ทำไมเครื่องทำความสะอาดของ Baikal จึงจำเป็นต้องใช้ครอบฟัน

ทำไมเครื่องทำความสะอาดของ Baikal จึงจำเป็นต้องใช้ครอบฟัน

Igor Zaydykov
"วิทยาศาสตร์โดยตรง" №2 (68), 2016

เกี่ยวกับผู้แต่ง

Igor Y. Zaydykov – วิศวกรชั้นนำของห้องปฏิบัติการ Ichthyology ของสถาบัน Limnological สาขาไซบีเรียของ Academy of Sciences รัสเซีย (Irkutsk) ผู้เขียนและผู้ร่วมเขียนบทความทางวิทยาศาสตร์ 5 ฉบับ

แอนตาร์กติกาขนาดเล็ก – Baikal epishura – หนึ่งในสัตว์ชนิดหนึ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดของ Baikal สายพันธุ์ที่สำคัญของแพลงค์ตอนสัตว์ของทะเลสาบไบคาลเป็นส่วนสำคัญที่สุดของปิรามิดอาหารของ "มหาสมุทร" น้ำจืด มันกินแบคทีเรียและสาหร่ายเดี่ยวและทำหน้าที่เป็นอาหารสำหรับ Baikal omul และปลาทะเลอื่น ๆ

ในระหว่างวันเปลือกแข็งจะสามารถกรองน้ำได้ประมาณหนึ่งแก้วซึ่งจะมีส่วนร่วมในการทำให้น้ำ Baikal บริสุทธิ์ แต่สำหรับนักวิจัยนี้สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่เป็นสัตว์น้ำที่น่าสนใจในตัวมันเอง: ยังมีสิ่งลึกลับมากมายในชีววิทยาและระบบนิเวศวิทยาของมันตั้งแต่ silicon "teeth" จนถึง speciation

Baikal epishura (Epischura baicalensis) – เป็นสิ่งมีชีวิตที่แพลงก์ตอน (จากกรีกπλανκτον – "ทะยานเดิน") อาศัยอยู่ในคอลัมน์ของทะเลสาบน้ำ เหมือนสิ่งมีชีวิตในแพลงตอนมันมีขนาดค่อนข้างเล็ก (ประมาณ 1.5 มม.) และเกือบโปร่งใส นอกจากนี้ยังกินอาหารแพลงตอนการสังเคราะห์แสง (สาหร่ายขนาดเล็กเดียว) รวมทั้งแบคทีเรีย

ชนิด Epischura เป็นกุ้ง copepod ที่อาศัยอยู่ฟรีของ Copepoda subclassตัวแทนของสกุลนี้พบได้ในแหล่งน้ำจืดของเอเชียและอเมริกาเหนือรวมทั้งใน Great American Lakes ใน Far East ในลุ่มน้ำของ r กามเทพและในที่สุดในทะเลสาบลึกและเก่าแก่ที่สุดของดาวเคราะห์ – ไบคาล สัดส่วนของ epishura ในทะเลสาบไบคาลเป็นประมาณ 80% ของกุ้งและสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ทั้งหมดในทะเลสาบขึ้นอยู่กับปีและฤดูที่มีตั้งแต่ 60 ถึง 950 พันตันฟีด Epishura การกรองอาหารจากน้ำโดยใช้หลายคู่ของ mouthparts, ซึ่งสร้างกระแสของน้ำและในรูปแบบเดียวกันเช่นเครือข่ายตัวกรองที่จับอนุภาคที่ต้องการได้ ในระหว่างวันเปลือกแข็งจะสามารถกรองน้ำได้ประมาณหนึ่งแก้วซึ่งจะมีส่วนร่วมในการทำให้น้ำ Baikal บริสุทธิ์ สาหร่าย Baikal epishura กินเชื้อแบคทีเรียและสาหร่ายเดี่ยวในหมู่ที่มีไดอะตอมครอบงำ แต่ทำหน้าที่เป็นอาหารสำหรับกุ้งชนิดอื่น ๆ (cyclops, macrohectopus) และปลา pelagic ทั้งหมด (omul, golomyanka, ปลาสีเหลืองปีก ฯลฯ ) ดังนั้น epishura เป็นลิงค์ที่สำคัญที่สุดในห่วงโซ่ของการถ่ายโอนพลังงานจากแพลงค์ตอนพืชเพื่อแพลงค์ตอนสัตว์และปลาที่กินสัตว์น้ำ

Epishura ได้รับอาหารที่ใช้ทั้งที่ซับซ้อนของแขนขา, การสร้างกระแสของน้ำ,จากที่กุ้งและจับวัตถุกินได้ ขั้นตอนการให้อาหารในหลักการไม่แตกต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ อย่างไรก็ตามหลายแง่มุมของชีวิตของตัวแทนของกลุ่มที่เก่าแก่ที่สุดของรพนี้ยังคงปิดบังให้กับนักวิทยาศาสตร์ Epiceres ได้รับการเขียนเกี่ยวกับอาหาร "intelligibility" ก่อนหน้านี้ (Melnik, 2004) แต่วันนี้เราจะพูดถึงวิธีการศึกษากุ้งน้ำจืดและผลลัพธ์ใหม่ ๆ ที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับลักษณะประชากรและโครงสร้างของเครื่องมือในช่องปาก

สีแสดงถึงกลุ่มแขนขาที่แตกต่างกัน E. baicalensis: AN1 – เสาอากาศแรก; An2 – เสาอากาศที่สอง; Mb – ขากรรไกรล่าง MX1 – maxillae แรก; MX2 – maxillae ที่สอง; Mp – maxillipeda การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

จับแพลงก์ตอนขนาดใหญ่และเล็ก

เพื่อให้ได้ตัวอย่างที่เพียงพอสำหรับการค้นคว้าและผู้ที่ไม่ได้เก็บสะสมไว้ในจุดน้ำในทะเลเรือต้องมีอุปกรณ์พิเศษเช่นกว้านไฟฟ้าที่มีความสามารถในการปรับความเร็วของสายเคเบิลแพลงก์ตอนพิเศษเป็นต้น

ฤดูการขนส่งสำหรับเรือเดินสมุทรของสถาบัน Limnological สาขาไซบีเรียของ Academy of Sciences แห่งรัสเซียเปิดให้บริการในเมือง Baikal เมื่อปลายเดือนพฤษภาคมที่น้ำแข็งเพิ่งจะออกมาตามกฎแล้วทุกสิ่งทุกอย่างจะเริ่มต้นด้วยการเดินทางที่ซับซ้อนเมื่อนักเคมีฟิสิกส์และนักชีววิทยากำลังเดินอยู่บนเรือลำเดียวกัน เราแต่ละคนมีงานของตัวเองฉันกำลังจะทดลองตัวอย่างแพลงก์ตอนสัตว์สำหรับตัวเขาและนักวิจัยคนอื่น ๆ นี้จะกระทำด้วยความช่วยเหลือของเครือข่าย zooplankton โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครือข่าย Jedi และ JOM (นี้เป็นแบบจำลองมหาสมุทรขนาดใหญ่ของเครือข่ายเจได) ซึ่งโหลด 8-15 กิโลกรัมแนบ (ใหญ่เครือข่ายมากขึ้นโหลด)

เครือข่ายเชื่อมต่อกับสายกว้านและลดลงตามความลึกที่ต้องการแล้วเพิ่มขึ้นด้วยความเร็วที่กำหนด (ประมาณ 1 เมตร / วินาที) หากคุณยกแพลงตอนเร็วเกินไปน้ำจะไม่มีเวลาผ่านช่องเล็ก ๆ ของส่วนที่กรองของตาข่ายและจะเริ่มทิ้งสิ่งที่ควรจะติดกับกระแสย้อนกลับ หาก แต่การเพิ่มขึ้นช้าเกินไปสิ่งมีชีวิตที่ถูกจับรู้สึกว่าผิดพลาดจะมีเวลา "วิ่งขึ้น" ในทิศทางที่ต่างกัน จำเป็นต้องตรวจสอบไม่เพียง แต่ความเร็วของการขึ้นของเครือข่าย แต่ยังที่มัน blows: เมื่อมันออกจากน้ำจะสามารถรัดกุมภายใต้เรือที่นอกเหนือจากการจับมันจะเก็บสิ่งสกปรกมากขึ้นและการเจริญเติบโตจากด้านล่างของเรือหรือแม้กระทั่งออกมา

ในบางกรณีมุมของความเอียงของสุทธิที่มันออกมาจากน้ำเป็นสิ่งที่สำคัญเมื่อจำเป็นต้องใช้ตัวอย่างจากระดับความลึกที่เฉพาะเจาะจงอุปกรณ์พิเศษจะถูกใช้งาน – "คอนแทค" ซึ่งจะปิดเครือข่ายที่ระดับความลึกที่ต้องการด้วยความช่วยเหลือของผู้ให้บริการขนส่งสินค้าซึ่งจะหยุดการกรองต่อไป ในเวลาเดียวกันเครือข่ายไม่หยุดและนักวิจัยต้องคำนวณตามความเร็วของการขึ้นของเครือข่ายและความเร็วในการลดผู้ให้บริการรับส่งความลึกที่จะพบและเครือข่ายจะปิดลง

การสุ่มตัวอย่างตัวอย่างแพลงก์ตอนใช้เวลา 10-15 นาทีถึงหลายชั่วโมงขึ้นอยู่กับจำนวนตัวอย่างที่จุดใดจุดหนึ่งและความลึกที่เครือข่ายควรจะลดลง ไบคาลเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นทะเลสาบที่ลึกที่สุดในโลก แต่สำหรับทุกหนึ่งหมื่นห้าพันเมตรเครือข่ายตามกฎจะไม่ลดลง แม้ว่าจะมีการเก็บตัวอย่างจากระดับความลึกสูงถึง 700 เมตร

ลมที่เกาะไบคาลเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อยๆและที่อุณหภูมิของน้ำประมาณ 4 องศาเซลเซียสเช่นในกรณีที่ช่วงต้นฤดูการเดินทางไม่สามารถทำอะไรได้หากไม่มีฤดูหนาวที่ดีเสื้อแจ๊คเก็ตหมวกและกางเกงกันน้ำอุ่น ๆ

ทำไมคุณถึงมีฟันขนาดใหญ่เช่นกัน?

หนึ่งในวัตถุประสงค์ของการศึกษาของเราคือการศึกษาแขนขาของ epishura โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การศึกษาที่คล้ายกันได้รับการดำเนินการก่อน แต่ด้วยความช่วยเหลือของวิธีการกล้องจุลทรรศน์แสงอย่างไรก็ตามเนื่องจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีความละเอียดสูงเราจึงไม่เพียง แต่ชี้แจงข้อมูลที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังสามารถค้นพบข้อเท็จจริงใหม่ได้อีกด้วย

ตัดขอบได้ E. baicalensisปิดให้สนิทสำหรับการหั่นอาหาร

สาหร่ายเดี่ยวที่ถูกรวมอยู่ในอาหารของ Baikal Epishura สถานที่ที่สำคัญที่สุดถูกครอบครองโดยไดอะตอม – สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์เซลล์เดียวที่ปกคลุมไปด้วย "เปลือก" แฟนซีของซิลิคอนไดออกไซด์ หากต้องการกัดเปลือกดังกล่าวคุณจำเป็นต้องมีฟันแข็งแรงและมี epishura อย่างแม่นยำมากขึ้นเมื่อหนึ่งในฟันของขากรรไกร (ขากรรไกร) เธอมีมงกุฎพิเศษ

ฟันกรรไกรล่าง E. baicalensis, สีเหลือง มงกุฎซิลิคอนที่ทำเครื่องหมาย

ใช้เครื่องตรวจวัดพิเศษในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด QUANTA 200 บริษัท FEI มีการจัดการเพื่อหาว่าองค์ประกอบของมงกุฎทันตกรรมที่ทนทานเหล่านี้เป็นซิลิกอน นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อ "บด" หรือแตกออกเป็นระยะเวลาหนึ่งคนใหม่ ๆ ก็เติบโตขึ้นในสถานที่ของพวกเขา พบซิลิคอนมงกุฎชนิดอื่นที่คล้ายกันโดยเฉพาะเนื้อหาของซิลิกอนที่ต่างกัน มันเปิดออกที่หลังมีความเกี่ยวข้องกับอาหารหรือมากกว่ามีความหนาและความแข็งแรงของเปลือกหอยของไดอะตอม,ที่เลี้ยงกุ้ง (Naumova et al., 2015)

ตัดได้ง่าย E. baicalensis, วงกลม แสดงฟันที่มีครีบซิลิคอนหัก

โครงสรางที่มีซิลิกอนหายากในสัตว: มักมีแคลเซียมในตัว ในรูปแบบต่างๆของ epishura คุณสามารถสังเกตได้ว่าบุคคลสูญเสียซิลิคอนถ้าพวกเขาเริ่มกินสาหร่ายที่มีเปลือกหอยที่ทนทานน้อยลงหรือสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่มี planktonic อยู่

หนึ่งและไม่สามารถแบ่งแยกได้

คำถามต่อไปที่เรานำมาพิจารณาก็คือ epishura ในเมือง Baikal แสดงถึงประชากรขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งหรือไม่ก็ตกอยู่ในกลุ่มที่แยกหรือแยกออกเป็นส่วน ๆ หรือไม่?

ในการค้นหาคำตอบชิ้นส่วนของยีน mitochondrial ที่เข้ารหัสยูนิตแรกของเอนไซม์ตัวหนึ่ง cytochrome oxidase (COI) ซึ่งนำมาจากตัวอย่าง epishura จากส่วนต่างๆของทะเลสาบ DNA mitochondrial ถูกแยกออกจากขาว่ายน้ำของกุ้งเพื่อรักษาร่างกายของตัวอย่างที่ศึกษาทั้งหมดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับการศึกษาทางสัณฐานวิทยาเพิ่มเติม

หลังจากทำปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอร์มาตรฐาน (PCR) และถอดรหัสโครงสร้างหลักของดีเอ็นเอผลลัพธ์ที่ได้จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับลำดับเบสและเรียกว่า "ต้นไม้ต้นแบบ" บนพื้นฐานนี้haplotype เป็นชุดที่เป็นเอกลักษณ์ของ loci ทางพันธุกรรมที่เชื่อมโยงกันและต้นไม้ haplotype รวมลำดับดีเอ็นเอที่เหมือนกันเข้าไว้ในกลุ่ม "related"

หนึ่งในตัวแปรของเครือข่าย haplotype มัธยฐานที่สร้างขึ้นในโปรแกรม NETWORK 4.5 ขึ้นอยู่กับยีน COI mtDNA fragment ของ Baikal epishura สีแสดงพื้นที่ของทะเลสาบ Baikal (โพรงกลาง, ตอนกลางและใต้) ที่เก็บตัวอย่าง ขนาดวงกลมเป็นสัดส่วนกับจำนวนของบุคคลที่มี haplotype ที่สอดคล้องกัน ด้านขวา: นี่คือ epishura Baishal อยู่ในเขตข้อมูลของมุมมองของกล้องจุลทรรศน์

เป็นที่ทราบกันดีว่าการเปลี่ยนแปลง (การแทนที่) ในโครงสร้างของดีเอ็นเอจะค่อยๆสะสมขึ้นและการแทนที่ดังกล่าวน้อยลงในสิ่งมีชีวิตที่ใกล้เคียงกันยิ่งพวกเขาอยู่ใกล้บรรพบุรุษร่วมกันมากขึ้นใน "สายเลือด" ดังนั้นถ้าประชากร epishura ในส่วนต่างๆของ Baikal อาศัยและพัฒนาขึ้นอย่างอิสระในการแยกนี้จำเป็นต้องส่งผลต่อการกระจายเชิงพื้นที่ของกลุ่มและกลุ่มของ haplotypes ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามผลการวิเคราะห์ยีน mitochondrial แสดงให้เห็นถึงสถานการณ์ที่แตกต่างไปโดยสิ้นเชิง: ปรากฏว่าทะเลสาบบิคาลทั้งหมดเป็นทะเลสาบขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียว (Zaydykov et al., 2015)

การศึกษาของจุลสารเล็ก ๆ ที่มองไม่เห็นในสายตาของ copepipe เฉพาะถิ่นได้สร้างผลลัพธ์พื้นฐานที่น่าสนใจ ครั้งแรกที่อาศัยอยู่ในชั้นแพลงก์ตอนนี้แสดงให้เห็นว่า "ฟัน" แข็งเป็นสิ่งที่หาได้ยากในโลกของสัตว์

ประการที่สองเราจำได้ว่าทะเลสาบไบคาลมีความยาวมากกว่า 600 กิโลเมตรความกว้างของมันในบางแห่งถึงเกือบ 80 กม. และโดยการยกก้นทะเลสาบทะเลสาบจะแบ่งออกเป็นสามโพรงขนาดใหญ่ ทั้งหมดนี้เป็นเวลานานให้เหตุผลที่จะสงสัยว่ากุ้งก้ามกรามขนาดเล็กสามารถมีประชากรเดียวในพื้นที่ขนาดใหญ่ทั้งหมดนี้ – ในขนาดของ Epishura เพียงจักรวาล! มันเปิดออกอาจจะ และเมื่อเราเข้าใจสาเหตุของปรากฏการณ์นี้เราอาจเข้าใจถึงความจำเพาะของสสารจำเพาะที่เกิดขึ้นบนโลกนี้ได้นิดหน่อย

อ้างอิง:
1. Melnik N. G. กุ้งก้ามกรามของ Baikal Waters // Science First Hand 2004. ฉบับที่ 3. ลำดับที่ 2. S. 95-99
2. Noisy V. K. ธรรมชาติเป็นนักพันธุวิศวกรรมคนแรก / วิทยาศาสตร์โดยตรง 2004. Vol. 3 No. 2 S. 33-39.
3. Zaidykov I. Yu, Major T. Yu, Sukhanova L. V. , et al พหุสัณฐานวิทยาของ mtDNA episura ของ Lake Baikal – ชนิดของถิ่นที่สำคัญของชุมชนแพลงก์ตอน // พันธุศาสตร์ 2015. 51. ฉบับที่ 9 หน้า 1087-1090
4. Naumova E. Yu., Zaidykov I. Yu, Tauson V.L. , Likhoshway Ye โวลต์ชนิดน้ำจืดของปลาน้ำจืดชนิดที่ 4 ชนิด Epischura (Copepoda: Calanoida) // วารสาร Crustacean Biol 2015. V. 35. Iss. 6. พี 741-746

สิ่งพิมพ์ใช้รูปถ่ายของผู้เขียน


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: