10 aktuelle Durchbrüche in der Meeresbiologie

Die Weltmeere wimmeln von ungefähr 700.000 bis 1 Million Arten, von denen bis zu zwei Drittel Biologen nie benannt oder charakterisiert haben [Quelle: Appeltans et al. ]. Aber selbst die Arten, mit denen wir am besten vertraut sind – die Muscheln und Forellen, die wir essen, die Quallen , die wir fürchten, und die Kugelfische, die wir fürchten und essen – behalten die Kraft, zu überraschen.

All diese unbekannten Kreaturen unterstreichen die Herausforderungen, vor denen Meeresbiologen stehen, von denen die offensichtlichste der Zugang ist. Vielleicht taucht eine Art zu tief oder wandert jahrzehntelang ins Unbekannte des Ozeans. Möglicherweise macht es Geräusche, die zu schwach sind, um sie aufzunehmen, oder zeigt seine wahren Farben nur innerhalb seltsamer visueller Wellenlängen. Und natürlich bringt das komplexe Zusammenspiel zwischen menschlicher Fischerei, Jagd und Technologie sowie der Fauna der Meere und Ozeane der Welt seine eigenen einzigartigen Probleme mit sich. (Denken Sie an die Umverteilung invasiver Arten durch Fahrzeuge des internationalen Handels oder an die Auswirkungen von Bootsmotorengeräuschen auf einige Meereslebewesen.)

Aber der stetige Strom neuer Fakten über sowohl bekannte als auch fremde Arten zeugt vom Marsch – oder Schwimmen – des Fortschritts auf diesem Gebiet. Um Ihnen dabei zu helfen, nasse Füße zu bekommen, haben wir ein Sampler eines Admirals mit den neuesten Entdeckungen ausgewählt, und es kostet Sie nicht so viel wie eine Fahrt mit einem verrückten U-Boot-Kapitän. Genießen.

1. Kleine Meeresschildkröten tun mehr als nur die Drift zu fangen
2. Die Ausweitung von Fangverbotszonen hilft Korallenforellen im Great Barrier Reef
3. Fischlarven sind geradezu gesprächig
4. Kopffüßer-RNA wird häufiger bearbeitet als ein wiederverwendetes Mixtape
5. Kugelfische halten eigentlich nicht den Atem an
6. UV-Licht weist auf die wahren Farben uralter Muscheln hin
7. Präkolumbianische TB schwamm auf Robbenflossen nach Amerika
8. Seehunde spielen Punkte und Kästchen mit Windparks, um Nahrung zu finden
9. Ein ansteckender Muschelkrebs
10. Immerhin Aasfresser der Deep Dig Dead Jellyfish

Eltern schaudern, wenn sie ihre Kinder als ziellose Drifter betrachten, doch bis vor kurzem dachten Meeresbiologen, dass dies buchstäblich auf einige Meeresschildkröten-Jungtiere zutrifft. Aber als Forscher des National Marine Fisheries Service in Miami winzige Satelliten-Tracker verwendeten, um die Bewegungen kleiner grüner ( Chelonia mydas ) und wild gefangener Kemp-Bastardschildkröten ( Lepidochelys kempii ) zu verfolgen, erlebten sie eine Überraschung. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe aus frei schwebenden unbelebten Objekten bewegten sich die jungen Schildkröten schneller und auf anderen Wegen [Quellen: Putman und Mansfield ; Zielinski ].

Dieser Befund, zusammen mit einer früheren Studie über Jungtiere der Unechten Karettschildkröte ( Caretta caretta ), verändert unsere Sicht auf die Lebenszyklen junger Meeresschildkröten. Nach dem Schlüpfen verbringen viele Meeresschildkröten, einschließlich der untersuchten Arten, mehrere Jahre unbeobachtet auf dem offenen Ozean, eine mysteriöse Zwischenzeit, die Meeresbiologen die "verlorenen Jahre" nennen [Quellen: Mansfield et al. ; Putman und Mansfield ; Skwarecki ]. Basierend auf bestimmten Beweisen, wie kleinen Schildkröten, die gelegentlich dort auftauchen, wo Meeresströmungen auftauchenwürde sie natürlich tragen, glaubten Wissenschaftler, dass junge Meeresschildkröten sich an der „passiven Migration“ der Laune des Meeres beteiligen. Diese beiden Studien zeigen, dass mindestens drei Arten ihr Schicksal durch Schwimmen beeinflussen.

Das Great Barrier Reef hat sich über Millionen von Jahren entwickelt, um eine der vielfältigsten Tiersammlungen überhaupt zu unterstützen. Aber heute sind seine 7.700 Quadratmeilen (20.000 Quadratkilometer) Korallengemeinschaften durch Sedimente, Verschmutzung, Dornenkronenseesterne und Temperatur- und Chemieverschiebungen bedroht [Quellen: ABC ; Unesco ].

Nun gibt es gute Neuigkeiten, zumindest was die Korallenforelle ( PlectropomusGattung) betrifft. Laut einem 10-Jahres-Fortschrittsbericht haben kommerzielle Fische erheblich von einer Versechsfachung der Fangverbotszonen profitiert, die im Juli 2004 begonnen wurde. war umstritten, weil einige befürchteten, dass es die Fischereiintensität in nicht geschützten Gebieten erhöhen würde. Stattdessen wuchsen Forellen in Fangverbotszonen über die Mindestfanggröße hinaus und brachten, da größere Forellen dazu neigen, mehr Babys zu zeugen als kleinere Forellen, genügend Nachkommen hervor, um die umliegenden Zonen auf ausgeglichenem Niveau zu halten. Einige Beweise deuten auch darauf hin, dass reduziertes Fischen in der Nähe von No-Take-Zonen dazu beigetragen hat, dass sich Korallen erholt haben, weil es Schäden durch Angelschnüre reduziert hat, die Korallen vernarben und sie für Infektionen anfällig machen können [Quellen: ABC ; Milius ].

Leider funktionieren solche Programme möglicherweise nur in einzelnen kommerziell befischten Gebieten. In Teilen der Welt, in denen das Überleben eine Catch-as-Catch-Can-Perspektive ist, bestehen Wilderei, Schlupflöcher und andere regulatorische Herausforderungen fort. Unterdessen bleibt die globale Erwärmung die größte Einzelbedrohung für Riffe weltweit [Quellen: ABC ; Milius ].

Wie Meeresschildkröten in ihren bereits erwähnten „dunklen Jahren“ galten viele junge Fische lange Zeit als passive Kreaturen, die dahin trieben, wo Zeit und Gezeiten sie tragen könnten. Und wie bei den Schildkröten haben Forscher begonnen, diese überkommene Weisheit in Frage zu stellen. Als zum Beispiel Wissenschaftler, die an der gerade erwähnten Great Barrier Reef-Studie beteiligt waren, die Bewegungen von Larven von Korallenforellen verfolgten, stellten sie fest, dass die Babyfische gegen die Strömung schwimmen und sich durch die Sonne navigieren und zurück zu ihrem Korallenhaus riechen konnten [Quelle: ABC ] . Andere Fischlarven können ihre vertikale Position im Wasser kontrollieren und günstige Orte finden, um mit ihren Flossen zu schlagen [Quelle: Milius ].

Darüber hinaus hat eine Studie in der Oktoberausgabe 2014 von Biology Letters zum ersten Mal gezeigt, dass ein Monat alte Grauschnapper ( Lutjanus griseus ) Knurren und Klopflaute von sich geben können, die ihnen beim Unterrichten im Dunkeln helfen könnten. Ein ähnlicher Mechanismus wurde vorgeschlagen, um erwachsenen Fischen beim Schwärmen zu helfen [Quelle: Milius ]. Leider zeigt die Entdeckung auch einen weiteren Aspekt des Lebens in der großen Sole, der durch menschliche Aktivitäten gestört oder sogar beschädigt werden könnte, wie zum Beispiel die Geräusche, die von Bootsmotoren erzeugt werden.

Die Anpassungsfähigkeit eines Tieres ist an seine genetische Ausstattung gebunden, aber wir hatten lange Zeit nur einen begrenzten Einblick in die Funktionsweise dieses Prozesses. Das geht ungefähr so: DNA wird in RNA kopiert, die für bestimmte Proteine ​​kodiert und die richtige Aminosäuresequenz für deren Aufbau vorgibt. Sie können ändern, wie diese Proteine ​​​​exprimiert werden, sagt das Modell, aber wenn Sie andere wollen, brauchen Sie zum größten Teil andere DNA. Das Bearbeiten von RNA ist möglich, aber selten und normalerweise nicht wichtig.

Sagen Sie das nicht zu Tintenfischen und Tintenfischen, die beide ihre RNA nach neuesten Forschungsergebnissen größtenteils bearbeiten. Diese Optimierung ermöglicht es den Kopffüßern, Proteine ​​zu bauen, für die ihrer DNA ein Bauplan fehlt. Tatsächlich ermöglicht es ihnen, mehrere verschiedene Proteine ​​aus identischen RNA-Strängen herzustellen [Quellen: Alon et al. ; Baggaley ].

Forscher vermuten, dass solche Fähigkeiten auch anderswo in der Tierwelt existieren und eine schnellere Reaktion auf Umweltanforderungen ermöglichen könnten, als auf DNA-Mutationen zu warten. Mindestens eine Octopus-Studie, die in der Februarausgabe 2012 von Science veröffentlicht wurde, bestätigt dies. Es zeigt, dass antarktische und arktische Krakenarten RNA-Editierung verwenden, um neuronale Ungleichgewichte zu korrigieren, die durch kältere Gewässer verursacht werden [Quellen: Courage ; Garrett und Rosenthal ].

Aufpolstern ist nicht die einzige Schutzoption für einen Kugelfisch. Es kann sich auch über sein an Bord befindliches Tetrodotoxin verteidigen – eines der giftigsten bekannten Gifte. Aber wenn wir nicht wirklich Fugu essen, wie japanische Feinschmecker es nennen, kommt uns normalerweise das Puffen in den Sinn. Das steckt schon im Namen drin.

Bis vor kurzem dachten Wissenschaftler, dass Kugelfische ihre Ballonfahrt durch „Anhalten des Atems“ bewerkstelligten – das heißt, indem sie ihre Kiemen schließen und Sauerstoff aus dem umgebenden Wasser mithilfe von Kapillaren in ihrer Haut ansaugen [Quellen: Diep ; Zielinski ]. Es ist ein Bild, das zum Aussehen des Fisches passt – die geschürzten Lippen, die großen Augen, die angeschwollenen Dizzy-Gillespie-„Wangen“ – aber es stellt sich auch als viel heiße Luft heraus.

Laut einer Studie, die in der Dezemberausgabe 2014 der Biology Letters veröffentlicht wurde, hat die Puffery mehr mit Schlucken als mit Keuchen zu tun. Es stellt sich heraus, dass sich ein Kugelfisch tatsächlich aufbläht, indem er große Schlucke Meerwasser in seinem Magen einfängt und dann das Organ an beiden Enden abklemmt. Anstatt den Atem anzuhalten, atmet er die ganze Zeit durch die Kiemen weiter, was auch gut so ist, denn der Vorgang kostet den Fisch viel Sauerstoff und ist daher ziemlich ermüdend [Quellen: Diep ; McGee und Clark ; Zielinski ].

Für jeden, der jemals eine gestrandete und gebleichte Muschel mit einer lebenden Schnecke im Ozean verglichen hat, sind die Spuren des Alters und der Verwitterung offensichtlich. Diese Bleicheffekte können Fossilienjäger frustrieren, die sich manchmal auf Farbmuster verlassen müssen, um eine Muschel von einer anderen zu unterscheiden.

Aber laut Forschungen des Geologen Jonathan Hendricks von der San Jose State University heißt das nicht, dass sie nicht mehr vorhanden sind, nur weil wir die Muster nicht sehen können. Nehmen Sie zum Beispiel die Schalen uralter Kegelschnecken. Unter normalem Licht sind ihre knochenweißen Formen nicht zu unterscheiden, aber wenn man sie in ultraviolettes Licht stellt, brechen sie in erhabenen Wirbeln und Tupfenmustern aus, die bei ihren modernen Nachkommen nicht zu sehen sind. Hendricks verwendete die Technik, um 28 Arten in einer Gruppe von 4,8 Millionen bis 6,6 Millionen Jahre alten Muscheln aus der Dominikanischen Republik zu identifizieren, von denen 13 neue Entdeckungen darstellten [Quellen: Fessenden ; Hendricks ; Thompson ].

Ultraviolett – die gleiche Wellenlänge, die in Schwarzlicht verwendet wird – hat andere Aspekte der biologischen Welt enthüllt, die zuvor dem menschlichen Auge verborgen waren. Viele Skorpione fluoreszieren darin. Einige Schmetterlinge verwenden UV-sichtbare Muster, um Partner anzulocken, während die fleischfressende Kannenpflanzenart Nepenthes khasiana sie als Leuchtfeuer verwendet, um Ameisen in den Tod zu locken [Quelle: Stromberg ]. Für Paläontologen kann UV-Licht auf Gefiedermuster auf gefiederten Dinosauriern hinweisen [Quelle: Switek ].

Was die Schalen betrifft, bleibt noch mehr Arbeit, bevor Wissenschaftler feststellen können, warum sie in UV-Wellenlängen fluoreszieren, ein Prozess, der mit der Sauerstoffexposition zusammenhängt [Quellen: Thompson ].

Kühe. Sie wurden für das Great Chicago Fire verantwortlich gemacht, weil sie mit ihren Blähungen Scheunen in die Luft gesprengt und Städte durch Reiben von Strommasten in Dunkelheit getaucht haben [Quellen: AP ; BBC ]. Aber dank einer genetischen Analyse der Tuberkulose-DNA, die einem Trio von 700 bis 1.000 Jahre alten peruanischen Skeletten entnommen wurde, könnten sie endlich für ein ernsteres Verbrechen frei sein: die Entstehung des Bakteriums, das später die Art übersprang, um Tuberkulose zu verursachen in Menschen. Laut einer in der Ausgabe von Nature vom 20. August 2014 veröffentlichten Studie gehört diese zweifelhafte Unterscheidung nun Robben [Quellen: Bos et al. ; Saiy ].

Tatsächlich haben die Flossenfüßer die Krankheit nicht so sehr verursacht, sondern sie in die Neue Welt transportiert. Die neue Forschung legt nahe, dass TB vor etwa 4.000 bis 4.400 Jahren in Afrika entstand und sieben Stämme produzierte, von denen einige auf Tiere und später zurück auf Menschen übersprangen. Die Robbenerklärung wird durch die Tatsache unterstützt, dass alte Peruaner Werkzeuge aus Robbenresten verwendeten und Robben und die Robbenjagd auf ihren Töpferwaren darstellten [Quelle: Doucleff ]. Die Theorie hilft zu erklären, wie sie sich mit TB infiziert haben könnten, als es damals noch keinen Landweg in die Neue Welt gab [Quellen: Bos et al. ; Saiy ].

Die Sache mit dem Versenken von Strukturen vor der Küste ist, dass bestimmte Arten von Meeresbewohnern nichts mehr lieben als ein Fundament, einen Anker inmitten der wechselnden Gezeiten des Meeres, wo sie bauen, Nahrung finden oder einfach nur abhängen können. Wir haben die Bildung von Riffen ermutigt, indem wir diese Tatsache ausgenutzt haben, und opportunistische Muscheln und Krabben haben sich aus ähnlichen Gründen zu dem Schutz hingezogen, den die versunkenen Basen von Offshore-Windmühlen bieten [Quelle: Zielinski ].

Wo Futter ist, muss es natürlich auch Sammler geben, wie Deborah JF Russell von der University of St. Andrews in Schottland feststellte, als sie und ihre Kollegen mit GPS-Geräten die Bewegungen von Seehunden und Kegelrobben ( Phoca vitulina und Halichoerus grypus ) verfolgten ) in der Nähe von Offshore-Windparks in Europa. Wie in der Ausgabe von Current Biology vom 21. Juli 2014 beschrieben, beobachteten sie, dass 11 von 200 Robben eine Reihe von Luftlinien zu jeder Turbine machten und ein klares Gittermuster nachzeichneten, das der Konfiguration der Turbine entsprach und an jedem „Knoten“ verweilte. nach Nahrung suchen [Quelle: Rosen ]. Da die Windparks relativ neu hinzugekommen sind, stehen die Chancen gut, dass die Elite 11 besonders bahnbrechende Flossenfüßler waren [Quellen: Russell et al. ;Zielinski ].

Die überwiegende Mehrheit der Krebserkrankungen bleibt in unseren Eingeweiden und richtet unseren eigenen Körper gegen uns auf. Wir denken nicht daran, dass sie sich wie eine Plage oder eine Krankheit auf andere Wirte ausbreiten. Biologen haben jedoch mindestens zwei Krebsarten entdeckt, die genau das tun: Einer bedroht Tasmanische Teufel und verbreitet sich durch Beißen, und ein anderer wird sexuell zwischen Hunden übertragen. Jetzt haben sie laut einem Artikel in der Zeitschrift Cell einen dritten gefunden, einen Leukämie-ähnlichen Erreger, der seit 40 Jahren Weichschalenmuscheln ( Mya arenaria , auch bekannt als Dampfer und kleine Hälse) von Maine bis zum Chesapeake angreift Jahre [Quellen: Dallas ; Gorman ; Metzgeret al. ].

Forscher wissen seit langem von Muschelkrebs, haben ihre Suche nach einer Ursache jedoch auf Umweltelemente und in jüngerer Zeit auf ein mögliches Virus konzentriert . Aber als sie die DNA von Krebszellen von Muscheln aus der ganzen Region untersuchten, fanden sie etwas ziemlich Überraschendes. Anstatt wie erwartet den Genen ihrer Wirtsmuscheln zu ähneln, waren die Krebszellen Klone einer einzigen genetischen Quelle, vermutlich einer krebsartigen "Muschel Null", aus der der Krebs ursprünglich entkommen war und sich ausgebreitet hatte [Quellen: Dallas ; Gorman ; Metzgeret al. ]. Ein solcher Mechanismus ist für den Krebs riskant, nicht nur, weil seine Zellen außerhalb ihres Wirts nicht lange überleben können, sondern auch, weil sie sich bei jeder Ausbreitung der Immunabwehr eines Opfers stellen müssen [Quelle:Gormann ].

Die Forscher planen, ähnliche Krankheiten zu untersuchen, die Herzmuscheln, Muscheln und Austern befallen, um zu sehen, ob eine ähnliche Meeresmetastase sie ebenfalls betrifft [Quelle: Gorman ].

Quallen sind seit langem Anlass zur Sorge für Schwimmer, Fischzüchter und alle Maschinen mit ozeanischer Aufnahme. Aber sie sind in letzter Zeit zu Kopfschmerzen für Ozeanographen geworden, die herausfinden müssen, warum Quallenblüten auf dem Vormarsch sind und wie dieser Anstieg das Gleichgewicht des Lebens in den Ozeanen der Erde zu stören droht – und das ist nur unter den Lebenden [Quellen: Flannery ; Gormann ]. Denn tote Quallen stellen anscheinend auch ein Problem dar: Wenn es zu einem großen Absterben kommt, scheint es, dass ihre Körper nur den Meeresboden auflösen, wo Aasfresser scheinbar ihre kollektive Nase über sie rümpfen [Quellen: Gorman ]. Dachten wir jedenfalls.

Dank der von Andrew Sweetman vom International Research Institute of Stavanger und seinen Kollegen durchgeführten Experimente, die in der Dezemberausgabe 2014 der Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht wurden, wissen wir jetzt, dass Aasfresser wie Krabben und Schleimaale tatsächlich mindestens mit Gelees fressen so viel Genuss wie Makrelen. Das ist wichtig, weil es bedeutet, dass Quallen ein fester Bestandteil der sind

]Kohlenstoffkreislauf und nicht eine Art Aas-Sackgasse [Quellen: Gorman ; Sweetmanet al. ].

Warum also die Verwechslung? Es ist möglich, dass frühere Beobachtungen nur Massensterben erfassten und/oder dass Beobachtungen in Gebieten stattfanden, in denen es an geleefressenden Aasfressern mangelte. In anderen Gebieten hätte die Schnelligkeit, mit der Quallen gegessen werden (ungefähr zwei Stunden im Experiment), möglicherweise alle gegensätzlichen Fälle beseitigt, bevor sie beobachtet worden wären [Quellen: Gorman ; Sweetmanet al. ].

Anmerkung des Autors: 10 aktuelle Durchbrüche in der Meeresbiologie

Dieser Artikel hat enorm viel Spaß gemacht. Ich wünschte nur, ich hätte mehr Platz gehabt, um die Methoden zu beschreiben, die in einigen dieser genialen Studien verwendet wurden. Ich hoffe, Sie haben die Möglichkeit, einige davon nachzuschlagen.

So sehr ich es auch genieße, über neu entdeckte Arten zu lesen, finde ich es noch spannender, etwas Neues über ein bekanntes Lebewesen zu erfahren oder, noch besser, herauszufinden, dass eine lange akzeptierte Idee doch nicht haltbar ist. Bei der Recherche zu diesem Artikel habe ich Beispiele für alle drei gefunden.

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