Lielākajai daļai okeānu dziļūdens sugu piemīt spēja bioluminiscēt jeb mirdzēt

Detaļas: Publicēts 12 Aprīlis 2017; Autors Agnese Reķe

Iepriekšējā rakstā pievērsāmies tādiem izteiksmīgiem, taču mazizpētītiem okeāna dzīļu iemītniekiem kā septiņroku astoņkājiem, to ēšanas un medību paradumiem. Šoreiz aplūkosim plašāk izplatītu, daudziem dziļūdens dzīvniekiem piemītošu īpašību – bioķīmisku mirdzēšanu jeb bioluminiscenci.

Dziļūdens dzīvnieku bioluminiscence jūras biologus ir intriģējusi jau kopš 20. gadsimta 30. gadiem, kad okeānu pētnieks Viljams Bībs (William Beebe) ar batisfēru nolaidās okeāna dzelmē, lai pirmo reizi zinātnes vēsturē pētītu dziļūdens faunu tās dabīgajā vidē. Tomēr līdz pat mūsdienām tikai dažos pētījumos bija dokumentēts tas, cik mirdzošie dzīvnieki mitinās dažādos okeāna dziļumos.

Pirmajā dziļūdens bioluminiscences kvantitatīvajā analīzē zinātnieki Severīna Martini (Severine Martini) un Stīvs Hadoks (Steve Haddock) no okeanogrāfijas izpētes institūta „Monterey Bay Aquarium Research Institute” noskaidrojuši, ka lielākā daļa dzīvnieku, kas mitinās vairāk nekā 4000 metru dziļumā, spēj ražot paši savu gaismu jeb bioluminiscēt. Pētījums veikts Klusā okeāna Monterejas līcī (Kalifornijas štata piekraste). Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā „Scientific Reports”.

Kādēļ bioluminiscence ir tik grūti pētāma?

Bioluminiscence ir organismu mirdzēšana, ko novēro baktērijām, sēnēm, trūdošiem kokiem, atsevišķām kukaiņu sugām un jūras dzīvniekiem. Daži dzīvnieki savus gaismas avotus izmanto kā ēsmu, lai pievilinātu medījumu, citi, lai atbaidītu, bet vēl citi spīd, lai pievilinātu pretējā dzimuma partnerus.

Lai gan varētu likties, ka bioluminiscence ir viena no vienkārši pētāmām lietām – atliek tikai dziļūdens fotogrāfijās un video materiālos saskaitīt, cik jūras iemītnieki tumsā mirdz, realitātē tas nav tik vienkārši.

Neskatoties uz augsto tehnoloģiju attīstības līmeni, tikai dažām kamerām gaismas jutība ir gana augsta, lai dokumentētu jūras dzīvnieku blāvo spīdumu. Darbu neatvieglo arī fakts, ka pēc 300 m dziļuma okeānā valda piķa melna tumsa (kas arī ir viens no iemesliem, kādēļ dzīvniekiem nav nepieciešams spīdēt spoži). Papildus tam, lielākā daļa bioluminiscējošo organismu nemirdz nepārtraukti, lai lieki netērētu enerģiju un nepiesaistītu dabisko ienaidnieku uzmanību.

Šo iemeslu dēļ agrākie pētījumi bija balstīti galvenokārt uz kvalitatīviem novērojumiem, ko pētnieki veikuši zemūdens lauka izpētes darbos. Jaunais „Monterey Bay Aquarium Research Institute” pētījums ir pirmais pētījums, kurā kvantitatīvi veikta bioluminiscējošo dzīvnieku daudzuma un veida analīze dažādos dziļumos.

Pētījuma autori apkopoja datus par visiem dzīvniekiem, kas lielāki par 1 cm. Dati tika uzkrāti videomateriālos no 240 izpētes reizēm, kas veiktas ar tālvadības zemūdens izpētes iekārtām. Kopumā materiālos dokumentēti vairāk nekā 350 tūkstoši dzīvnieku, no kuriem katrs vēlāk pēc „Video Annotation and Referece” (VARS) datu bāzes identificēts.

VARS datu bāzē glabājas informācija par vairāk nekā 5 miljoniem visdažādākajiem dziļūdens dzīvniekiem, un tā bieži vien ir viens no galvenajiem informācijas avotiem tiem pētniekiem, kas nodarbojas ar okeānu dzelmju izpēti.

Lielākā daļa dziļūdens dzīvnieku spēj bioluminiscēt

Pētījuma galvenā autore Severīna Martini novēroto dzīvnieku sarakstu salīdzināja ar datu bāzes sarakstu, kurā uzskaitīti bioluminiscējošie dzīvnieki un to grupas.

Pēc tam pētniece iedalīja novērotos dzīvniekus 5 kategorijās:

bioluminiscējoši
visticamāk bioluminiscējoši
visticamāk nav bioluminiscējoši
nav bioluminiscējoši
trūkst informācijas

Šis iedalījums vēlreiz parādīja to, cik maz mēs joprojām zinām par dziļūdens iemītniekiem, jo 20–40% no dzīvniekiem, kas novēroti dziļāk par 2000 metriem, plašajā datu bāzē bija iedalīti grupā „Trūkst informācijas”.

Tomēr, neskatoties uz nepilnīgajiem datiem, pētnieki nonāca pie secinājuma, ka lielākā daļa dziļūdens dzīvnieku spēj bioluminiscēt.

„Man šķiet, ka cilvēki neapzinās, cik plaši izplatīta ir bioluminiscence. Tā nav spēja, kas piemīt tikai dažām dziļūdens zivīm. Bioluminiscēt spēj arī medūzas, tārpi, kalmāri un citi dzīvnieki. Ņemot vērā to, ka okeāna dziļūdens zonas pēc tilpuma ir lielākā Zemes dzīvotne, varam apgalvot, ka bioluminiscence ir viena no svarīgajām pasaules dzīvnieku ekoloģiskajām iezīmēm,” rezultātus komentējusi Severīna Martini.

Tēlainu liecību par sastapšanos ar tumsā spīdošajām jūras radībām atstājis pazīstamais antropologs Tūrs Heijerdāls, kurš savā grāmatā, par 1947.g. veikto ceļojumu pāri Klusajam okeānam ar seno peruāņu plosta atdarinājumu, raksta:

“Kad iestājās nakts un tumšajās tropu debesīs sāka mirdzēt zvaigznes, tad jūra ap mums sacentās mirdzēšanā ar zvaigznēm un atsevišķi spīdoši planktona sīkorganismi tik ļoti izskatījās pēc kvēlošām oglēm, ka mēs gluži neviļus pierāvām kailās kājas, kad viļņi šīs kvēlās oglītes izmeta uz plosta. (..) Šādās naktīs gadījās, ka mūs biedēja divas apaļas, spožas acis, kas pēkšņi iznira no ūdens cieši blakus plostam un kā hipnotizēdamas stingri raudzījās uz mums gluži kā pats ūdensvīrs. Bieži vien tie bija lieli kalmāri, kas uzpeldēja ūdens virsū, zibsnīdami savām velnišķi zaļajām acīm, kuras tumsā zaigoja kā fosfors. Bet dažreiz tās bija dziļjūras zivis, kas tikai naktī iznira augšā un kā apburtas lūkojās uz mūsu lukturīša gaismu. (..) Citreiz naktīs mēs ieraudzījām spīdošas bumbas, dažas mazākas, dažas krietni prāvas, te tās uzliesmoja, te nodzisa gluži kā šaudīgi degošas elektriskas spuldzītes.”

Bioluminiscences izplatība dažādos dziļumos ir relatīvi nemainīga

Analizējot iegūtos rezultātus, Martini un Hadoks nonāca pie pārsteidzoša secinājuma, ka tumsā mirdzošo un nemirdzošo dzīvnieku proporcija netālu no ūdens virsmas bija līdzīga kā 4000 metru dziļumā. Kopējais bioluminiscējošo dzīvnieku daudzums lielākā dziļumā mazinājās, taču mazinājās arī kopējais novēroto dzīvnieku skaits, tādēļ proporcija saglabājās praktiski nemainīga.

Lai gan bioluminiscējošo dzīvnieku proporcija dažādos dziļumos bija relatīvi nemainīja, katrā dziļumā bija izplatītas citas bioluminiscējošās dzīvnieku grupas. Piemēram, no ūdens virsmas līdz 1500 metru dziļumam visplašāk izplatītie bioluminiscējošie dzīvnieki bija medūzas un ktenoporas. 1500–2250 m dziļumā dominēja bioluminiscējoši tārpi, savukārt dziļāk aptuveni puse no novērotajiem bioluminiscējošajiem organismiem bija nelieli, kurkuļiem līdzīgi dzīvnieki, ko dēvē par apendikulārijām.

Kopumā visplašāk bioluminiscence bija izplatīta dzēlējzarndobumaiņu tipā (tips, kam piederīgas arī medūzas) – šai tipā savu gaismu ražot spēja 97–99,7% novēroto sugu. Savukārt, piemēram, starp zivīm, astoņkājiem un kalmāriem tikai pusei sugu piemita spēja bioluminiscēt.

Negaidītais secinājums, ka bioluminiscējošo dzīvnieku skaits dažādos okeāna dziļumos ir līdzīgs, mudina domāt, ka nākotnē zinātnieki varētu atrisināt vēl vienu no lielajiem okeāna noslēpumiem – izskaitīt to, cik dzīvnieki mitinās noteiktos dziļumos, izmērot izdalīto gaismas daudzumu. Diemžēl pagaidām zinātnieku rokās vēl nav gana precīzu instrumentu, lai šo uzdevumu paveiktu, taču okeānu pētniece Martini šobrīd strādā pie šī jautājuma risināšanas.

Avoti:

mbari.org
ocean.si.edu/bioluminescence
en.wikipedia.org/wiki/Bioluminescence
en.wikipedia.org/wiki/William_Beebe

Heijerdāls, Tūrs. Ceļojums ar Kon-Tiki. Rīga: Latvijas Valsts izdevniecība, 1957.