Цветочная корзина Венеры
| Цветочная корзина Венеры | |
|---|---|
| |
| Группа цветочных корзин Венеры. | |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | животное |
| Тип: | Порифера |
| Сорт: | Гексатинеллида |
| Заказ: | Страница Лиссачино |
| Семья: | Евплектеллиды |
| Род: | Евплектелла |
| Разновидность: | Э. аспергиллум
|
| Биномиальное имя | |
| Эуплектелла аспергиллум Оуэн , 1841 г.
| |
Цветочная корзинка Венеры ( Euplectella aspergillum ) — стеклянная губка из типа Porifera . Это морская губка, обитающая в глубоких водах Тихого океана , обычно на глубине менее 500 м (1600 футов). Как и другие губки, они питаются, фильтруя морскую воду и улавливая планктон и морской снег . [ 1 ] Подобно другим стеклянным губкам, они строят свой скелет из кремнезема , который образует уникальную решетчатую структуру спикул. Губки обычно имеют высоту от 10 см (3,9 дюйма) до 30 см (12 дюймов), а их тела служат убежищем для их партнеров-креветок-мутуалистов. Такая структура тела представляет большой интерес в материаловедении как оптический [ 2 ] и механический [ 3 ] по своим свойствам превосходят искусственные материалы. Мало что известно об их способах размножения, однако динамика жидкости в структуре их тела, вероятно, влияет на размножение, и предполагается, что они могут быть гермафродитами . [ 4 ]
среда обитания
[ редактировать ]Цветочные корзины Венеры находятся в западной части Тихого океана недалеко от Филиппинских островов. Другие виды этого рода встречаются во всех океанах по всему миру, в том числе вблизи Японии и в Индийском океане. [ 4 ]
Средой обитания этой губки являются скалистые участки донного морского дна, где она живет и растет, связанная с твердым субстратом на протяжении всей своей жизни. Его можно найти на глубине от 100 до 1000 м (от 330 до 3300 футов) ниже поверхности океана, и чаще всего он встречается на глубинах более 500 м. [ 4 ] Точнее, они имеют тенденцию закрепляться в мягких отложениях из-за особенностей их спикул.
Связывая среду обитания с морфологией, эту губку часто можно встретить обитающей в рыхлых, илистых отложениях, что заставляет их развивать структуру, которая помогает им оставаться на морском дне. [ 5 ]
Морфология
[ редактировать ]
Тело трубчатое, изогнутое, корзинчатое, состоит из триаксонных спикул . Тело пронизано многочисленными отверстиями, которые представляют собой не настоящие устья , а просто теменные щели. Присутствует система каналов сиконоидного типа, где устья сообщаются с входящими каналами, которые сообщаются с радиальными каналами через прозопилы , которые, в свою очередь, открываются в спонгоцель и наружу через оскулум .
Строение тела этих животных представляет собой тонкостенную цилиндрическую трубку вазообразной формы с крупным центральным предсердием. Тело полностью состоит из кремнезема в виде 6-конечных кремниевых спикул , поэтому их широко называют стеклянными губками. Спикулы состоят из трех перпендикулярных лучей, что придает им шесть точек. Спикулы — это микроскопические, похожие на булавки структуры внутри тканей губки, которые обеспечивают структурную поддержку губки. Именно сочетание форм спикул в тканях губки помогает идентифицировать вид. В случае стеклянных губок спикулы «сплетаются» вместе, образуя очень тонкую сетку, которая придает телу губки жесткость, не свойственную другим видам губок, и позволяет стеклянным губкам выживать на больших глубинах в толще воды.
Предполагается, что губка использует биолюминесценцию для привлечения планктона. [ 6 ] Его решетчатая форма также позволяет ему содержать животных, таких как креветки, оставаясь при этом укорененными в земле.
Было обнаружено, что их своеобразные скелетные мотивы оказывают важное гидродинамическое воздействие как на уменьшение сопротивления, испытываемого губкой, так и на обеспечение последовательных вихревых движений внутри полости тела, что, возможно, способствует избирательному фильтрующему питанию и половому размножению. [ 7 ] В исследовании, проведенном итальянским исследователем, трехмерная модель Цветочной корзины Венеры использовалась для моделирования потока молекул воды в ее решетку и из нее. Исследователи обнаружили, что, уменьшая сопротивление губки, она также создает внутри губки мельчайшие вихри, которые облегчают смешивание ее сперматозоидов и яйцеклеток; кроме того, это делает кормление креветок, живущих внутри решетки, более эффективным. [ 7 ]
E. aspergillum отличается наличием закрепительных базалий с шестью зубцами и диактинов. [ 8 ]
Скелет этих губок среди других биоматериалов также содержит наночастицы кремнезема. [ 5 ]
Воспроизведение
[ редактировать ]Как сказано во введении, о размножении мало что известно. Сперматозоиды были обнаружены в одном образце E. aspergillum в соединительной ткани и были описаны как агрегированные скопления внутри очень тонких нитевидных придатков. [ 9 ] Это способствовало бы представлению о гермафродитности этого вида. Хотя эти губки сидячие, сперма может переноситься током, а яйцеклетки, сохранившиеся в другом организме, могут быть оплодотворены. [ 10 ] Также предполагается, что этот вид размножается половым путем, о чем можно судить по наличию у них «паттернов внутренней рециркуляции». [ 11 ]
Мутуалистические отношения
[ редактировать ]губках часто обитают В креветки из стеклянной губки , обычно это размножающаяся пара, которые обычно не могут покинуть решетку губки из-за своего размера. Следовательно, они живут внутри и вокруг этих губок, где креветки поддерживают мутуалистические отношения с губкой, пока не умрут. Креветки живут и спариваются в укрытии, которое обеспечивает губка, а взамен они также очищают губку изнутри. Возможно, это повлияло на принятие губки как символа бессмертной любви в Японии , где скелеты этих губок преподносятся в качестве свадебных подарков. [ 12 ] [ 13 ] [ 6 ] [ 14 ]
Экология
[ редактировать ]Хотя об экологии этих губок мало что известно, больше исследований было проведено по ее классу — губкам Hexactinellid. Гексатинеллиды в Тихом океане образуют рифы на морском дне, многие из которых сейчас вымерли, но процветали в юрский период. Роль, которую они играют в экологии, может быть связана с их питанием планктоном в глубоком море, который производит углерод в их среде обитания. [ 15 ] Помимо этого, они могут содержать множество животных, обитающих на морском дне, включая креветок, упомянутых в предыдущих разделах.
Роль экосистемы/Другие факты
[ редактировать ]В исследовании, проведенном с использованием различных стеклянных губок, было отмечено, что из Цветочной корзины Венеры трудно извлечь какую-либо дополнительную информацию из-за того, насколько она недоступна. Однако при контакте со щелочами эти губки проявили высокую устойчивость, что привело исследователей к мысли, что они потенциально содержат биоматериалы, такие как хитин, которые могут служить структурным компонентом этого вида. Это исследование предполагает, что, поскольку E. aspergillum и подобные виды являются природными композитами, содержащими ценные биоматериалы, они могут иметь важное значение в биомедицине и будущей биотехнологии. [ 5 ]
Антропоморфные приложения
[ редактировать ]
Стекловидные волокна длиной 5–20 сантиметров (2–8 дюймов), которыми губка прикрепляется ко дну океана, и тонкие, как человеческий волос, представляют интерес для исследователей волоконной оптики . [ 2 ] [ 16 ] Губка извлекает кремниевую кислоту из морской воды и превращает ее в кремнезем , а затем формирует из него сложный скелет из стеклянных волокон. Другие губки, такие как оранжевая губка-дождевик ( Tethya aurantium ), также могут биологически производить стекло. Современный процесс производства оптических волокон требует высоких температур и приводит к хрупкому волокну. Низкотемпературный процесс создания и расположения таких волокон, вдохновленный губками, может обеспечить больший контроль над оптическими свойствами волокон. Эти наноструктуры также потенциально полезны для создания более эффективных и недорогих солнечных элементов. Кроме того, его скелетная структура вдохновила на создание нового типа структурной решетки с более высоким соотношением прочности и веса, чем другие квадратные решетки с диагональным усилением, используемые в инженерных целях. [ 6 ] [ 17 ]
Эти губчатые скелеты имеют сложную геометрическую конфигурацию, жесткость которых тщательно изучалась, предел текучести и минимальное распространение трещин. Алюминиевая трубка (алюминий и стекло имеют одинаковый модуль упругости ) равной длины, эффективной толщины и радиуса, но равномерно распределенная, имеет жесткость, составляющую 1/100 жесткости. [ 18 ]
Помимо этих замечательных структурных свойств, Falcucci et al. обнаружили, что их своеобразные скелетные мотивы оказывают важное гидродинамическое воздействие как на уменьшение сопротивления, испытываемого губкой, так и на обеспечение последовательных вихревых движений внутри полости тела, возможно, способствующих избирательному фильтрующему питанию и половому размножению. [ 7 ] [ 11 ]
Работа Рао по биомимикрии в архитектуре описывает архитектурное вдохновение, почерпнутое из структуры Цветочной корзины Венеры, особенно в связи с Нормана Фостера дизайном башни Корнишона в Лондоне . [ 19 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Стеклянные губки сделаны из стекла? : Факты исследования океана: Управление по исследованию и исследованию океана NOAA» . Oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Кибл, Стивен (4 апреля 2022 г.). «Глубоководная стеклянная губка» . Австралийский музей .
- ^ «Тайны цветочной корзины Венеры» (PDF) .
- ^ Перейти обратно: а б с Соарес, Бо Маккензи. «Эуплектелла аспергиллум» . Сеть разнообразия животных .
- ^ Перейти обратно: а б с Эрлих, Герман (2007). «Губки как природные композиты: от биомиметического потенциала к разработке новых биоматериалов» . Исследования Porifera: биоразнообразие, инновации и устойчивость .
- ^ Перейти обратно: а б с Ренкен, Елена (11 января 2021 г.). «Загадочная сила стеклянного скелета морской губки» . Журнал Кванта . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Фалькуччи, Джакомо; Возлюбленный, Джордж; Фанелли, Пьерлуиджи; Крастев, Веселин К.; Полверино, Джованни; Порфири, Маурицио; Суччи, Сауро (21 июля 2021 г.). «Моделирование экстремальных потоков раскрывает скелетные адаптации глубоководных губок» . Природы . 595 (7868): 537–541. arXiv : 2305.10901 . дои : 10.1038/s41586-021-03658-1 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 34290424 . S2CID 236176161 .
- ^ Лейс, СП; Маки, ГО; Райсвиг, HM (01 января 2007 г.), Биология стеклянных губок , Достижения в морской биологии, том. 52, Academic Press, стр. 1–145, номер документа : 10.1016/s0065-2881(06)52001-2 , ISBN. 9780123737182 , PMID 17298890 , получено 5 декабря 2022 г.
- ^ Шульце, Франц Эйльхард (1880). «XXIV. О строении и расположении мягких частей Euplectella aspergillum» . Труды Королевского общества Эдинбурга . 29 (2): 661–673. дои : 10.1017/S0080456800026181 . ISSN 0080-4568 . S2CID 88186210 .
- ^ В., РБ; Байер, FM; Овре, HB (апрель 1968 г.). «Свободноживущие низшие беспозвоночные» . Труды Американского микроскопического общества . 87 (2): 273. дои : 10.2307/3224459 . JSTOR 3224459 .
- ^ Перейти обратно: а б Фалькуччи, Джакомо; Возлюбленный, Джордж; Фанелли, Пьерлуиджи; Крастев, Веселин К.; Полверино, Джованни; Порфири, Маурицио; Суччи, Сауро (22 июля 2021 г.). «Моделирование экстремальных потоков раскрывает скелетные адаптации глубоководных губок» . Природы . 595 (7868): 537–541. arXiv : 2305.10901 . дои : 10.1038/s41586-021-03658-1 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 34290424 . S2CID 236176161 .
- ^ «Глубоководная история любви» . Океанический институт Шмидта . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ «Зверь недели: цветочные корзинки Венеры Euplectellidae» . НИВА . 06.11.2014 . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ Шепф, Верена; Росс, Клэр. «Глубоководная история любви» . Океанический институт Шмидта .
- ^ Чу, Jwf; Лейс, Сп (04 ноября 2010 г.). «Картирование структуры сообщества трех стеклянных губчатых рифов (Porifera, Hexactinellida) в высоком разрешении» . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 417 : 97–113. дои : 10.3354/meps08794 . ISSN 0171-8630 .
- ↑ Макколл, Уильям (20 августа 2003 г.). «Стеклянная губка имеет лучшую волоконную оптику, чем искусственная»
- ^ Фернандес, Матеус К.; Айзенберг, Джоанна; Уивер, Джеймс К.; Бертольди, Катя (21 сентября 2020 г.). «Механически прочные решетки, вдохновленные глубоководными стеклянными губками» . Природные материалы . 20 (2): 237–241. дои : 10.1038/s41563-020-0798-1 . ISSN 1476-4660 . ПМИД 32958878 . S2CID 221824575 .
- ^ «Чему нас учит природа о работе под давлением — ZBglobal» . www.zbglobal.com . Проверено 11 апреля 2022 г.
- ^ Рао, Раджшехар (2014). «Биомимикрия в архитектуре» (PDF) . Международный журнал перспективных исследований в области гражданского, структурного, экологического и инфраструктурного проектирования и развития . 1 : 101–107 – через ISRJournals and Publications.
