ساختن تله دهانی بهتر

تا به حال همه ما آنها را دیده ایم: آن تصاویر شگفت انگیز و آهسته از کوسه های سفید که در سطح زمین تغذیه می شوند. آرواره های باز کوسه سفید بزرگ به تصویری قدرتمند از دنیای مدرن تبدیل شده است. سلولوئید تصویر سفید بزرگ را محبوب و بزرگ نمایی کرده است، که مظهر شکارچی و کهن الگوی کوسه است. اما این تصور رایج در مورد تنوع کوسه ها و پسرعموهای «پنکیک» آنها، اسکیت ها، ریه ها، ماهی های اره ای و کوسه های گیتار عدالت را رعایت نمی کند. این ماهیان غضروفی که در مجموع آنها را elasmobranch (به معنی آبشش بند) می نامند، گروه بسیار متنوعی از مهره داران دریایی هستند که طیف شگفت انگیزی از اشکال و سبک زندگی را در بر می گیرند.

شواهد فسیلی نشان می دهد که شاخه های الاسمو عمدتاً از ابتدا و در طول دوران تکاملی طولانی خود، از دوران پالئوزوئیک میانی حدود 425 میلیون سال پیش تا کنون، درنده بوده اند. در طول این بازه زمانی عظیم، آنها تحت چندین تشعشعات تطبیقی بزرگ قرار گرفته اند - از جمله برخی تغییرات واقعاً عجیب و غریب با طراحی کوسه ها - و حداقل از هشت انقراض دسته جمعی جان سالم به در برده اند که بسیاری از انواع دیگر موجودات انجام نداده اند. جدیدترین تشعشعات elasmobranch با تشعشعات پستاندارانی که در نهایت خودمان تولید کردند، مصادف شد. بنابراین، شاخه های الاسمو مدرن، تقطیر میلیون ها سال آزمایش در مورد چگونگی ساخت یک شکارچی هستند. آنها یک شکل اساسی زندگی هستند که با ویژگی های ساختاری، فیزیولوژیکی و رفتاری بسیار زیبا و بسیار تکامل یافته متحد شده اند. در حالی که غیرقابل انکار باستانی است، هیچ چیز ابتدایی در مورد کوسه ها و پرتوهای امروزی وجود ندارد.

اکثریت قریب به اتفاق کوسه ها و پرتوهای زنده درنده هستند. از حدود 1100 گونه از الاسموبرانچ های موجود ، تنها 13 (1. 2 ٪) - کوسه سبد (Cetorhinus maximus) ، کوسه مگاموث (مگاچاسما Pelagios) ، کوسه نهنگ (Typeus Rhincodon) ، Manta Ray (Manta Birostris) و در حدود 9 گونه از اشعه شیطان. این سیزده گونه از Elasmobranch فیلتر به ویژه از نزدیک مرتبط نیستند ، که نشان دهنده چهار سلسله تکاملی جداگانه است. آنچه باعث تغییر در فیلتر تغذیه به خصوص جذاب می شود این است که هر چهار سلسله در همان زمان ، بین 60 تا 30 میلیون سال پیش در دوره سنوزوئیک ، تغییر را انجام دادند. سی میلیون سال ممکن است از نظر وام مسکن بسیار طولانی به نظر برسد ، اما این تنها 7 ٪ از کل دوره ای که الاسموبرانچ وجود داشته است را نشان می دهد. چه فشارهای زیست محیطی این تغییر رژیم غذایی عمیق را به خود اختصاص داده است؟چگونه این حیوانات برای یک حالت زندگی فیلتر اصلاح شده اند؟و با توجه به موفقیت طولانی مدت گروه ها به عنوان شکارچیان ، چرا آنها این کار را کرده اند؟

از Stingrays درنده ، مونته ریخته شده از فیلتر (Manta Birosris) با بال های شاخه ای با ظرافت شکل و با شکوه که با آن "از طریق اقیانوس پرواز می کند" برخوردار است. این گونه از لوب های سفالی شبیه دست و پا گیر خود برای کمک به آب دریای بادکنک بیل پلانکتون در دهان خود استفاده می کند.

عکس � دیوید Fleetham david@davidfleetham. com ؛با مجوز بخشنده عکاس استفاده می شود.

مکانیسم های تغذیه فیلتر Elasmobranch را می توان به راحتی به دو دسته تقسیم کرد: 1) شن کش آبشش اصلاح شده و 2) توسعه اسفنجی میله های آبشش. فیلترهای دسته اول نسبتاً درشت هستند و از دنتیکول های پوستی اصلاح شده (فلس های پلاکوئید) تشکیل شده اند و در دو گونه آب سرد، کوسه های معتدل Basking و کوسه Megamouth در اعماق دریا یافت می شوند. شن کش های آبشش کوسه باکینگ شبیه پرز هستند، در یک نمونه متوسط 30 فوتی (9 متری) طولی حدود 3 اینچ (7. 5 سانتی متر) دارند و تعداد آنها حدود 10 در هر اینچ (4 در سانتی متر) میله آبشش است. در مقابل، شن کش های آبشش Megamouth پاپیلوزی ("شبیه انگشت") با هسته غضروفی اسفنجی هستند که در چهار ردیف در امتداد هر نوار آبشش قرار گرفته اند و در حدود 4 تا 6 اینچ (10 تا 15 سانتی متر) طول در یک 15 فوت (4. 5) چیده شده اند.- متر) نمونه. فیلترهای دسته دوم ریزتر هستند و از بافت اسفنجی قهوه ای مایل به صورتی تشکیل شده اند که در صفحات صاف و افقی قرار گرفته اند که «شکاف ها» را بین میله های آبشش پر می کنند. این دسته از فیلترها در کوسه نهنگ و مانتا و اشعه شیطان یافت می شوند که عمدتاً در دریاهای گرمسیری تا معتدل با زیست توده پلانکتون نسبتاً نازک زندگی می کنند. کوسه های باکینگ، مگاموت، کوسه نهنگ، مانتا و اشعه شیطان هر کدام دارای ساختارهای تغذیه جانبی متفاوتی هستند که با رفتارهای تغذیه ای متفاوت مرتبط هستند.

Basking Shark یک فیلتر تغذیه کننده غیرفعال است که به تهویه ram-jet متکی است تا آب حاوی پلانکتون را از طریق حلق خود و آبشش ها خارج کند. رژیم غذایی کوسه های باکینگ تقریباً به طور کامل از یک جنس منفرد از غلاف (کالانوس)، با تعداد زیادی تخم ماهی و کرم های تیر تشکیل شده است. این ویژگی طعمه نشان می دهد که سیستم تصفیه آبشش شن کش کوسه Basking ممکن است به آن سادگی که به نظر می رسد نباشد. حدود 1500 تن (1360 تن) آب در ساعت از شکاف های آبشش غول پیکر کوسه Basking عبور می کند. به طور دوره ای (هر دو تا سه دقیقه یا بیشتر)، یک کوسه ی تغذیه کننده آبشش های خود را به شدت تکان می دهد، احتمالاً برای بلعیدن غذای پلانکتون انباشته شده توسط شن کش های آبشش. در طول بهار و تابستان، طعمه های پلانکتونیک کوسه باکینگ به وفور یافت می شود، اما حتی در مساعدترین شرایط، این کوسه باید سخت کار کند تا بتواند امرار معاش کند. محاسبه شده است که یک کوسه 22 فوتی (6. 7 متری) به حدود 663 کالری در ساعت نیاز دارد تا بدن عظیم خود را در آب به حرکت درآورد. زمانی که ذخایر پلانکتون در اوایل زمستان کاهش می یابد، کوسه های خاردار معمولاً می توانند تنها 2 پوند غلاف در حدود 410 کالری در ساعت مصرف کنند. بنابراین در فصل زمستان، یک کوسه بالگرد انرژی بیشتری در شنا مصرف می کند که می تواند از غذای خود دریافت کند. از آنجایی که بسیاری از کوسه ها در زمستان بدون شن کش های آبشش صید شده اند، پیشنهاد شده است که وقتی غلظت پلانکتون ها به زیر سطح غذا می رسد، کوسه های آبشش را رها می کند و تا زمانی که غلظت پلانکتون ها دوباره در بهار افزایش می یابد، به تغذیه پایین می رود یا به خواب زمستانی می رود. اگر این حقیقت داشته باشد، ریزش فصلی شن کش های آبشش توسط کوسه های باکینگ تنها نمونه شناخته شده از پوست اندازی سالانه در ماهی ها خواهد بود.

از آنجا که بیشتر پلانکتون در نزدیکی سطح یافت می شود ، کوسه Mesopelagic Megamouth در دستیابی به اندازه کافی برای خوردن غذا با چالش های جدی روبرو است. مگاموت به دلیل زیستگاه فقیر مغذی در اعماق دریا ، دارای عضلات قارچ و یک اسکلت کمتری است که آن را به یک شناگر نسبتاً ضعیف تبدیل می کند. فک های بزرگ و وان و قوس های پشتیبان بسیار متحرک هستند ، و نشان می دهد که مگاموت با گسترش حلق آن و مکیدن طعمه در دهان خود تغذیه می کند. این خلاء حلق ممکن است با بالا بردن همزمان باسیلال عظیم و بسیار متحرک ("زبان") افزایش یابد. علاوه بر این ، مگاموث دارای دو ورق بافت گوانین است که در داخل فک فوقانی آویزان است. گمانه زنی شده است که Megamouth ممکن است بیولوژیکی باشد و به نور متکی است تا طعمه خود (میگوهای عمیق و چتر دریایی) را در محدوده فک های قابل توسعه آن فریب دهد. در صورت صحت ، این کوسه در اعماق دریا ممکن است بزرگترین ارگانیسم بیولوژیکی جهان باشد. برای اولین بار اواهو ، هاوایی را در نوامبر 1976 اسیر کرد ، مگاموث از زمان تصرف سال 1938 از یک کوئلاکانت زنده در شرق لندن ، آفریقای جنوبی ، به عنوان حیرت انگیز ترین کشف ایشتیولوژیک مورد استقبال قرار گرفت. تا به امروز ، تنها 14 نمونه مگاموت شناخته شده است (از هاوایی ، کالیفرنیا ، ژاپن ، استرالیا غربی ، برزیل ، سنگال ، اندونزی ، فیلیپین). همه اینها تا اکتبر 1990 ، هنگامی که یک کوسه مگاموت اخبار بین المللی را منتشر کرد ، بسیار دانشگاهی بود. یک نمونه 16 پا به صورت زنده در یک Driftnet Off Dana Point ، کالیفرنیا ، مجهز به دو برچسب صوتی ، به مدت دو روز منتشر و ردیابی شد. این کوسه مگاموث در طول شب در عمق حدود 50 فوت (15 متر) باقی مانده و سپس در طلوع آفتاب به 490 فوت (150 متر) فرو رفته است. بنابراین ، مانند بسیاری از موجودات دیگر در اعماق دریا ، Megamouth یک مهاجر عمودی است-به دنبال طعمه پلانکتونی خود به سمت سطح در شب و بازگشت به آب های عمیق تر قبل از طلوع آفتاب. به عبارت دیگر ، Megamouth یک مسافر است!

در حال رشد به طول حداقل 50 فوت (15 متر) ، کوسه نهنگ بزرگترین ماهی در سیاره ما است. برخلاف مگاموت ضعیف ، کوسه نهنگ دارای عضلات قدرتمند شنا ، گلو و آبشش است. کیسه های آبشش مانند زنگوله باعث می شود کوسه نهنگ به یک فیلتر فیلتر همه کاره تبدیل شود و این امکان را برای مصرف طیف گسترده ای از پوسته های پلانکتونی و حتی ماهی های کوچک و متوسط مانند ساردین ، لنگر و ماهی خال مخالی فراهم می کند. به دلیل توانایی مکیدن مواد غذایی در دهان ، کوسه نهنگ به حرکت رو به جلو برای کار با فیلترهای خود بستگی ندارد و اغلب هنگام تغذیه یک وضعیت عمودی فرض می کند. گزارش شده است که کوسه های نهنگ باعث افزایش کارآیی تغذیه عمودی توسط "حباب" به بالا و پایین در چرخه های 15 تا 20 ثانیه می شوند و در سطح مکث می کنند تا آب تحمل مواد غذایی به دهان خود هجوم آورد و از طریق صفحات آبشش اسفنجی خود فشار آورد.؛این رفتار اخیراً توسط انجمن کوستو در خارج از کوبا فیلمبرداری شده است. گزارش های بی شماری از ارتباط بین کوسه های نهنگ و ماهی های پلاجیک مدرسه ، به ویژه Skipjack و Albacore وجود دارد. این ماهی های بزرگ ممکن است در حال تغذیه ماهی های کوچکتر باشند که از همان غلظت های پلانکتون مانند کوسه های نهنگ تغذیه می شوند. استوارت اسپرینگر گزارش داد که او یک بار به نظر می رسد که چندین تن به نظر می رسد که در اتمام هر چرخه "Bobbing" به دهان یک کوسه نهنگ تغذیه کننده عمودی می روند. اگر کوسه های نهنگ در واقع ماهی های بزرگی را که در آن مکیده اند ، بلعیده اند (به طور تصادفی یا در غیر این صورت) ، باید به میزان قابل توجهی به پروتئین کوسه ها اضافه کنند!

پرتوهای فوق العاده برازنده و شیطان به تهویه رام جت متکی هستند تا بتوانند آب تحمل پلانکتون را از طریق صفحات آبشش پراکنده خود مجبور کنند. اما برخلاف کوسه های معتدل آب ، این پرتوهای گرمسیری دارای پسوندهای رو به جلو از بالهای شاخه ای به نام "باله های سفالی" هستند. این باله های انعطاف پذیر و شاخ مانند ممکن است به مانتا و پرتوهای شیطان کمتر شناخته شده در تمرکز پلانکتون و انتقال آن به دهان خود کمک کنند. باله های حلقه ای مانند بال آنها ، این پرتوهای فوق العاده را به مانور فوق العاده می دهد و این امکان را به آنها می دهد تا در اطراف طعمه های پلانکتونی خود محکم چرخانده و چرخ کنند. این امکان وجود دارد که چنین رفتارهای آکروباتیک ممکن است برای تمرکز بیشتر پلانکتون و تسهیل تغذیه باشد. پس از اتمام تغذیه ، پرتوهای مانتا می توانند باله های سفالیک را به "برشهای" با صدای هیدرودینامیکی بکشند. من دیده ام که مانتاها باله های سفالی خود را به گونه ای جمع می کنند که در خط میانی دهان ملاقات کنند ، شبیه به دستهای دست و پا زدن به شکل یک گورو خاور دور که مانترا ("مانترا پرتوهای" را می خواند) ، سپس به سرعت حرکت می کنند. متأسفانه در مورد رفتار تغذیه این پرتوهای زیبا چیزهای دیگری نیز وجود دارد.

برای تمام تنوع آنها ، elasmobranchs فیلتر شده فیلتر چندین ویژگی مشترک را به اشتراک می گذارد. سر آنها گسترده است و دهان آنها به موقعیت ترمینال اجدادی بازگردانده شده است (بیشتر کوسه های مدرن دارای فک های "زیر پا" هستند که در قسمت زیرین سر واقع شده اند). دندانها از نظر اندازه و اهمیت کاهش می یابد - هرچند که لزوماً تعداد آنها نیست: کوسه نهنگ ممکن است بیش از 27000 دندان در حدود 310 ردیف مرتب شده باشد. مکانیسم آبشش به شرح زیر است که شامل موهای الک یا صفحات فیلتر اسفنجی است. همه الاسموبرانچ های تغذیه کننده فیلتر بسیار بزرگ هستند. و برخی کاملاً غول پیکر هستند. اندازه بزرگ نه تنها خطر ابتلا به یک ارگانیسم را کاهش می دهد ، بلکه باعث افزایش راندمان شنا می شود - در صورت توزیع مواد غذایی در کل حوضه های اقیانوس ، هیچ گونه توجه ناچیزی وجود ندارد. و نکته آخر ، آن دسته از الاسموبانچ های فیلتر شده که عمدتاً بر روی پوسته های پلانکتونی طعمه می زنند ، به آنزیم های ویژه نیاز دارند تا اسکلت های کیتین را خراب کنند (کیتین یک هتروساکارید پیچیده ، شبیه به سلولز و هضم آن به همان اندازه دشوار است). اینها همه تغییرات بسیار مهم هستند. از بسیاری جهات ، این اصلاحات شبیه به نهنگ های Baleen است-که با هیچ تصادف کوچک-تقریباً همزمان با Elasmobranchs فیلتر تغذیه ظاهر می شود. چه شرایط محیطی ممکن است چنین تغییر عمده فروشی برای تغذیه فیلتر را به خود اختصاص دهد؟

شصت میلیون سال پیش سیاره ما در حال تحولات اساسی بود. هند و آفریقا از گندوانالاند جدا شده بودند ، اما آمریکای جنوبی ، قطب جنوب و استرالیا ارتباط زمینی را حفظ کردند. اقیانوس اطلس و جنوب هند هند گسترده تر شد ، در حالی که اقیانوس آرام کاهش می یابد. ورودی انرژی استوایی از خورشید در حوضه های اقیانوس محدود شد و جریانهای اقیانوسی را نسبتاً لاغر می کرد. ایجاد دریاهای جدید و کاهش اندازه دریاهای قدیمی تر الگوهای گردش اقیانوسی را مختل کرده و آب و هوای جهانی را به شدت تغییر داده است. شرایط عمومی گرم و مرطوب معمولی برای ژوراسیک و اوایل تا اواسط کرتاسه به سمت انتهای کرتاسه خنک می شود. پالئوسن این روند را ادامه داد ، اما با گرم شدن در ائوسن دنبال شد. انقراض جمعی ، که در طی آن بسیاری از انواع مختلف زندگی در یک دوره نسبتاً کوتاه از بین می روند ، تقریباً در چرخه 26 میلیون سال اتفاق می افتد. در طول انقراض کرتاسه ، 15 ٪ از خانواده های بی مهرگان دریایی (حدود 50 ٪ از گونه های موجود) درگذشتند ، از جمله دو پایه ، گاستروپود و سفالوپود. بسیاری از مهره داران آبزی نیز در این زمان درگذشت ، از جمله خانواده های بی شماری از ماهی های استخوانی و خزندگان دریایی. این "جارو دور" توسط "انفجار پس از کرتاسه" از تنوع دنبال شد. دیاتومهای پلانکتونی تحت تابش عمده قرار گرفتند ، در حالی که کوپپودها ، دینوفلاژلاتها و کوکولیتها قوی بودند. مرجان های صخره ای به وفور و تنوع افزایش یافته و زیستگاه های بیشتری را ایجاد می کنند و سوله های تغذیه ای را ایجاد می کنند. در پاسخ ، Elasmobranch و به ویژه تنوع ماهی استخوانی شکوفا شد.

اگرچه به طور گسترده به عنوان یک پلانکتور در نظر گرفته می شود ، کوسه نهنگ (Rhincodon typus) در واقع یک فیدر بسیار متنوع است و از مکش برای پمپ در ماهی های بزرگ و همچنین فیلتر کردن پلانکتون و سایر موجودات کوچک از آب استفاده می کند.

عکس � دیوید Fleetham david@davidfleetham. com ؛با مجوز بخشنده عکاس استفاده می شود.

تحت این شرایط بود که Elasmobranchs تغذیه کننده فیلتر تکامل یافت. علیرغم تغییرات عمده جسمی و رفتاری مورد نیاز ، تغذیه فیلتر برای توصیه آن چیزهای زیادی دارد. با تغذیه مستقیم به پایین ترین و پربارترین انتهای زنجیره غذایی ، الاسموبانچ های تغذیه کننده فیلتر و نهنگ های Baleen قادر به دور زدن مشکل اساسی انرژی ذاتی برای بیشتر زنجیره های غذایی هستند. اما تکامل محافظه کارانه است و تمایل دارد طرح های عملکردی را به اندازه کافی به تنهایی ترک کند. مزایای اصلی مرتبط با تغییر رژیم غذایی از شکار به تغذیه فیلتر عبارتند از: 1) تخصص باعث کاهش رقابت تغذیه می شود و 2) اندازه بزرگ خطر شکار را کاهش می دهد و 3) اندازه بزرگ اجازه می دهد تا گرمای متابولیک بدن را حفظ کرده و به عملکرد آب سرد اجازه می دهد. اشکال اصلی برای فیلتر کردن تغذیه عبارتند از: 1) تأمین مواد غذایی به شدت توزیع می شود ، و نیاز به تلاش زیادی برای شنا برای تأمین تغذیه کافی دارد و ، 2) تأمین مواد غذایی در معرض نوسانات گسترده ای در فراوانی نسبی ، به ویژه در مناطق معتدل است. اما برای ادامه بیش از 60 میلیون سال ، مزایا باید از هزینه ها فراتر رود و سازش ارزش آن را دارد.

این چهار سلسله elasmobranch که به کمترین اصلاح نیاز داشتند ، "preadapted" شدند تا تغییر بزرگی از شکار به فیلتر فیلتر انجام دهند.(Preadaptation یک اصطلاح ناگوار است ، و نشان می دهد که ارگانیسم ها به نوعی ویژگی های "پیش بینی" سود در شرایط محیطی آینده را تحول می دهند ؛ در حقیقت ، تقریباً برعکس اتفاق می افتد: ارگانیسم هایی که پتانسیل استفاده از یک تغییر زیست محیطی را به ارث برده انددر مقابل محیط زیست. شانس قرعه کشی ژنتیکی.) کوسه های Basking و Megamouth Lamnoids هستند (به ترتیب مربوط به کوسه های بزرگ سفید و Thresher) ، گروهی که با پوزه های کوتاه ، شکاف های آبشش بلند و اندازه بزرگ مشخص می شوند. کوسه نهنگ یک Orectoloboid (مربوط به پرستار و کوسه های گورخر) است ، گروهی که دارای یک دهان نزدیک به ترمینال ، سر پهن و آبشش های بزرگ با عضلات قدرتمند است. پرتوهای مانتا و شیطان موبایل (مربوط به پرتوهای نیش و عقاب) هستند ، گروهی که دارای پوزه نسبتاً کوتاه ، دندان هایی هستند که در صفحات خرد کننده ، آبششهای بزرگ و اندازه بدن اصلاح می شوند.

بنابراین چه چیزی باعث تغییر بزرگ از شکار فعال به یک سبک زندگی "چرا" آرام تر شده است؟رقابت شدید برای طعمه نکتونیک (شنا) در بنتوس و در کل ستون آب و/یا غلظت بالای پلانکتون-حداقل فصلی "ممکن است تغییر از شکار فعال به حالت تغذیه فیلتر باشد. شاید یک تغییر رژیم غذایی فصلی فرصت طلب و کوتاه مدت در انواع اجدادی تحت شرایط کاهش رقابت ثابت شود. سپس انتخاب طبیعی هر شکل از Elasmobranch فیلتر را تصفیه می کند و به حداکثر رساندن راندمان planktivorous آن است. اگرچه آنها متناسب با تصویر فک های محبوب نیستند ، اما elasmobranchs فیلتر تغذیه کننده برخی از جدیدترین و پیشرفته ترین آزمایشات در طراحی کوسه است.

در ابتدا در مجله Diver ، سپتامبر 1993 منتشر شد

توجه: در سال 1999 ، چندین فرض در مورد این محاسبات توسط دیوید سیمز معیوب نشان داده شده است ، و در نتیجه بیش از حد (حدود سه بار) از کوسه های سبزیجات انرژی نیاز به شنا دارند.[بازگشت به متن از پاورقی]