奇怪的混合殺手,像植物一樣生長,像動物一樣進食,統治著海洋

微小的“混合營養生物”,它們吞噬活著的獵物,吸出它們的內臟,並偷取身體部位,正在改變一個世紀以來的海洋生物學

以下文章經授權轉載自The Conversation,這是一個報道最新研究的線上出版物。

你是否曾經想過海洋中的泡沫來自哪裡?或者為什麼海洋在某些日子看起來是清澈的,而在另一些日子則看起來是綠色、棕色甚至是粉色的?以及魚類是如何獲得製造那些被告知對我們有益的omega脂肪酸的成分的?嗯,所有這些問題的簡單答案是:“浮游生物”。


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浮游生物是棲息在所有水體中的生物,從湖泊和池塘到海洋。浮游生物這個詞源於一個希臘詞——πλαγκτός (planktos)——意思是“我漂流”,因此雖然浮游生物可以在深水和地表之間移動,反之亦然,但它們不能逆流而遊。因此,有時我們有大量的浮游水母,它們是水體中的優秀游泳者,但在潮汐面前卻無能為力,擱淺在我們的海灘上。在大小上,浮游生物的範圍從微觀的單細胞生物到多細胞動物,如磷蝦、水母、螃蟹幼蟲和幼魚。

我們常常認為海洋是由魚類和鯨魚主導的。但實際上,微觀的單細胞浮游生物才是地球海洋中生命的主要驅動力。但是,我們真的對它們瞭解多少呢?

來自愛琴海的 Cladopyxis sp. 甲藻。圖片來源:NOAA PHOTO LIBRARY Flickr, CC BY 2.0

幾十年來,人們普遍接受的觀點是,這些單細胞微觀浮游生物可以大致分為兩種型別。產生食物的“浮游植物”(也稱為微藻)就像微小的海洋植物。“微型浮游動物”則以浮游植物為食,進而被更大的浮游動物(如磷蝦)吃掉。

這種微觀浮游生物的劃分類似於陸地生態系統中的植物-動物分裂。然而,我們現在知道,在海浪之下,還有另一個微觀浮游生物群體——“混合營養生物”,它們結合了“植物樣”浮游植物和“動物樣”微型浮游動物的特徵。而它們的攝食方式,除了它們的微觀尺度外,簡直就是恐怖故事的素材。

它們就像微型的三葉草,可以吞噬活著的獵物,吸出它們的內臟,毒害它們,用魚叉叉住它們,使它們爆炸,並偷取和重複利用身體部位。它們可以在幾個小時內殺死整個生態系統,並改變水的顏色——然而,它們也塑造著地球的大氣層,並支援幼魚在其生命週期的關鍵階段生長。

幾十年來,這些混合營養生物一直被認為是自然界的怪胎,只有當浮游植物和微型浮游動物處於不利地位時才會繁榮。然而,在過去的五年裡,透過Leverhulme信託基金資助的一個專案,我們已經確定混合營養生物遠非怪胎;事實上,混合營養才是常態而非例外。

這具有重大意義——這意味著海洋食物網的基礎並不遵循傳統的“植物-動物”模式。相反,它由單細胞混合營養生物的活動主導,這些微觀“三葉草”可以像植物一樣進行光合作用,並且像動物一樣進食——所有這些都在一個細胞內完成。

一種新的生命型別?

根據我們的發現,我們提出了一個關於我們海洋中生命的新模型,認為過去用來描述海洋食物網的“植物樣”浮游植物(微藻)和“動物樣”微型浮游動物之間的傳統分裂不再站得住腳。這個模型可能會推翻我們一個世紀以來對海洋生物學的理解。

事實上,混合營養生物有可能影響我們所有人的生活,尤其因為它們是支援漁業的食物網的主要貢獻者。對於幼魚的健康生長來說尤其如此,幼魚在夏季需要依靠它們來獲取食物

然而,就像約翰·溫德姆的經典科幻小說中的三葉草一樣,混合營養生物也可能是危險的——而且不僅對其他微型浮游生物構成危險。硝酸鹽和有機營養物質(如未經處理的汙水或青貯液漿)釋放到沿海水域會導致營養負荷失衡,從而導致混合營養生物產生毒素和粘液。這些毒素可以殺死魚類並關閉貝類漁場。夏季河口中渾濁的泡沫是浮游生物分泌過多粘液的結果——這種粘液會堵塞魚鰓,有效地使它們溺水。

數學模型被廣泛用於輔助環境管理,研究漁業,並調查捕撈和氣候變化對它們的影響。但是,這些模型沒有考慮到我們現在意識到佔所有微觀浮游生物一半以上的混合營養生物的存在和活動。

這可能會導致嚴重的缺陷。我們已經表明,不包括混合營養生物的海洋食物網和氣候變化模型可能會給出可疑的結果。事實上,基於我們的建模研究,我們建議我們開始更加重視混合營養生物,並將它們在用於預測氣候變化和輔助環境管理的數學模型中產生的顯著影響包括在內。它們可能是微觀的,但我們忽視這些小三葉草將自食惡果。

本文最初發表在The Conversation上。閱讀原文

Aditee Mitra specializes in mixotroph and zooplankton research and is a plankton systems dynamics modeler. She is a senior lecturer in bioscience at Swansea University in Wales and a visiting professor at the Free University of Brussels. For the latest mixotroph news, visit www.mixotroph.org

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