Глубоководный гигантизм

В зоологии или глубоководный гигантизм абиссальный гигантизм — это тенденция видов глубоководных животных быть крупнее своих мелководных родственников в широком таксономическом диапазоне. Предлагаемые объяснения этого типа гигантизма включают необходимую адаптацию к более низкой температуре, нехватке пищи, снижению давления хищников и увеличению концентрации растворенного кислорода в глубоком море . Суровые условия и негостеприимность подводной среды в целом, а также труднодоступность абиссальной зоны для большинства рукотворных подводных аппаратов затрудняют изучение этой темы.

Таксономический диапазон

Среди морских ракообразных тенденция к увеличению размеров с глубиной наблюдается у мизид , эвфаузиид , десятиногих , изопод и амфипод . ^[1]^[2] К нечленистоногим, у которых наблюдался глубоководный гигантизм, относятся головоногие моллюски , книдарии и угри из отряда Anguilliformes . ^[3]

Другие [животные] достигают под ними гигантских размеров. Эту последнюю особенность проявляют особенно некоторые ракообразные, но не все ракообразные, поскольку ракообразные формы, обитающие в глубоком море, имеют обычные размеры. гигантском пикногониде Я уже упоминал об выкопанном нами [морском пауке]. Луи Агассис вытащил гигантский изопод длиной 11 дюймов (28 сантиметров). Мы также выловили гигантского остракода . На протяжении более 125 лет учёные размышляли над чрезвычайными размерами Bathynomus giganteus . – Генри Ноттидж Мозли , 1880 г. ^[4]

Известные организмы, демонстрирующие глубоководный гигантизм, включают большую красную медузу , ^[5] Стигомедуза Медуза , гигантская изопода , ^[4] гигантский остракод , ^[4] гигантский морской паук , ^[4] гигантский амфипод , японский краб-паук , гигантская рыба-весла , глубоководный скат , семирукий осьминог , ^[6] и ряд видов кальмаров: колоссальный кальмар (до 14 м в длину), ^[7] гигантский кальмар (до 12 м), ^[7] Megalocranchia fisheri , крепкий косолапый кальмар , кальмар-осьминог Дана , кальмар какаду , гигантский бородавчатый кальмар и большеперые кальмары рода Magnapinna .

Глубоководный гигантизм обычно не наблюдается в мейофауне (организмах, проходящих через сетку 1 мм), которые фактически демонстрируют обратную тенденцию уменьшения размеров с глубиной. ^[8]

Пояснения

Более низкая температура

У ракообразных было высказано предположение, что объяснение увеличения размера с глубиной аналогично объяснению увеличения размера с широтой ( правило Бергмана ): обе тенденции связаны с увеличением размера с понижением температуры. ^[1] Тенденция к широте наблюдалась в некоторых из одних и тех же групп как при сравнении родственных видов, так и внутри широко распространенных видов. ^[1] Считается, что снижение температуры приводит к увеличению размера клеток и увеличению продолжительности жизни (последнее также связано с задержкой полового созревания). ^[8]), и то и другое приводит к увеличению максимальных размеров тела (для ракообразных характерен продолжительный рост на протяжении всей жизни). ^[1] В арктических и антарктических морях, где наблюдается пониженный вертикальный градиент температуры, также наблюдается снижение тенденции к увеличению размеров тела с глубиной, что свидетельствует о том, что гидростатическое давление не является важным параметром. ^[1]

Похоже, что температура не играет такой же роли в влиянии на размер гигантских трубчатых червей. Riftia pachyptila , обитающая в сообществах гидротермальных жерл при температуре окружающей среды 2–30 ° C, ^[9] достигает длины 2,7 м, что сравнимо с длиной Lamellibrachia luymesi , обитающей в холодных просачиваниях . Однако первые имеют быстрые темпы роста и короткую продолжительность жизни — около 2 лет. ^[10] в то время как последний растет медленно и может жить более 250 лет. ^[11]

Дефицит продовольствия

Нехватка пищи на глубинах более 400 м также считается фактором, поскольку больший размер тела может улучшить способность добывать корм для широко разбросанных ресурсов. ^[8] У организмов с планктонными яйцами или личинками еще одно возможное преимущество состоит в том, что более крупное потомство с большими первоначальными запасами пищи может перемещаться на большие расстояния. ^[8] В качестве примера адаптации к этой ситуации можно привести гигантские изоподы, которые наедаются пищей, когда она доступна, раздувая свои тела до такой степени, что это ставит под угрозу способность передвигаться; ^[12] они также могут прожить 5 лет без еды в неволе. ^[13]^[14]

Согласно закону Клейбера , ^[15] чем крупнее становится животное, тем эффективнее становится его метаболизм; животного т. е. базальный уровень метаболизма масштабируется примерно до ¾ степени его массы. В условиях ограниченности запасов продовольствия это может дать дополнительную выгоду крупным размерам.

Снижение давления хищников

Дополнительным возможным влиянием является снижение давления хищников на более глубоких водах. ^[16] Изучение брахиопод показало, что на больших глубинах хищничество встречается почти на порядок реже, чем на мелководье. ^[16]

Увеличение растворенного кислорода

Считается, что уровень растворенного кислорода также играет роль в возникновении глубоководного гигантизма. Исследование донных ракообразных -амфипод, проведенное в 1999 году , показало, что максимальный потенциальный размер организма напрямую коррелирует с повышенным уровнем растворенного кислорода в более глубоких водах. ^[17] Известно, что растворимость растворенного кислорода в океанах увеличивается с глубиной из-за увеличения давления, снижения уровня солености и температуры. ^[17]

Предлагаемая теория, лежащая в основе этой тенденции, заключается в том, что глубоководный гигантизм может быть адаптивной чертой для борьбы с удушьем в океанских водах. ^[18] Более крупные организмы способны поглощать больше растворенного кислорода в океане, обеспечивая достаточное дыхание. Однако такое повышенное поглощение кислорода сопряжено с риском токсического отравления, когда уровень кислорода в организме может быть настолько высоким, что он становится вредным и ядовитым. ^[18]

Галерея

Гигантский изопод ( Bathynomus giganteus ) может достигать 0,76 м (2 фута 6 дюймов) в длину.
Японский краб-паук, ширина вытянутых ног которого составляла 3,7 м (12 футов).
Крепкий косолапый кальмар , длина мантии которого достигает 2 м (6 футов 7 дюймов), пойман у берегов Аляски .
7-метровая (23 фута) рыба-весла , выброшенная на берег тренировочной базы морских котиков в Калифорнии .
Морской паук Colossendeis colossea , выставленный в Смитсоновском институте .
Медуза Stygiomedusa , длина которой может достигать 10 м (33 фута).
Глубоководный скат , размеры которого могут достигать 2,7 × 1,5 м (8 футов 10 дюймов × 4 футов 11 дюймов).

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Тимофеев, С.Ф. (2001). «Принцип Бергмана и глубоководный гигантизм морских ракообразных». Биологический вестник Российской академии наук . 28 (6): 646–650. дои : 10.1023/A:1012336823275 . S2CID 28016098 .
^ К., Макклейн; М., Рекс (1 октября 2001 г.). «Взаимосвязь между концентрацией растворенного кислорода и максимальным размером глубоководных брюхоногих моллюсков: применение квантильной регрессии» . Морская биология . 139 (4): 681–685. Бибкод : 2001MarBi.139..681C . дои : 10.1007/s002270100617 . ISSN 0025-3162 . S2CID 83747571 .
^ Хэнкс, Мика. «Глубоководный гигантизм: любопытные случаи загадочных гигантских угрей» . Таинственная Вселенная . Проверено 5 мая 2019 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Макклейн, Крейг (14 января 2015 г.). «Почему гигантский изопод не больше?» . Глубоководные новости . Проверено 1 марта 2018 г.
^ Смитсоновский институт океанов. «Большая красная медуза» . Смитсоновский институт океанов . Проверено 5 мая 2019 г.
^ Ховинг, HJT; Хэддок, SHD (27 марта 2017 г.). «Гигантский глубоководный осьминог Haliphron atlanticus питается студенистой фауной» . Научные отчеты . 7 : 44952. Бибкод : 2017NatSR...744952H . дои : 10.1038/srep44952 . ПМК 5366804 . ПМИД 28344325 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Андертон, Джим (22 февраля 2007 г.). «Удивительный экземпляр крупнейшего в мире кальмара из Новой Зеландии» . Правительство Новой Зеландии. Архивировано из оригинала 23 мая 2010 года.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Гад, Г. (2005). «Гигантские личинки Хиггинса с педогенетическим размножением из глубокого моря Ангольского бассейна? Доказательства нового жизненного цикла и глубинного гигантизма у Loricifera?». Разнообразие и эволюция организмов . 5 : 59–75. дои : 10.1016/j.ode.2004.10.005 .
^ Брайт, М.; Лалье, Ф.Х. (2010). Биология вестиментиферовых трубчатых червей (PDF) . Океанография и морская биология - ежегодный обзор. Том. 48. Тейлор и Фрэнсис . стр. 213–266. дои : 10.1201/ebk1439821169 . ISBN 978-1-4398-2116-9 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2013 года . Проверено 30 октября 2013 г.
^ Лутц, РА; Шанк, ТМ; Форнари, диджей; Хэймон, РМ; Лилли, доктор медицины; Фон Дамм, КЛ; Дебрюйер, Д. (1994). «Быстрый рост глубоководных жерл». Природа . 371 (6499): 663. Бибкод : 1994Natur.371..663L . дои : 10.1038/371663a0 . S2CID 4357672 .
^ Макдональд, Ян Р. (2002). «Стабильность и изменения в хемосинтетических сообществах Мексиканского залива» (PDF) . ММС . Архивировано из оригинала (PDF) 1 февраля 2017 года . Проверено 30 октября 2013 г.
^ Брионес-Фурзан, Патрисия; Лозано-Альварес, Генри (1991). «Аспекты биологии гигантского изопода Bathynomus giganteus А. Милна Эдвардса, 1879 (Flabellifera: Cirolanidae), у полуострова Юкатан» . Журнал биологии ракообразных . 11 (3): 375–385. дои : 10.2307/1548464 . JSTOR 1548464 .
^ Галлахер, Джек (26 февраля 2013 г.). «Глубоководная изопода Аквариума не ела уже более четырех лет» . Джапан Таймс . Проверено 21 мая 2013 г.
^ «Я не буду есть, ты меня не заставишь! (И они не смогли)» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР. 22 февраля 2014 года . Проверено 23 февраля 2014 г.
^ Кляйбер, М. (1947). «Размер тела и скорость метаболизма». Физиологические обзоры . 27 (4): 511–541. дои : 10.1152/physrev.1947.27.4.511 . ПМИД 20267758 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Харпер, Эм . Пек, Л.С. (2016). «Градиенты широты и глубины давления морских хищников» . Глобальная экология и биогеография . 25 (6): 670–678. Бибкод : 2016GloEB..25..670H . дои : 10.1111/geb.12444 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Шапель, Готье; Пек, Ллойд С. (1999). «Полярный гигантизм, продиктованный наличием кислорода» . Природа . 399 (6732): 114–115. Бибкод : 1999Natur.399..114C . дои : 10.1038/20099 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4308425 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Верберк, Wilco CEP; Аткинсон, Дэвид (2013). «Почему полярный гигантизм и палеозойский гигантизм не эквивалентны: влияние кислорода и температуры на размеры тела эктотермных животных» . Функциональная экология . 27 (6): 1275–1285. Бибкод : 2013FuEco..27.1275V . дои : 10.1111/1365-2435.12152 . hdl : 2066/123399 . ISSN 0269-8463 . JSTOR 24033996 . S2CID 5636563 .

Внешние ссылки

Science Daily: Карлики и гиганты в морских глубинах

[Timofeev-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Тимофеев, С.Ф. (2001). «Принцип Бергмана и глубоководный гигантизм морских ракообразных». Биологический вестник Российской академии наук . 28 (6): 646–650. дои : 10.1023/A:1012336823275 . S2CID 28016098 .

[2] К., Макклейн; М., Рекс (1 октября 2001 г.). «Взаимосвязь между концентрацией растворенного кислорода и максимальным размером глубоководных брюхоногих моллюсков: применение квантильной регрессии» . Морская биология . 139 (4): 681–685. Бибкод : 2001MarBi.139..681C . дои : 10.1007/s002270100617 . ISSN 0025-3162 . S2CID 83747571 .

[MysteriousUniverse-3] Хэнкс, Мика. «Глубоководный гигантизм: любопытные случаи загадочных гигантских угрей» . Таинственная Вселенная . Проверено 5 мая 2019 г.

[DeepSeaNews-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Макклейн, Крейг (14 января 2015 г.). «Почему гигантский изопод не больше?» . Глубоководные новости . Проверено 1 марта 2018 г.

[SmithsonianOceans-5] Смитсоновский институт океанов. «Большая красная медуза» . Смитсоновский институт океанов . Проверено 5 мая 2019 г.

[Hoving2017-6] Ховинг, HJT; Хэддок, SHD (27 марта 2017 г.). «Гигантский глубоководный осьминог Haliphron atlanticus питается студенистой фауной» . Научные отчеты . 7 : 44952. Бибкод : 2017NatSR...744952H . дои : 10.1038/srep44952 . ПМК 5366804 . ПМИД 28344325 .

[Anderton-7] Перейти обратно: ^а ^б Андертон, Джим (22 февраля 2007 г.). «Удивительный экземпляр крупнейшего в мире кальмара из Новой Зеландии» . Правительство Новой Зеландии. Архивировано из оригинала 23 мая 2010 года.

[Gad2005-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Гад, Г. (2005). «Гигантские личинки Хиггинса с педогенетическим размножением из глубокого моря Ангольского бассейна? Доказательства нового жизненного цикла и глубинного гигантизма у Loricifera?». Разнообразие и эволюция организмов . 5 : 59–75. дои : 10.1016/j.ode.2004.10.005 .

[Bright2008-9] Брайт, М.; Лалье, Ф.Х. (2010). Биология вестиментиферовых трубчатых червей (PDF) . Океанография и морская биология - ежегодный обзор. Том. 48. Тейлор и Фрэнсис . стр. 213–266. дои : 10.1201/ebk1439821169 . ISBN 978-1-4398-2116-9 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2013 года . Проверено 30 октября 2013 г.

[Lutz1994-10] Лутц, РА; Шанк, ТМ; Форнари, диджей; Хэймон, РМ; Лилли, доктор медицины; Фон Дамм, КЛ; Дебрюйер, Д. (1994). «Быстрый рост глубоководных жерл». Природа . 371 (6499): 663. Бибкод : 1994Natur.371..663L . дои : 10.1038/371663a0 . S2CID 4357672 .

[MacDonald2002-11] Макдональд, Ян Р. (2002). «Стабильность и изменения в хемосинтетических сообществах Мексиканского залива» (PDF) . ММС . Архивировано из оригинала (PDF) 1 февраля 2017 года . Проверено 30 октября 2013 г.

[briones-12] Брионес-Фурзан, Патрисия; Лозано-Альварес, Генри (1991). «Аспекты биологии гигантского изопода Bathynomus giganteus А. Милна Эдвардса, 1879 (Flabellifera: Cirolanidae), у полуострова Юкатан» . Журнал биологии ракообразных . 11 (3): 375–385. дои : 10.2307/1548464 . JSTOR 1548464 .

[13] Галлахер, Джек (26 февраля 2013 г.). «Глубоководная изопода Аквариума не ела уже более четырех лет» . Джапан Таймс . Проверено 21 мая 2013 г.

[ISOPODNO1DEAD-14] «Я не буду есть, ты меня не заставишь! (И они не смогли)» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР. 22 февраля 2014 года . Проверено 23 февраля 2014 г.

[Kleiber1947-15] Кляйбер, М. (1947). «Размер тела и скорость метаболизма». Физиологические обзоры . 27 (4): 511–541. дои : 10.1152/physrev.1947.27.4.511 . ПМИД 20267758 .

[Harper2016-16] Перейти обратно: ^а ^б Харпер, Эм . Пек, Л.С. (2016). «Градиенты широты и глубины давления морских хищников» . Глобальная экология и биогеография . 25 (6): 670–678. Бибкод : 2016GloEB..25..670H . дои : 10.1111/geb.12444 .

[:0-17] Перейти обратно: ^а ^б Шапель, Готье; Пек, Ллойд С. (1999). «Полярный гигантизм, продиктованный наличием кислорода» . Природа . 399 (6732): 114–115. Бибкод : 1999Natur.399..114C . дои : 10.1038/20099 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4308425 .

[:1-18] Перейти обратно: ^а ^б Верберк, Wilco CEP; Аткинсон, Дэвид (2013). «Почему полярный гигантизм и палеозойский гигантизм не эквивалентны: влияние кислорода и температуры на размеры тела эктотермных животных» . Функциональная экология . 27 (6): 1275–1285. Бибкод : 2013FuEco..27.1275V . дои : 10.1111/1365-2435.12152 . hdl : 2066/123399 . ISSN 0269-8463 . JSTOR 24033996 . S2CID 5636563 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

v т и Биологические правила
Правила	Правило Аллена. Более короткие придатки в более холодном климате. Правило Бейтсона Дополнительные конечности отражают своих соседей Правило Бергмана. Большие тела в более холодном климате. Правило Коупа: со временем тела становятся больше. Глубоководный гигантизм. Более крупные тела глубоководных животных. Закон Долло. Утрата сложных признаков необратима. Правило Эйхлера Паразиты изменяются вместе со своими хозяевами. Правило Эмери Социальные паразиты насекомых часто принадлежат к тому же роду, что и их хозяева. Правило Фаренгольца Филогении хозяина и паразита становятся конгруэнтными. Правило Фостера ( островной гигантизм , островная карликовость ) Мелкие виды становятся крупнее, крупные виды уменьшаются после колонизации островов. Закон Гаузе Полные конкуренты не могут сосуществовать Правило Глогера. Более светлая окраска в более холодном и сухом климате. Правило Холдейна. Гибридные полы, которые отсутствуют, редки или бесплодны, являются гетерогамными. Правило Харрисона. Паразиты различаются по размеру со своими хозяевами. Правило Гамильтона Частота генов увеличивается, когда родство реципиента с действующим лицом увеличивает выгоду для реципиента, превышающую репродуктивные затраты для действующего лица Закон Клейбера Скорость обмена веществ у животных уменьшается с увеличением их размеров. Правило прогрессии Хеннига . В кладистике наиболее примитивные виды встречаются в самой ранней, центральной части ареала группы. Принцип Джармана – Белла. Корреляция между размером животного и качеством его рациона; более крупные животные могут потреблять менее качественную пищу Правило Джордана Обратная зависимость между температурой воды и ее отсутствием. плавниковых лучей, позвонков Принцип Лэка: Птицы откладывают ровно столько яиц, сколько могут обеспечить пищей Правило Рапопорта. Широтный диапазон увеличивается с широтой. Правило Ренша. Половой диморфизм размеров увеличивается с размером, когда самцы крупнее, и уменьшается с размером, когда самки крупнее. Правило Розы. Группы эволюционируют от вариаций признаков у примитивных видов к фиксированному состоянию признаков у продвинутых видов. Закон Шмальгаузена. Популяция, находящаяся на пределе толерантности в одном аспекте, уязвима к небольшим различиям в любом другом аспекте. Правило Торсона Количество яиц донных морских беспозвоночных уменьшается с широтой. Закон Ван Валена Вероятность вымирания группы постоянна во времени. Законы фон Бэра Эмбрионы начинаются с общей формы и развиваются во все более специализированные формы. Закон Уиллистона Число частей организма сокращается и они специализированы по функциям.
Связанный	Контрградиентная вариация , когда генетика противостоит окружающей среде как фактору. Гигантотермия Крупным экзотермным животным легче поддерживать постоянную температуру тела.