Voyage to the bottom of the deep sea (I): Adaptations to deep sea life

The publication of this week is a voyage to the bottom of the deep sea; where there are life in forms we aren’t generally used to. This post will be divided in two parts: in the first part we are talking about the adaptations and in the second part about some examples of the biodiversity. 

INTRODUCTION

Till recently, the maximum depth where fishes have been seen was about 7,700 meters, but a research of the University of Hawaii has overtake it. Now, the maximum depth is about 8,143 meters, in the Mariana Trench. This value is close to the theoretic limit of 8,200 meters that some scientist have calculated as the maximum depth where a fish can live. In this video you can see the fish, which is eel-like, while, translucent and blind:

ADAPTATIONS TO DEEP SEA LIFE

Deep-sea animals have developed a group of adaptations due to the lack of light, the extremely high pressures and a low temperature of the water (near to 4ºC).

Sense organs 

Most of them have developed very sensitive eyes, despite living in the darkness, to sense the bioluminescent animals and the environmental light coming from the surface. The eyes are tubular, which consist on a multi-layer retina and a big lens, what allows them to detect the maximum quantity of light in one direction. Some species have secondary lens in the laterals and a bigger lens to improve lateral vision. Other can distinguish between environmental and bioluminescent light thanks to a filters.

Anglerfish

Some species have specialized the olfactory sense to detect preys and other fellows.

Like other fish species, to detect the vibrations in the water, they present the lateral line system, though this system can be complemented, in some species, by complementary sense organs coming from the modification of the fins.

Colour

The colour of the deep-sea animals is a response to the necessity of become camouflaged of the predators and to take advantage of the environmental light. These animals usually have either a red or orange coloration to be camouflaged in the blue environmental light; or silvery to avoid the predators could see perfectly its outline; or colourless and transparent.

Shape

The shape of the deep-sea fishes is very different from those who live in the sea surface. They don’t usually have hydrodynamic shapes because they spend almost all the time suspended in the water waiting for a prey. They present big mouths with sharp teeth. Some fishes have long bodies, what has been associated for the necessity of enlarge the lateral line system to increase the sensitivity to detect preys. Other have globular shapes, like frogfishes; laterally compressed bodies…

Humpback anglerfish has a globular shape and bait appendix in the head to attract its preys.

Bioluminescence

Bioluminescence is the capacity for producing light without heat thanks to the protein luciferin in the presence of oxygen and the luciferase, normally inside of a specialized organ called photophore. However, there are some species that accumulates bioluminescent bacteria inside the photophore. Other present a gland that expel a bioluminescent fluid to distract predators. These animals use this capability to attract preys, distract predators and to communicate with fellows.

This fish has a photophore in the later part of the eye.

Some fishes can produce red light, so, they can see them preys without being seen. 

Feeding

Food of deep-sea species can be of three types:

• Big pieces: living preys and dead animals.
• Particles coming from the surface, smaller and less nutritive.
• Dissolved nutrients.

Benthic species (those which live on the sediment) depend on the accumulation of organic particles in the sea floor or on the organisms that lives in the upper part of the sediment, while pelagic ones (those which stay in the water column) are predators.

Predators usually have a bioluminescent bait, which is a illuminated prolongation that they use near to the mouth to attract preys. In addition, many ones can expand the jaws to swallow the whole animal.

Reproduction

To overcome the difficulty in finding a partner in the deep-sea is so big that they have developed different strategies: to produce light, sounds or pheromones to attract the partner; to be hermaphrodite; or to maintain long relationships.

An example of this last case are anglerfishes. Females grows till a length of 35 cm (without the fishing line), despite their ovaries are inactive; while males are tiny. Females produce pheromones to attract males and then they combine their veins and this stimulates gonads and finally the eggs are fertilized. Finally, the male’s body become a testis mass.

The fact that deep waters are more stable than shallow waters suppose an advantage: they lay less eggs, but they are bigger, have a shorter larvae life and survive almost all.

 This post is under a Creative Commons licence:
Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Viatge a les profunditats (I): Adaptacions a la vida en profunditat

La publicació d’aquesta setmana és un viatge a les profunditats marines; on hi ha vida, per molt sorprenent que pugui resultar per alguns, en formes generalment diferents a les que estem acostumats. Aquesta entrada es separarà en dues, dedicant aquesta setmana a explicar com s’hi han adaptat, i la següent, mostrant exemples de la biodiversitat que hi ha. 

INTRODUCCIÓ

Fins no fa gaire temps, la profunditat màxima a la que s’havien albirat peixos era entorn als 7.700 metres, però un estudi de la Universitat de Hawaii ha superat aquesta meta i ha assolit el valor de 8.143 metres, trobat a la fossa de les Marianes. Aquest valor és molt proper al límit teòric de 8.200 metres de profunditat que alguns científics han calculat com la màxima profunditat a la que pot viure un peix. De totes maneres, si d’alguna cosa serveixen les teories en el món natural és per trencar-les. En aquest vídeo d’aquí sota podeu veure el peix en qüestió, amb forma d’anguila, blanc, translúcid y cec:

ADAPTACIONS DE LA VIDA EN PROFUNDITAT

Els organismes marins que viuen a grans profunditats han hagut de desenvolupar un conjunt d’adaptacions degut a la mancança de llum, a les elevadíssimes pressions i a les baixes temperatures de l’aigua (entorn als 4ºC).

Òrgans sensorials

Molts han desenvolupat uns ulls molt sensibles, malgrat visquin en la foscor permanentment, per tal de poder captar als animals bioluminescents i els indicis de llum provinents de la superfície. Són de tipus tubular, i consisteixen en una retina amb múltiples capes i una lent gran, el que permet detectar la màxima quantitat de llum en una direcció determinada. Algunes espècies presenten lents secundàries laterals i una retina més gran per millorar la visió lateral. Altres poden distingir entre la llum ambiental i la bioluminiscent gràcies a uns filtres.

Fotografia d'un rap abissal (en castellà, pejesapo).

Alguns també han especialitzat el sentit de l’olfacte per tal de detectar a les preses o a altres congèneres.

Com la resta de peixos, per tal de detectar les vibracions de l’aigua, presenten el sistema de la línia lateral, tot i que aquest sistema pot estar complementat, en algunes espècies, per òrgans sensorials complementaris provinents de la modificació de les aletes.

Color

El color dels animals de profunditat és una resposta a la necessitat d’amagar-se dels depredadors i per aprofitar la llum ambiental. Els animals de les profunditats solen prendre coloracions taronges o vermelles, de manera que queden amagats degut a que la llum ambiental és blava; platejats per evitar que es vegi nítidament el seu contorn; o bé incolores i transparents.

Forma

La forma dels peixos d’aigües profundes és molt diferent dels que viuen a la superfície. No solen presentar formes hidrodinàmiques ja que es passen la major part del temps suspesos en l’aigua esperant una presa. Presenten una boca molt gran amb les dents molt afilades. Alguns són molt llargs, el que s’ha associat amb la necessitat d’allargar la línia lateral per incrementar la sensibilitat en la detecció de preses. Altres tenen formes globulars, com el peix pescador; el cos comprimit lateralment, com el peix destral…

El peix pescador es caracteritza per la forma globulosa del seu cos i la presència d'un esquer al cap que li permet atraure a les seves preses.

Bioluminescència

La bioluminescència és la capacitat d’emetre llum sense calor gràcies a una proteïna anomenada luciferina en presència d’oxigen i de l’enzim luciferasa, normalment en l’interior d’un òrgan especialitzat anomenat fotòfor. Tot i així, hi ha organismes bioluminescents degut a que acumulen bacteris simbionts bioluminescents al fotòfor. Altres presenten unes glàndules especialitzades que expulsen un fluid bioluminescent per desconcertar als depredadors. Els animals bioluminescents utilitzen aquesta capacitat per atreure les preses, distreure els depredadors i comunicar-se amb els seus congèneres.

Aquest peix presenta un fotòfor a la part posterior de l'ull.

Alguns peixos poden emetre llum vermella, de manera que al no poder ser detectada per la majoria d’espècies, aquests poden il·luminar a les seves preses sense que aquestes els vegin.  

Alimentació

L’aliment de les espècies d’aigües profundes pot ser de tres tipus:

• Elements grans: preses vives i cadàvers d’animals.
• Partícules provinents de la superfície, més petites i menys nutritives.
• Nutrients dissolts.

El fet de que una espècie s’alimenti d’un d’aquests tipus o d’un altre dependrà de si viu en la columna d’aigua (espècie pelàgica) o si ho fa al sediment (espècie bentònica) o prop de la superfície del fons (espècie demersal). Les espècies bentòniques depenen de l’acumulació de partícules orgàniques al sòl marí o dels organismes que viuen a les capes superficials del sediment, mentre que les pelàgiques són depredadors.

En el cas dels depredadors, aquests solen presentar un esquer bioluminescent, consistent en una prolongació brillant que el depredador mou prop de la boca per atraure a  les preses i, en un moviment ràpid, poder-les atrapar. A més, molts poden expandir la mandíbula de manera que poden empassar a l’animal sencer.

Reproducció

La superfície de la Terra coberta per grans profunditats representa una proporció tan gran que les probabilitats de que dos organismes es trobin per a reproduir-se són ínfimes. Per això, han desenvolupat un conjunt d’estratègies per superar aquest problema: emetre llum, sons o feromones per atraure a la parella; ser hermafrodites; o bé mantenir relacions de parella de llarga durada.

Un exemple d’aquest últim cas són els raps abissals (pejesapo en castellà), en els quals les femelles creixen fins a la mida adulta (35 cm de longitud, sense comptar el sedal, que pot ser 4,5 vegades la longitud), tot i que amb els ovaris inactius; mentre que els mascles són diminuts. Les femelles emeten feromones per atraure el mascle, s’hi adhereixen de manera que fusionen els seus vasos sanguinis i llavors s’estimulen les gònades, maduren i es fertilitzen els ous. Amb el temps, el cos del mascle acaba convertint-se en una simple massa de testicles.

El fet de que les aigües profundes siguin força més estables que en les aigües someres suposa un avantatge des del punt de vista reproductor per aquests animals que tenen tantes dificultats en trobar-se: fa que ponguin menys ous, tot i que grans, amb una fase larvària curta i sobreviuen gairebé tots.

Aquesta publicació està sota una llicencia Creative Commons:
Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.