«Эта биолюминесценция, помимо того, что она является прекрасным световым явлением в море, является защитным механизмом, который некоторые виды планктона используют для отпугивания своих врагов», – сказал Эндрю Преветт из Гетеборгского университета, Швеция. "Биолюминесцентные клетки ощущают очень низкие концентрации своих травоядных и включают свет, когда это необходимо, что довольно впечатляюще для одноклеточного организма. Это, в свою очередь, помогает лучше защитить их от травоядных, позволяя им выжить дольше, чтобы воспроизводиться и, следовательно, лучше конкурировать в планктоне."
С помощью комбинации высокоскоростных и чувствительных к слабому освещению видео исследователи, в том числе Преветт, Эрик Селандер и их сотрудники из Технического университета Дании, обнаружили, что биолюминесцентные клетки вспыхивают при контакте с травоядными веслоногими рачками.
Копепода реагирует, быстро отклоняя мигающую ячейку, по-видимому, невредимой.
Они отмечают, что данные наблюдений на западном побережье Швеции подтверждают предсказание их исследования о том, что присутствие копеподных травоядных может положительно повлиять на численность биолюминесцентных L. полиэдра.
Одноклеточные биолюминесцентные динофлагелляты обычно являются плохими конкурентами, потому что они растут примерно на треть быстрее, чем другой планктон. Но веслоногие рачки отвергают их, предпочитая пастись на более плохо защищенных, но в остальном быстрее растущих видах планктона.
Исследователи ожидали, что повышенная биолюминесценция приведет к сокращению выпаса веслоногих ракообразных. Но они были удивлены тем, насколько велико сокращение.
"Более ранние исследования показали, что динофлагелляты с естественно более яркой биолюминесценцией, чем L. polyedra меньше выпасались, но все же требовалось, чтобы концентрация клеток была относительно высокой до того, как весь выпас биолюминесцентных клеток прекратится », – сказал Преветт. "L. По сравнению с этим количество полиэдров в нашем исследовании невелико, и мы были удивлены тем, насколько эффективной стала биолюминесцентная защита, несмотря на это."
До сих пор неясно, как именно свечение защищает L. полиэдра, однако.
«Есть три популярные теории относительно того, как биолюминесценция защищает динофлагелляты», – сказал Преветт. «Во-первых, он действует как апосематическая окраска, предупреждая потенциальных травоядных животных о том, что клетка в какой-то мере токсична или вредна для травоядных. Во-вторых, вспышка биолюминесценции ведет себя как вспышка и пугает веслоногих рачков, вызывая реакцию бегства веслоногих или дезориентируя их на достаточно долгое время, чтобы динофлагеллята могла ускользнуть.
Третья теория предполагает, что вспышка действует как форма охранной сигнализации, привлекая внимание более крупного визуального хищника, такого как рыба, который может выследить и поглотить веслоногого рачка. Существуют доказательства, подтверждающие каждую из этих теорий, и защита биолюминесценции может быть комбинацией некоторых или всех вышеперечисленных."
Независимо от того, как это работает, похоже, их способность отражать хищников с помощью биолюминесценции служит ключевым механизмом успеха такого в остальном плохого конкурента, как L. полиэдра, говорят исследователи.
Они говорят, что планируют продолжить исследования системы, исследуя, как «страх» быть съеденным влияет на структуру экосистем. Они планируют изучить соединения, производимые веслоногими раками в качестве общих сигналов тревоги, и их влияние на сложные сообщества планктона.
«Эти косвенные эффекты потребителей недостаточно изучены в пищевых сетях с преобладанием одноклеточных организмов, таких как морской планктон», – сказал Преветт. "Этот документ и другие аналогичные результаты показывают, что косвенное воздействие хищников также является сильной движущей силой микроскопической пищевой сети океанов."
Работа поддержана Шведским исследовательским советом.