Nota redaktora: Ta historia została zaktualizowana o 11:20 E.D.T. w piątek, 17 maja
Przekształcanie lekkich cząstek w informacje wizualne to ciężka praca, a twoje ciało korzysta z tlenu, aby wykonać zadanie. Dotyczy to zarówno chodzenia po ziemi na dwóch kończynach, jak i pływania po morzu z ośmioma.
W rzeczywistości, według ostatnich badań w Journal of Experimental Biology, ilość tlenu dostępna dla morskich bezkręgowców, takich jak kałamarnice, kraby i ośmiornice, może być znacznie ważniejsza dla ich wzroku, niż wcześniej sądzono. W badaniu, opublikowanym online 24 kwietnia, naukowcy zauważyli znaczny spadek aktywności siatkówki u czterech gatunków larw morskich (dwa kraby, ośmiornice i kałamarnice), gdy zwierzęta były wystawione na działanie środowisk o obniżonej zawartości tlenu przez zaledwie 30 minut.
W przypadku niektórych gatunków nawet niewielki spadek poziomu tlenu spowodował niemal natychmiastową utratę wzroku, co ostatecznie spowodowało prawie całkowitą ślepotę, zanim tlen został ponownie podkręcony.
Według głównego autora badania, Lillian McCormick, doktorantki w Scripps Institution of Oceanography w La Jolla w Kalifornii, niektóre formy zaburzeń wzroku mogą być codzienną rzeczywistością dla tych gatunków, które migrują między silnie nasyconą tlenem powierzchnią oceanu a jego niedotlenieniem głębokości (o niskiej zawartości tlenu) podczas codziennych czynności karmienia. A ponieważ poziomy tlenu w oceanie wciąż spadają na całym świecie, częściowo ze względu na zmiany klimatu, ryzyko dla tych stworzeń może wzrosnąć.
„Obawiam się, że zmiana klimatu pogorszy ten problem” - powiedział McCormick Live Live - i że upośledzenie wzroku może zdarzać się częściej na morzu ”.
Wbić głowonoga w oko
W nowym badaniu McCormick i jej zespół zbadali kałamarnicę rynkową (Doryteuthis opalescens), ośmiornica dwupunktowa (Ośmiornica bimaculatus), krab tuńczyka (Planur Pleuroncode) i wdzięczny krab skalny (Metacarcinus gracilis). Wszystkie te gatunki występują lokalnie na Oceanie Spokojnym u wybrzeży Południowej Kalifornii i wszystkie uczestniczą w codziennej rutynie nurkowania zwanej migracją pionową. W nocy pływają blisko powierzchni, aby się wyżywić; za dnia schodzą na większe głębokości, aby ukryć się przed słońcem (i głodnymi drapieżnikami, które przynosi).
Gdy te stworzenia migrują w górę i w dół słupa wody, dostępność tlenu zmienia się dramatycznie. Ocean jest pełen tlenu w pobliżu powierzchni, gdzie spotykają się powietrze i woda, i znacznie mniej nasycony tlenem na wysokości 165 stóp (50 metrów) pod powierzchnią, gdzie w ciągu dnia ukrywa się wiele skorupiaków i głowonogów.
Aby dowiedzieć się, czy te codzienne wahania tlenu wpływają na widzenie zwierząt, McCormick przymocowała małe elektrody do oczu każdej z larw testowych, z których żadna nie mierzyła więcej niż 0,15 cala (4 milimetry). Elektrody te rejestrowały aktywność elektryczną w oczach każdej larwy, gdy siatkówki reagowały na światło - „trochę jak EKG, ale dla twoich oczu zamiast serca” - powiedział McCormick.
Każda larwa była następnie umieszczana w zbiorniku z wodą i zmuszana do patrzenia na jasne światło, podczas gdy poziom tlenu w wodzie był stopniowo obniżany. Poziomy spadły od 100% nasycenia powietrza, poziomu tlenu, którego można się spodziewać na powierzchni oceanu, do około 20% nasycenia, czyli mniej niż obecnie. Po 30 minutach tego stanu niskiego poziomu tlenu poziomy tlenu wzrosły z powrotem do 100%.
Podczas gdy każdy z czterech gatunków wykazywał nieco inną tolerancję, wszystkie cztery miały wyraźny cios w pole widzenia, gdy były wystawione na działanie środowiska o niskiej zawartości tlenu. Podsumowując, aktywność siatkówki każdej larwy spadła od 60% do 100% w warunkach o niskiej zawartości tlenu. Niektóre gatunki, zwłaszcza kałamarnica rynkowa i krab skalny, okazały się tak wrażliwe, że zaczęły tracić wzrok, gdy tylko naukowcy zaczęli zmniejszać ilość tlenu w zbiorniku.
„Kiedy osiągnąłem najniższy poziom tlenu, zwierzęta te były prawie oślepione” - powiedział McCormick.
Dobra wiadomość jest taka, że utrata wzroku nie była trwała. W ciągu około godziny powrotu do w pełni nasyconego środowiska tlenowego wszystkie larwy odzyskały co najmniej 60% swojego wzroku, a niektóre gatunki powróciły do 100% funkcjonalności.
Oślep w wodzie
McCormick powiedział, że ponieważ na Pacyfiku naturalnie występuje wiele warunków o niskiej zawartości tlenu w pobliżu Południowej Kalifornii, te bardzo wrażliwe gatunki zmagają się z pewną formą zaburzeń widzenia. (Konieczne są jednak dalsze badania, aby się upewnić.) Mam nadzieję, że McCormick dodał, że zagrożone gatunki naturalnie rozwijają zachowania unikowe, dzięki czemu pływają do części oceanu o wyższej zawartości tlenu, gdy pojawia się poważne zaburzenie widzenia.
Jednak McCormick powiedział, że szybkie odtlenienie spowodowane zmianami klimatu może utrudnić przystosowanie się tych gatunków. Według badania przeprowadzonego w 2017 r. W czasopiśmie Nature, całkowity poziom tlenu w oceanach spadł o 2% na całym świecie w ciągu ostatnich 50 lat i przewiduje się, że zmniejszy się o dodatkowe 7% do roku 2100. Zmiany klimatu są istotnym czynnikiem napędzającym te zmiany straty, jak wykazały badania Nature, szczególnie w górnych partiach oceanu, gdzie badane larwy McCromick spędzają większość swojego życia.
To wywołane ociepleniem odtlenienie - w połączeniu z siłami naturalnymi, takimi jak wiatry i cyrkulacja wody, które powodują niespójność poziomu tlenu na powierzchni w regionie - może spowodować, że bardziej wrażliwe stworzenia tracą wzrok, gdy najbardziej tego potrzebują. McCormick powiedział, że zagrożone zwierzęta mogą stać się mniej skuteczne w polowaniu na żywność w pobliżu powierzchni i mogą przeoczyć subtelne oznaki drapieżników. Jest to ponura możliwość - jednak potrzebne są dalsze badania, aby określić ilość utraty wzroku związanej z tlenem, jaką naprawdę zajmuje, zanim te stworzenia popełnią potencjalnie szkodliwe błędy.
„Jeśli wyjmę soczewki kontaktowe w domu i będę chodził po okolicy, mogę zranić się w palec u nogi, ale dam sobie radę” - powiedział McCormick. „Kolejne pytanie brzmi: ile upośledzenie siatkówki odpowiada zmianie w zachowaniu wzrokowym?”
Uwaga edytora: Ta historia została zaktualizowana, aby poprawić pomiar larw. Mają mniej niż 0,15 cala, a nie 1,5 cala długości. Historia została również zaktualizowana, aby zauważyć, że bezkręgowce morskie zazwyczaj nie doświadczają 20% nasycenia tlenem w swoim normalnym środowisku.
