Питатель фильтра - Filter feeder

Кормление криля под высоким фитопланктон концентрация (замедлено в 12 раз)

Питатели фильтра являются подгруппой суспензионного питания животные которые питаются, отфильтровывая взвешенные вещества и частицы пищи из воды, обычно пропуская воду через специализированную фильтрующую структуру. Некоторые животные, использующие этот метод кормления, моллюски, криль, губки, усатые киты, и много рыбы (включая некоторые акулы ). Некоторые птицы, такие как фламинго и некоторые виды утка, также являются фильтрующими питателями. Питатели-фильтры могут играть важную роль в осветлении воды и поэтому считаются инженеры экосистемы. Они также важны в биоаккумуляция и, как следствие, как индикаторные организмы.

Рыбы

Смотрите также: Кормовая рыба

Наиболее кормовая рыба фильтрационные питатели. Например, Атлантический Менхаден, тип сельдь, живет за счет планктона, пойманного в середине воды. Взрослый менхаден может фильтровать до четырех галлонов воды в минуту и ​​играет важную роль в очищении океанской воды. Они также являются естественным препятствием для смертоносных Красная волна.[1]

Помимо этих костлявых рыбок, четыре вида хрящевые рыбы также являются фильтрующими питателями. В Китовая акула всасывает воду, закрывает рот и выталкивает воду через жабры. Во время небольшой задержки между закрытием рта и открытием жаберных створок планктон застревает в ловушке. дермальные зубчики которые покрывают его жаберные пластины и глотка. Этот тонкий сетчатый аппарат, являющийся уникальной модификацией жаберных тычинок, предотвращает прохождение чего-либо, кроме жидкости, через жабры (все, что диаметром более 2–3 мм попадает в ловушку). Любой материал, попавший в фильтр между жаберными перемычками, проглатывается. Было замечено, что китовые акулы «кашляют», и предполагается, что это метод очистки жаберных тычинок от скопившихся частиц пищи.[2][3][4] В мегалайская акула имеет светящиеся органы, называемые фотофоры вокруг рта. Считается, что они могут существовать, чтобы заманить в рот планктон или мелкую рыбу.[5] В китовая акула пассивный фильтр-питатель, фильтрующий зоопланктон, рыбка, и беспозвоночные от до 2000 тонн воды в час.[6] В отличие от мегаполовых и китовых акул, гигантская акула, похоже, не активно ищет добычу; но он обладает большим обонятельные луковицы это может направить его в правильном направлении. В отличие от других крупных фильтров-питателей, он полагается только на воду, которая проталкивается через жабры при плавании; акула-мегаполис и китовая акула могут сосать или перекачивать воду через жабры.[6] Скаты манты могут рассчитывать свое прибытие на нерест больших косяков рыбы и питаться свободно плавающими яйцами и спермой. Эта уловка также используется китовыми акулами.[нужна цитата ]

Ракообразные

Корзина фильтра мизид

Mysidacea - это мелкие ракообразные, которые живут недалеко от берега и парят над морским дном, постоянно собирая частицы с помощью своей корзины. Они являются важным источником пищи для сельдь, треска, камбала, и полосатый окунь. Мизиды обладают высокой устойчивостью к токсинам в загрязненных районах и могут способствовать высокому уровню токсинов у своих хищников.[нужна цитата ]Антарктический криль удается напрямую использовать минуту фитопланктон клетки, которые не могут сделать ни одно другое животное высших размеров криля. Это достигается за счет фильтрации с использованием передних ног криля, что обеспечивает очень эффективное фильтрующее устройство:[7] шесть торакоподы образуют очень эффективную «кормушку», используемую для сбора фитопланктона из открытой воды. На анимации вверху страницы криль парит на месте под углом 55 °. При более низких концентрациях корма корзина для кормления проталкивается через воду более чем на полметра в открытом положении, а затем водоросли причесываются к ротовому отверстию с помощью специальных щетинок на внутренней стороне торакопод.Фарфоровые крабы кормящие придатки покрыты щетинками для фильтрации частиц пищи из проточной воды.[8]Большинство видов ракушки являются фильтраторами, использующими свои сильно модифицированные ножки для отсеивания планктона из воды.[9]

Усатые киты

Усатый кит

В усатые киты (Mysticeti), один из двух подотрядов Китообразные (киты, дельфины и морские свиньи) характеризуются наличием усатый тарелки для фильтрации пищи от воды, а не зубов. Это отличает их от другого подотряда китообразных, зубатые киты (Одонтоцети). Подотряд включает четыре семейства и четырнадцать видов. Усатые киты обычно ищут скопление зоопланктона, проплывают через него с открытым ртом или глотанием и фильтруют добычу из воды с помощью своих усов. Усатый кит представляет собой ряд из большого количества кератиновых пластинок, прикрепленных к верхней челюсти, состав которых аналогичен составу человеческих волос или ногтей. Эти пластины имеют треугольное сечение, с самой большой обращенной внутрь стороной с тонкими волосками, образующими фильтрующий мат.[10] Киты медленные пловцы с большими головами и ртами. Их китовые пластины узкие и очень длинные - до 4 м (13 футов) в гренландцы - и размещается внутри увеличенной нижней губы, которая подходит к изогнутой верхней челюсти. Когда правый кит плавает, передний зазор между двумя рядами пластин китового уса пропускает воду вместе с добычей, в то время как кит фильтрует воду.[10] Rorquals такой как синий кит, напротив, имеют меньшую голову, быстро плавают с короткими и широкими пластинами уса. Чтобы поймать добычу, они широко открывают нижнюю челюсть - почти на 90 ° - проплывают через рой, глотая, при этом опуская язык, так что брюшные борозды головы расширяются и значительно увеличивают количество поглощаемой воды.[10] Усатые киты обычно едят криль в полярных или субполярных водах летом, но также может ловить стайную рыбу, особенно в Северном полушарии. Все усатые киты, кроме серый кит кормятся у поверхности воды, редко ныряют на глубину более 100 м (330 футов) или на длительные периоды. Серые киты живут на мелководье, питаясь в основном донными организмами, такими как амфиподы.[10]

Двустворчатые моллюски

Внешний образ
значок изображения Ролик о сифонном питании

Двустворчатые моллюски водные моллюски который имеет двухкомпонентные оболочки. Обычно обе оболочки (или клапаны) симметричный по линии петли. В классе 30 000 человек. виды, в том числе гребешки, моллюски, устрицы и моллюски. Большинство двустворчатых моллюсков являются фильтраторами (хотя некоторые из них занялись уборкой мусора и хищниками), добывая органические вещества из моря, в котором они живут. Нефридия, версия моллюсков почки, удалите отходы. Погребенные двустворчатые моллюски питаются, вытягивая сифон на поверхность. Например, устрицы втягивают воду через жабры через биение реснички. Взвешенная еда (фитопланктон, зоопланктон, водоросли и другие переносимые с водой питательные вещества и частицы) попадают в слизь жабр и оттуда попадают в рот, где они съедаются, перевариваются и выводятся в виде фекалий или псевдофекалии. Каждая устрица фильтрует до пяти литров воды в час. Ученые считают, что Chesapeake залив Некогда процветающая популяция устриц исторически отфильтровывала весь объем воды в устье от избыточных питательных веществ каждые три или четыре дня. Сегодня этот процесс займет почти год,[11] и отложения, питательные вещества и водоросли могут вызвать проблемы в местных водах. Устрицы фильтруют эти загрязнители,[12] и либо съешьте их, либо сформируйте из них маленькие пакеты, которые откладывают на дно, где они безвредны.

Двустворчатые моллюски перерабатывают питательные вещества, поступающие в водные пути из источников человека и сельского хозяйства. Биоэкстракция питательных веществ представляет собой «стратегию управления окружающей средой, с помощью которой питательные вещества удаляются из водной экосистемы за счет урожая улучшенной биологической продукции, включая аквакультуру моллюсков или водорослей, питающихся суспензией».[13] Удаление питательных веществ моллюсками, которые затем собираются из системы, может помочь решить экологические проблемы, включая избыточное поступление питательных веществ (эвтрофикация ), низким содержанием растворенного кислорода, пониженной доступностью света и воздействием на угревую траву, вредоносным цветением водорослей, а также увеличением заболеваемости паралитическое отравление моллюсками (PSP). Например, в среднем собранные мидии содержат: 0,8–1,2% азота и 0,06–0,08% фосфора.[14] Удаление увеличенной биомассы может не только бороться с эвтрофикацией, но и поддерживать местную экономику, предоставляя продукты для корма для животных или компоста. В Швеции природоохранные агентства используют разведение мидий в качестве инструмента управления для улучшения качества воды, где биоэкстракция мидий усилия были оценены и показали, что они являются высокоэффективным источником удобрений и кормов для животных[15] В США исследователи изучают возможность моделирования использования моллюсков и морских водорослей для снижения содержания питательных веществ в определенных районах пролива Лонг-Айленд.[16]

Двустворчатые моллюски также широко используются как биоиндикаторы для наблюдения за состоянием водной среды, пресной или морской воды. Их популяционный статус или структура, физиология, поведение,[17] или содержание в них определенных элементов или соединений может указывать на состояние загрязнения любой водной экосистемы. Они полезны, поскольку сидячие, что означает, что они точно представляют среду, в которой их отбирают или помещают (клетки), и они все время дышат водой, обнажая свои жабры и внутренние ткани: биоаккумуляция. Одним из самых известных проектов в этой области является Программа наблюдения за мидиями в Америке, но сегодня они используются во всем мире для этой цели (экотоксикология ).[нужна цитата ]

Губки

Губки-трубочки, привлекающие мелкие рифовая рыба
В дугообразный законопроект об этом Малый фламинго хорошо приспособлен к черпанию снизу
Розовая окраска Pterodaustro гипотетический, но основан на экологическом сходстве с фламинго

Губки не верны сердечно-сосудистая система; вместо этого они создают поток воды, который используется для циркуляции. Растворенные газы попадают в ячейки и попадают в ячейки простым распространение. Метаболические отходы также переносятся в воду посредством диффузии. Губки перекачивают значительное количество воды. Лейкония, например, небольшая лейконоидная губка около 10 см высотой и 1 см диаметром. Подсчитано, что вода поступает через более чем 80 000 приточных каналов со скоростью 6 см в минуту. Однако, поскольку Лейкония имеет более 2 миллионов жгутиковых камер, общий диаметр которых намного больше, чем у каналов, поток воды через камеры замедляется до 3,6 см в час.[18] Такая скорость потока позволяет легко захватывать пищу клетками ошейника. Вода удаляется через одиночный оскулюм со скоростью около 8,5 см / сек: реактивная сила, способная переносить отходы на некоторое расстояние от губки.

Книдарианцы

В лунная медуза имеет сетку из волокон, которые медленно протягиваются через воду. Движение настолько медленное, что копеподы не может это почувствовать и не реагировать ответ на побег.[нужна цитата ]

  • Волнистая жизнь Аурелия в Балтийское море показывает сетку в действии.

  • При большем увеличении виден объект добычи, вероятно, копепода.

  • Затем добыча притягивается к телу за счет сжатия волокон штопором (изображение получено с помощью ЭКОСКОП ).

Другие книдарии, питающиеся фильтром, включают: морские ручки, морские фанаты, перистые анемоны, и Ксения.[нужна цитата ]

Фламинго

Фламинго фильтровать рассольная креветка. Их клювы необычной формы специально приспособлены для отделения грязи и ила от пищи, которую они едят, и используются исключительно в перевернутом виде. Фильтрованию пищевых продуктов помогают волосатые структуры, называемые ламели какие линии челюсти и большой язык с шероховатой поверхностью.[19]

Птерозавры

Традиционно Ctenochasmatoidea поскольку группа была внесена в список как фильтраторы из-за их длинных, множественных тонких зубов, явно хорошо приспособленных для ловли добычи. Однако только Pterodaustro демонстрирует правильный насосный механизм, имеющий повернутые кверху челюсти и мощную мускулатуру челюсти и языка. У других ктенохазматоидов их нет, и теперь считается, что они были колпица -подобные ловцы, использующие свои специализированные зубы просто для того, чтобы предложить большую площадь поверхности. Что характерно, эти зубы, хотя и маленькие и многочисленные, сравнительно неспециализированы для усатых зубов Pterodaustro.[20]

Бореоптериды полагают, что они полагались на своего рода элементарное фильтрующее кормление, используя свои длинные тонкие зубы для ловли мелкой рыбы, хотя, вероятно, у них отсутствовал насосный механизм Pterodaustro. По сути, их механизм кормодобывания был аналогичен механизму современной молодой Платаниста "дельфины ".[20][21]

Морские рептилии

Привычки фильтрующего питания заметно редки среди Мезозойский морские рептилии, основная ниша питания фильтра, по-видимому, вместо этого занята пахикормида рыбы. Однако было высказано предположение, что некоторые зауропсиды использовали фильтрующее питание. Хенодус был плакодонтом с уникальными зубцами, похожими на китовый ус, и характеристиками подъязычной мускулатуры и челюстей, сопоставимыми с таковыми у фламинго. В сочетании с озерной средой он мог бы занять аналогичную экологическую нишу.[22][23] В частности, вероятно, это был травоядное животное, отфильтровывая водоросли и другие малогабаритные Флора из подложек.[24]Stomatosuchidae это семья пресноводных крокодиломорфы с челюстями, похожими на челюсти, и крохотными зубами, и несвязанными Кайнозойский Mourasuchus разделяет аналогичные приспособления.Hupehsuchia происхождение причудливых Триасовый рептилии адаптированы к подвесному кормлению[25]Немного плезиозавры мог иметь привычки кормления с помощью фильтра.[26]

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Х. Брюс Франклин (март 2006 г.). «Чистые убытки: объявление войны Менхадену». Мать Джонс. Получено 27 февраля 2009. Обширная статья о роли менхадена в экосистеме и возможных последствиях перелова.
  2. ^ Эд. Раниер Фрозе и Даниэль Поли. "Rhincodon typus". FishBase. Получено 17 сентября 2006.
  3. ^ Мартин, Р. Эйдан. "Elasmo Research". ReefQuest. Получено 17 сентября 2006.
  4. ^ "Китовая акула". Ихтиология в Музее естественной истории Флориды. Архивировано из оригинал 5 сентября 2006 г.. Получено 17 сентября 2006.
  5. ^ Птица, Кристофер (28 октября 2014 г.). «Светящиеся в темноте акулы». Саутгемптонский университет. Получено 11 июн 2018.
  6. ^ а б К. Никл; Л. Биллингсли; К. ДиВитторио. «Биологические профили гигантской акулы». Флоридский музей естественной истории. Архивировано из оригинал 21 августа 2006 г.. Получено 11 июн 2018.
  7. ^ Килс, У .: Плавание и кормление антарктического криля, Euphausia superba - выдающаяся энергетика и динамика - некоторые уникальные морфологические детали. В Berichte zur Polarforschung, Институт полярных и морских исследований Альфреда Вегенера, Специальный выпуск 4 (1983): «О биологии криля. Euphausia superba", Материалы семинара и отчет Группы экологии криля, редактор С. Б. Шнак, 130-155 и изображение на титульном листе.
  8. ^ Вальдивия, Нельсон; Stotz, Вольфганг (2006). «Кормление краба Porcellanid Allopetrolisthes Spinifrons, симбионта морского анемона Phymactis Papillosa». Журнал биологии ракообразных. 26 (3): 308–315. Дои:10.1651 / C-2607.1.
  9. ^ "Желудь ракушек". Совет по полевым исследованиям. 2008 г.. Получено 11 июн 2018.
  10. ^ а б c d Баннистер, Джон Л. (2008). «Усатые киты (Mysticetes)». В Перрине, Уильям Ф .; Вюрсиг, Бернд; Тевиссен, Дж. Г. М. (ред.). Энциклопедия морских млекопитающих. Академическая пресса. стр.80 –89. ISBN  978-0-12-373553-9.
  11. ^ «Устричные рифы: экологическое значение». Национальное управление океанических и атмосферных исследований США. Получено 11 июн 2018.
  12. ^ Сравнительная роль подвесок-фидеров в экосистемах. Springer. Дордрехт, 359 с.
  13. ^ NOAA. "Обзор биоэкстракции питательных веществ ". Исследование пролива Лонг-Айленда.
  14. ^ Стадмарк и Конли. 2011. Разведение мидий как мера по снижению содержания питательных веществ в Балтийском море: рассмотрение биогеохимических циклов питательных веществ. Бык загрязнения морской среды. 62 (7): 1385-8
  15. ^ Линдаль О., Хернрот Р., Коллберг С., Лоо Л.-О, Олрог Л., Ренштам-Холм А.-С., Свенссон Дж., Свенссон С., Сиверсен У. (2005). «Улучшение качества морской воды путем разведения мидий: выгодное решение для шведского общества». Ambio. 34 (2): 131–138. Дои:10.1579/0044-7447-34.2.131. PMID  15865310.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  16. ^ Миллер и Жезлы. «Применение общесистемной модели эвтрофикации (SWEM) для предварительной количественной оценки сбора биомассы в качестве стратегии контроля питательных веществ в проливе Лонг-Айленд» (PDF). Hydroqual, Inc.
  17. ^ поведение
  18. ^ См. Hickman and Roberts (2001) Интегрированные принципы зоологии - 11-е изд., С. 247
  19. ^ Карнаби, Тревор (2010) [2008]. Beat about the Bush: Птицы. Jacana. п. 456. ISBN  978-1-77009-241-9.
  20. ^ а б Уилтон, Марк П. (2013). Птерозавры: естествознание, эволюция, анатомия. Издательство Принстонского университета. ISBN  0691150613.
  21. ^ Пиллери Г., Маркуцци Г., Пиллери О. (1982). «Видообразование в Platanistoidea, систематические, зоогеографические и экологические наблюдения за современными видами». Исследования по китообразным. 14: 15–46.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  22. ^ Риппель, О. (2002). Механизмы питания триасовых зауроптеригов стволовой группы: анатомия успешного вторжения в мезозойские моря. Zoological Journal of Linnean Society, 135, 33-63
  23. ^ Наиш Д. (2004). «Объяснение окаменелостей 48. Плакодонты». Геология сегодня. 20 (4): 153–158. Дои:10.1111 / j.1365-2451.2004.00470.x.
  24. ^ Чун, Ли; Риппель, Оливье; Лонг, Ченг; Фрейзер, Николас С. (май 2016 г.). «Древнейшая морская травоядная рептилия и ее замечательный челюстной аппарат». Достижения науки. 2 (5): e1501659. Дои:10.1126 / sciadv.1501659. ЧВК  4928886. PMID  27386529.
  25. ^ Сандерсон С. Л., Вассерсуг Р. (1990). «Позвоночные животные, питающиеся суспензией». Scientific American. 262 (3): 96–101. Дои:10.1038 / scientificamerican0390-96.
  26. ^ "Манипуляции с плезиозавром XI: имитация ленты конвейера для мяса краба и плезиозавр с фильтрующим питанием". Получено 11 июн 2018.

использованная литература

внешние ссылки