenschappers bij het ontdekken van tubeworms. Bettmann/CORBIS

Laten we beginnen met te praten over Alvin. Niet het geliefde speelgoedaardvarken uit de jaren 70, en ook niet die zingende aardeekhoorn, maar de driepersoons, robotbewapend, diepzeeduikboot die sinds het midden van de jaren zestig de hoofdrol speelde in een reeks spectaculaire ontdekkingen op de oceaanbodem. De beroemdste vondst van Alvin was het wrak van de Titanic in de jaren tachtig.

Bijna een decennium eerder, in 1977, wetenschappers loodsten Alvin rond een ventilatieopening in de zeebodem in de buurt van de Galapagos-eilanden toen ze struikelden over, of liever over zweefde, een veld van zeer vreemde wezens. Ze hadden verwacht niets anders te zien dan een dor zeegezicht. In plaats daarvan, hun koplampen pikten een weelderige oase op van tot nu toe onzichtbare organismen. De meest prominente nieuwe soort was onze vriend de tubeworm [bron:Trivedi].

Deze ontdekking was als een bom op een hele reeks biologische veronderstellingen. Deze wezens leefden in een omgeving waar niemand dacht dat leven mogelijk was. Aan de onderkant van onze vertrouwde voedselketen op het land staan ​​fotosynthetische planten die zonlicht eten. Dus hoe kan iets leven waar geen zon is?

Andere wereld, verschillende voedselketen. In plaats van een fotosynthetische basis voor het lokale dieet, er is een chemosynthetische. Dat betekent dat de organismen onderaan de voedselketen op de bodem van de oceaan chemicaliën eten. In feite, als Tim Shank, een van de toonaangevende onderzoekers op het gebied van diepzeeventilatie heeft gezegd:de ventilatieopeningen herbergen de grootste "chemosynthetische gemeenschap" op aarde [bron:Nevala]. En die gemeenschap bestaat al heel lang. Het fossielenbestand laat zien dat de voorouders van moderne buiswormen en hun ventilatieburen tegelijkertijd met de dinosaurussen begonnen [bron:Shank].

Maar de gigantische kokerwormen zijn niet de enige wormen daar beneden. Om ze gezelschap te houden zijn kleine strootjes, genaamd Jericho wormen, borstelige oranje wormen, kronkelende bentische wormen en rode palmwormen ter grootte van je vinger [bron:Stover].

interessant, terwijl er buiswormen zijn bij ventilatieopeningen over de hele Stille Oceaan, er zijn er geen in de Atlantische Oceaan waar wezens zoals diepzeegarnalen het toneel domineren. Niemand weet zeker waarom dit is, maar er kunnen veel factoren achter zitten. Eén theorie suggereert dat toen de Atlantische Oceaan zich vormde, het was extreem zout, een aandoening die garnalen beter verdragen dan kokerwormen. Zodra de garnalen stevig waren gevestigd, ze laten de kokerwormen nooit binnen. Dat komt omdat garnalen de oppervlakken rond de ventilatieopeningen schrapen voor de bacteriën waar ze graag op eten, wat betekent dat ze waarschijnlijk alle tubewormlarven opeten voordat ze de kans krijgen om te groeien [bron:Shank].

Levensstijlen van warm en geventileerd

Tubeworms gedijen op de chemicaliën en bacteriën rond ventilatieopeningen op de oceaanbodem. Ralph Wit/Terra/Corbis

Een van de vreemdste dingen aan het klimaat rond diepzeeventilatieopeningen is dat de temperaturen extreem zijn. Extreem anders, dat is. Het water dat uit de ventilatieopeningen komt, kan zo heet zijn als 752 graden Fahrenheit (400 graden Celsius), maar slechts een inch (3 centimeter) verwijderd van de ventilatieopening is het water al gedaald tot 36 graden Fahrenheit (2 graden Celsius). Dus de meeste organismen die rond ventilatieopeningen leven, hebben te maken met temperaturen die net boven het vriespunt liggen. Met andere woorden, ze zijn er niet voor het mooie weer. Het draait allemaal om de chemische stoofpot die uit de ventilatieopeningen spuwt [bron:Stover].

De belangrijkste chemische verbinding die uit de ventilatieopeningen komt, is waterstofsulfide. Bacteriën die diepzee-openingen koloniseren, gedijen op het spul. Beurtelings, buiswormen zijn voor hun voedsel volledig afhankelijk van bacteriën, maar ze hebben geen mond en geen maag. Wat ze wel hebben, zijn enorme hoeveelheden bacteriën die zich in hen nestelen - 285 miljard bacteriën per ounce (28 gram) weefsel, in feite. Werkelijk, voorbij zijn bacteriële kameraden, er is niet veel aan je typische gigantische tubeworm behalve een aorta en enkele geslachtsklieren ingekapseld in een 4 tot 6 voet lange (1,2 tot 1,8 meter) witte buis geworteld in de oceaanbodem [bron:Trivedi].

Tubeworms zijn versierd met rode pluimen bovenop, maar ze zijn niet alleen voor het uiterlijk. De pluimen zijn rood omdat ze vol bloed zitten. De hemoglobine in het bloed bindt zich aan het langsdrijvende waterstofsulfide en verplaatst het naar de buis waar bacteriën het oxideren en de koolstofverbindingen produceren die de kokerwormen nodig hebben om te leven. De kokerwormen en hun bacteriën leven in een volledig symbiotische relatie, elk profiteert van de ander [bron:Stover].

Het enige probleem is dat ventilatieopeningen niet voor altijd ventileren. Ze kunnen plotseling zonder enige kennisgeving worden in- of uitgeschakeld. En als ze uitschakelen, de stroom waterstofsulfide stopt, wat betekent dat alle organismen in de omgeving sterven. En aangezien de ventilatieopeningen van elkaar zijn geïsoleerd als onderzeese eilanden, de grote vraag is:hoe slagen die kokerwormen erin om de volgende opening te koloniseren die ver weg over de zeebodem verschijnt?

Volledig buisvormig

Misschien verstoppen ze zich diep in de oceaan, maar kokerwormen zijn nauwelijks asociaal. EOI-programma/NOAA van het Pacific Marine Environmental Laboratory

Sinds de ontdekking van kokerwormen in 1977, wetenschappers hebben hun hoofd gebroken over ventilatiekolonisatie. Ten slotte, deze tubeworms hebben zich specifiek aangepast aan een zeer gespecialiseerde omgeving die de grillige kwaliteit heeft om willekeurig aan en uit te schakelen. En, om nog een moeilijkheidsgraad toe te voegen aan de voortplanting van tubeworm, de ventilatieopeningen zijn kleine oases op de uitgestrekte woestijn van de zeebodem. Hoe verspreiden organismen die op de grond zijn geworteld zich naar een andere ventilatieopening die meer dan 80 kilometer verwijderd is?

Na veel intensief en inventief onderzoek, wetenschappers komen dichterbij een antwoord. Om te beginnen met, het is belangrijk om te weten hoe buiswormen baby's maken. Dat deel is eenvoudig:ze doen het op dezelfde manier als schaaldieren, door eieren en sperma in het water los te laten. Het sperma botst tegen de eieren en vormt samen larven. De larven drijven op de stroming als paardenbloemsporen op de wind, totdat ze tot rust komen, hopelijk op een gastvrije plek die geschikt is voor hun zeer specifieke behoeften - d.w.z. een ventilatieopening.

Hier wordt het interessant:het blijkt dat die larven met een hoop energie worden geboren. Geen onstuimige peuterenergie, maar opgeslagen energie in de vorm van lipiden. In feite, ze hebben genoeg van het spul om 40 dagen mee te gaan.

Maar nog steeds, binnen die toewijzing van 40 dagen, hoe komen die larven van punt A naar punt B? Onderzoekers moesten creatief zijn, want het is geen grap om duizenden microscopisch kleine stippen in het pikkedonker van de diepe zee bij te houden. Ze begonnen met het bouwen van computermodellen van de stromingen en lieten vervolgens virtuele larven vrij in die stromingen. Toen ze een paar interessante resultaten hadden, ze dumpten een onschuldige, traceerbare chemische verbinding in de buurt van een ventilatieopening en keek wat er gebeurde.

Ze ontdekten al snel dat de stroming rond een ventilatieopening de kleine kokerwormen in spe langs de mid-oceanische ruggen kan dragen waar ventilatieopeningen worden gevonden. Zelfs als de stromingen wervelen en uit koers raken, ze kunnen nog steeds terugzwaaien en hun passagiers laten vallen in een gastvrij ontluchtingsgebied waar ze gelukkig kunnen uitgroeien tot volledige tubeworm-volwassenheid [bron:Villano].

Mysteries van de ventilatieopeningen

Wetenschappers zijn aan het uitzoeken hoe tubeworms migreren van vent naar vent en sijpelt naar sijpelt. EOI-programma/NOAA van Pacific Marine Environmental Laboratory

historisch, hoe konden tubeworms en hun andere vent-collega's zich hebben verspreid naar ventilatieopeningen die meer radicaal van elkaar geïsoleerd waren? Het blijkt, er kunnen enkele handige stapstenen zijn tussen ventilatieopeningen die meer verspreid zijn.

Heb je jezelf er ooit op betrapt dat je je afvroeg, wat gebeurt er met walvissen als ze sterven? We zullen, het blijkt dat er iets is dat een "walvisval" wordt genoemd, " wat verwijst naar een dode walvis die naar de bodem van de oceaan zinkt. Daar, het wordt voedsel. Veel eten. De microben die zich in het zachte weefsel van de walvis nestelen, produceren waterstofsulfide. Klinkt bekend? Dat is het spul waar die ventbacteriën dol op zijn. En de bacteriën leven graag in symbiotische gelukzaligheid met buiswormen. In feite, studies hebben aangetoond dat walviswatervallen 10 soorten gemeen hebben met ventilatieopeningen [bron:Shank]. Twee ervan zijn miniatuurversies van de gigantische buiswormen waaraan ze verwant zijn. Deze kleine wormen leven ook in symbiose met bacteriën, en het lijkt erop dat ze de afgelopen 40 miljoen jaar samen met walvissen zijn geëvolueerd [bron:MBARI].

Een andere opstap voor chemosynthetische diepzeefauna zoals tubeworms kan iets zijn dat 'sijpelt' wordt genoemd. Dit zijn gebieden in ondieper water waar methaan en waterstofsulfide uit de oceaanbodem sijpelen, ter ondersteuning van een verscheidenheid aan chemosynthetische soorten. De kokerwormen die bij sijpelen leven, zijn niet dezelfde als die rond ventilatieopeningen, maar ze hebben genoeg gemeen om sommige onderzoekers te laten theoretiseren dat soorten heen en weer kunnen migreren tussen kieren en ventilatieopeningen.

In de afgelopen eeuwen, er is weer een nieuwe springplank geïntroduceerd:scheepswrakken. Als het hout van oude scheepswrakken vergaat, het produceert de chemische voedingsstoffen waar die mariene bacteriën naar hunkeren.

Bij elkaar genomen, walvis valt, sijpelt en scheepswrakken kunnen helpen verklaren hoe diepzeebeestjes zoals buiswormen overleven en zich verspreiden over de uitgestrekte delen van de oceaanbodem.

Veel meer informatie

Notitie van de auteur:Hoe Volcano Vent Tubeworms werken

Ik moet bekennen dat ik tot aan het onderzoeken van dit artikel nooit heb nagedacht over tubeworms. Nu ik ze even de tijd heb gegeven, derde en vierde gedachte, Ik ben geïntrigeerd. Er is iets vreemds geruststellends aan het bestaan ​​van wezens die kunnen leven zonder zonlicht en onder verpletterende druk, terwijl ze gedijen op chemische verbindingen die giftig zijn voor de meeste organismen. Kom de robot/zombie/nucleaire/milieu-apocalyps wanneer al het leven op aarde lijkt te zijn weggevaagd, die kokerwormen en hun soortgenoten zullen daar nog steeds zijn, genietend van de vreemde wereld van diepzee-openingen die zich niet bewust zijn van onze beproevingen bovenzijde.

gerelateerde artikelen

  • Weten we echt meer over de ruimte dan de diepe oceaan?
  • Hoe oceaanstromingen werken
  • Hoe buitenaardse wezens werken
  • De afgrond van de oceaan verkennen
  • Hoe onderzeeërs werken

Meer geweldige links

  • Oceanografische instelling Woods Hole
  • Monterey Bay Aquarium Research Institute
  • Zee en lucht
  • Venture Deep Ocean

bronnen

  • Monterey Bay Aquarium Research Institute. "Walviskarkas levert botverslindende wormen op." MBARI Perskamer. 29 juli 2015. (22 juni, 2015) http://www.mbari.org/news/news_releases/2004/whalefall.html
  • Nevala, Amy. "Veiligheid op de zeebodem." Oceanus tijdschrift. 8 juli 2005. (18 juni, 2015) http://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=5367
  • Schacht, Timoteüs. "De evolutionaire puzzel van het leven op de zeebodem." Oceanus tijdschrift. 22 maart, 2004. (18 juni, 2015) http://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=2505
  • kachel, Ochtendgloren. "Wezens van de thermische ventilatieopeningen." Smithsonisch. (11 juni, 2015) http://seawifs.gsfc.nasa.gov/OCEAN_PLANET/HTML/ps_vents.html
  • Trivedi, Bijal P. "Giant Tubeworms onderzocht op aanwijzingen om te overleven." National Geographic vandaag. 28 okt. 2002. (11 juni, 2015) http://news.nationalgeographic.com/news/2002/10/1028_021028_TVtubeworm.html
  • Villano, Mat. "De mysterieuze bewegingen van diepzeelarven." Oceanus tijdschrift. 31 december 2009. (20 juni, 2015) http://www.whoi.edu/oceanus/feature/the-mysterious-movements-of-deep-sea-larvae

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat bevindt zich aan de linkerkant van uw lichaam in menselijke anatomie?
  2. Wat is de evolutionaire betekenis van de genetische codes bij Universaliteit?
  3. Wat is een prehistorische toolkit en hoe zou het de menselijke geschiedenis kunnen herschrijven?
  4. Soorten organismen die van plantencellen zijn gemaakt
  5. 10 verschillende soorten lachen
  6. Structurele kenmerken van blauwgroene algen
  7. Hebben alle mensen een uniek genotype en fenotype?
  8. Wetenschap zet nog een stap in het wissen van pijnlijke herinneringen
  9. Wat is het principe van parsimony in de biologie?

Wetenschap