Морська екологія Таємний дрейф медуз - спектр науки
Морська екологія: секрет дрейфуючих медуз
Дженніфер Персел стоїть на палубі дослідницького судна Skookum і пильно спостерігає, як його стріла витягує триметрову сітку з планктону з глибини Пьюджет-Саунда поблизу Олімпії у штаті Вашингтон. Чому морський біолог у дощовому костюмі в цей сонячний день в середині серпня пояснюється, коли водяне навантаження місячних медуз (Aurelia aurita) махає в її бік. Слиз стікає з опуклої сітки, а довгі щупальця звисають, як у фільмі жахів. Вчений з Морського центру при Університеті Західного Вашингтона в Анакортесі не проти. Персел засучує рукави, забирається в середину слизової павутини двома руками і починає з досвіду підрахунку та вимірювання тварин, який можуть забезпечити лише 40-річні дослідження.
Мало хто з інших морських біологів ділиться своїм ентузіазмом щодо тупий тварини. Ось чому Персел завжди мусив боротися за фінансування своїх проектів, завжди намагався переконати інших океанологів у важливості медуз - часто марно. Однією з найбільших перешкод є природа тварин, у яких понад 95 відсотків води і швидко розриваються в звичайних рибальських мережах для морських тварин. Інша річ, яку багато біологів бачать у медузах - це лише незначний екологічний тупик: повітряні кулі, наповнені солоною водою, які практично не мають поживних речовин, щоб запропонувати хижакам - окрім, можливо, декількох спеціалізованих мисливців, таких як шкіряста черепаха (Dermochelys coriacea), які пристосувались до неї мають пожирати медуз у великій кількості. "Дійсно було дуже важко переконати дослідників рибного господарства у важливості медуз".
Але це, здається, повільно змінюється. Сьогодні на борту перебувають два рибні біологи з американського агентства NOAA (Національне управління океанічних і атмосферних досліджень); Раніше її цікавили багаті запаси лосося в регіоні. Однак кілька років тому вони виявили, що здобич лосося, така як оселедець і корюшка, знаходиться в різних районах протоки, ніж медузи. Тепер вони хочуть дослідити, які екологічні фактори відіграють роль і як вони впливають на популяцію економічно цікавих видів риб.
"Ми всі занадто дивимось на вершину харчового ланцюга" (Ендрю Джеффс)
Але перш за все слід знати, скільки в цьому районі медуз. Це слід показати, поєднавши кілька методів. З одного боку, кількість і розподіл ізольованих колекцій медуз визначається на гідролітаку - "присмаках", як дослідники називають хитливі купи. З іншого боку, одна з планктонних сіток була обладнана підводною камерою, за допомогою якої можна дізнатись, наскільки глибоко розташовані присмаки.
Коррі Грін - один із вчених NOAA на борту. Якщо медузи дійсно впливають на популяцію лосося, він каже: "тоді нам треба якось стежити".
Від норвезьких фіордів до величезних просторів південної частини Тихого океану морські біологи скрізь використовують новітні методи, щоб дізнатись більше про роль медуз в екосистемі. Рушійною силою є турбота про здоров'я морів. Повідомлення у ЗМІ про вторгнення медуз в Азію, Європу та деінде змушували багатьох людей побоюватися, що буйволи можуть навіть взяти під контроль моря. Але навіть досвідчені морські екологи тепер можуть бути впевнені, що медуза аж ніяк не така неактуальна, як довго думали.
Різноманітні кулі з солоною водою
"Ми всі занадто багато дивимось на вершину харчового ланцюга", - сказав Ендрю Джеффс, морський біолог з Університету Окленда в Новій Зеландії. "Але саме ці речі тут, ці соплі у відрах є важливими для функціонування харчових ланцюгів і для всієї нашої планети загалом".
Тварини, про яких йде мова, є нащадками деяких найдавніших багатоклітинних форм життя на землі. Найстаріша скам’янілість медуз датується понад 550 мільйонів років тому. На думку деяких вчених, вони могли існувати навіть 700 мільйонів років тому, задовго до появи перших риб.
Медузи теж дивовижно різноманітні. Деякі з них - крихітні годівниці з фільтрами, які полюють на зоопланктон, яким мало хто з інших тварин може харчуватися. Інші - це гігантські хижаки з двометровими парасольками та щупальцями настільки довгими, що їх можна було обмотати навколо шкільного автобуса - тричі. Медузи належать до книдарій (Cnidaria) і мають жалючі клітини, отрута яких навіть може вбивати людей у деяких видів. Деякі дослідники відносять до всіх слизових м’яких форм тіла океану медузи; інші віддають перевагу терміну "желатиновий зоопланктон", що виправдовує неймовірне різноманіття цих тварин, яких можна віднести до кількох видів у царстві тварин. Деякі види, ймовірно, ближчі до людини на дереві життя, ніж інші медузи. Однак, як би ви їх не називали, поточна класифікація в основному базується на їх відомих загальних характеристиках - а саме на статурі, яка в основному базується на воді.
Це означає, що їх часто ледь впізнають. Багато людей також уникають ближчих досліджень через спосіб життя далеко в морі чи глибоко під затопленою світлом зоною. Вони часто живуть у скупченнях, які знаходяться далеко один від одного і зазнають надзвичайних коливань у розмірах. Саме через це так проблематично визначити точну кількість тварин. Крім того, її тіло тендітне і не має твердих компонентів. "Медуз важко знайти в шлунку своїх хижаків", - пояснює Перселл. "Вони перетворюються на кашку відразу після прийому і дуже швидко засвоюються".
Для більшості морських біологів це просто неприємно, коли громада медуз заважає їм. Слиз забиває збиральні сітки.
"Ми не залишили їх позаду", - говорить Джонатан Хоутон з університету королеви Белфаста в Північній Ірландії. "Ми навіть активно їх уникали".
Але за останні 15 років це стає все важче. Починаючи з 2003 року, у літні місяці вздовж узбережжя Середземномор'я неодноразово траплявся величезний цвітіння медуз, що призвело до болісних опіків купальників та влади, щоб закрити пляжі. У 2007 році школа отруйних медуз занеслася на ферму лосося в Північній Ірландії, внаслідок чого загинув увесь запас 100 000 риб. А атомні електростанції доводилося тимчасово зупиняти кілька разів, оскільки їх охолоджувальні труби були перекриті медузами.
Повстання буйвола
Такі новини врешті-решт спонукали вчених уважніше вивчити істот. Морський біолог Луїс Кардона з Університету Барселони раніше досліджував морських черепах та морських левів. Однак з 2006 року він присвятив значну частину своїх робіт медузам. Спусковим механізмом стало масове виникнення пожежі медуз Pelagia noctiluca кожного літа, що загрожувало стати постійною проблемою для гостей іспанського пляжу. Він був особливо стурбований припущеннями про те, що медузи стануть нестримними, оскільки кількість їхніх ворогів значно зменшилася внаслідок перелову риби. "З наукової точки зору, здається, за цим не було багато речовини", - говорить він. "Але населення та політика зорієнтувались на цю ідею, тому я хотів придивитися до неї ближче".
Кардона використав новий метод аналізу стабільних ізотопів. За допомогою хімічного відбитка вуглецю та азоту в тканинах тварин він зміг визначити, що вони їли. Його команда проаналізувала 20 видів хижаків та 13 потенційних жертв Середземномор'я та отримала дивовижні результати. За його вимірами, раціон блакитного тунця, малого тунця (Euthynnus alletteratus) та середземноморських підводних риб (Tetrapturus belone) складався переважно з медуз. У неповнолітньому синьому тунці медузи становили до 80 відсотків раціону. "Згідно з нашими моделями, вони, мабуть, є основною здобиччю молодого синього тунця", - говорить Кардона.
Однак у деяких колег є сумніви щодо результатів. "Я впевнений, що це неправда", - каже Перселл. Швидкі плавці "мають вищі енергетичні потреби, ніж будь-яка інша тварина там. Їм потрібна риба для їжі, безумовно, чогось якісного та калорійного". Техніка стабільних ізотопів ускладнює або неможливо розрізнити здобич з подібним харчовим спектром, наприклад, між медузами та крилем, які обидва харчуються фітопланктоном.
Але Кардона дотримується своїх результатів, не в останню чергу тому, що аналіз вмісту шлунку тунця чітко вказував на медузи та криль взагалі не були знайдені. Крім того, його дослідження підтверджуються іншими даними, в яких його лабораторія використовувала жирні кислоти як доказ. "У пелагічній екосистемі в західному Середземномор'ї медузи, мабуть, відіграють набагато більшу роль, ніж спочатку думали".
До цього ж висновку дійшли і дослідники в інших місцях. Під час експедиції в Антарктику в 2010/2011 роках молекулярний еколог Саймон Джарман зібрав майже 400 зразків екскрементів пінгвінів Аделі (Pygoscelis adeliae). Метою було дізнатись більше про їжу цієї тварини, якій, імовірно, загрожує зміна клімату. У 2013 році дослідник з Австралійського антарктичного відділу в Кінгстоні опублікував свої дані про ДНК-аналіз зразків: за його результатами, медузи відносно часто є в меню цих пінгвінів. Ще неопубліковані дані дозволяють зробити подібні висновки щодо інших морських птахів у південних океанах.
Медузи в шлунку
"Альбатроси, пінгвіни gentoo, королівські пінгвіни, чубаті пінгвіни та пінгвіни рокхопера - вони всі їдять медузи знову і знову", - пояснює Джарман. "Звичайно, вони не є найкалорійнішим джерелом їжі, але їх можна знайти всюди в океані, і для багатьох провідних хижаків вони роблять свій внесок у дієту".
Крім того, деякі частини тіла медузи поживніші за інші. Наприклад, спостерігалося, як риба їла лише статеві залози репродуктивних медуз, тобто точно відбирала найбільш енергійні частини тканин тварин.
За допомогою аналізу ДНК вчені також з’ясували, як медузи служать притулком для інших живих істот у відкритому океані. Давно відомо, що дрібні риби, молюски та інші дрібні морські істоти прикріплюються до медуз і, таким чином, їх можна тягнути по воді. В останні роки було встановлено, що вони також користуються своїми транспортними засобами.
У глибинах південної частини Тихого океану та Індійського океану Джефс дослідив майже невідомі ювенільні стадії австралійського омара (Panulirus cygnus). Коли він вирушив в експедицію приблизно в 350 кілометрах від узбережжя Західної Австралії, щоб зібрати планктон, він також спіймав великий сальп (піхву Тетіса), бочкоподібну, желатинову туніку. Також улов містив десятки личинок омарів, шість з яких дослідники знайшли безпосередньо в сальпені. Як показав ДНК-аналіз їх нутрощів, личинки з'їли свого господаря.
Зараз Джеффс підозрює, що молюски, які утримують рибну промисловість на суму близько 2 мільярдів доларів щороку, сильно залежать від цих відносин. «Що робить личинок настільки успішними у відкритому океані, - пояснює він, - це те, що вони в основному можуть прикріпитися до великого плаваючого шматка м’яса, будь то сальп або медуза, і жити на ньому кілька тижнів без доводиться збирати навіть найменшу кількість енергії ".
Куди вони пішли?
Також в інших місцях медузи, схоже, відіграють певну роль в екосистемі, яку дослідники все частіше визнають важливою, наприклад, у транспорті поживних речовин між різними зонами моря. Це показав біооценограф Ендрю Світман з Міжнародного науково-дослідного інституту Ставангера в Норвегії, коли досліджував "падіння желе", явище, яке виникає, коли цвітіння медуз різко закінчується і велика кількість мертвих медуз опускається на морське дно.
З листопада 2010 року Sweetman регулярно опускає обладнання камер на глибину 400 метрів на підлогу Люрефьорда на південному заході Норвегії, щоб спостерігати за долею медуз, які трапляються знову і знову у великій кількості. В інших місцях повідомлялося, що в таких випадках скупчуються мертві медузи, знижується рівень кисню та розвиваються токсичні стани. Але Солодкий, на свій подив, не знайшов майже жодної мертвої медузи на дні Люрефьорда. "Це не мало ніякого сенсу", - згадує він.
Він усвідомив, що там сталося в 2012 році. Під час чергової дослідницької поїздки у фіорд він виманив пастки з мертвими медузами та опустив їх углиб разом із відеокамерами. Він був здивований, побачивши, що сміттєзалежники з'їли медузу в найкоротші терміни. "Ми просто припустили, що ніщо не з'їсть медуз", - говорить він.
Повернувшись на сушу, Суйтмен підрахував, що мертві медузи збільшили кількість азоту, досягнувши дна, на 160 відсотків. Вся ваша енергія повернулася в харчову павутину, замість того, щоб загубитися внаслідок деградації, як це передбачалося раніше. Зараз Sweetman отримав дуже схожі результати, але з більшої глибини, за допомогою дайвінг-роботів з дистанційним управлінням у віддалених регіонах Тихого океану. "Це перетворює стару парадигму про те, що медузи є тупиком у харчовій мережі", - говорить Суйтмен.
Реакція на це була зовсім іншою. Рибний біолог Річард Бродюр з NOAA в Ньюпорті, штат Орегон, пояснює, що дані не змінили того факту, що більшість комерційно важливих морських мешканців переважно харчуються рибою та дрібними молюсками, такими як криль. Якщо медузи де-небудь набувають значення, це через їх роль хижака та конкурента в їжі, особливо там, де їх популяція виходить з-під контролю. В одному зі своїх постійних досліджень він досліджує вміст шлунку деяких комерційно важливих видів лосося, таких як лосось срібний (Oncorhynchus kisutch) та королівський лосось (Oncorhynchus tshawytscha). У районах з великою кількістю медуз команда Бродера виявила менше їжі в шлунку риби, ніж в регіонах з меншою кількістю медуз. Велика кількість медуз справді може негативно позначитися на важливих рибних рибах, пояснює він: "Якщо ви хочете багаті рибні запаси, багато медуз, мабуть, не так корисні для вас".
Інші дослідники сподіваються, що нові висновки можуть дещо пом'якшити зростаючу демонізацію медуз. У розділі книги 2013 року Хоутон та його три співавтори висвітлили позитивні сторони медуз, можливо, у відповідь на "бездумний спосіб, яким люди обговорюють виведення медуз з океану у великих масштабах". Якщо медузи виявляться настільки важливими в майбутніх дослідженнях, як пропонують деякі дослідження, тоді масовий вигляд тупих тварин, що захоплює заголовки, швидше за все, буде набагато значнішим, ніж уявляли дослідники.
Повернувшись до Пьюджет-Саунда, дослідник NOAA Грін дивиться крізь камеру, яка повинна допомогти виміряти медузи, що "посмакують" на одній з рибальських сіток. На знімку видно, як камера повільно тоне крізь щільну масу кремово-білих куль. Лише з глибини близько десяти медуз медузи починають рідшати. Пізніше Грін наважується на грубу оцінку: "Два з половиною до трьох мільйонів", - говорить він. І після короткої паузи: "Це багато медуз".
Далі відбудеться більш точний розрахунок. Тепер вся слиз повинна бути розпорошена з палуби корабля. Після цього двигуни запускаються - наступна купа медуз уже чекає.