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海洋潮汐进化拉动

动物的生物钟是如何随着潮汐而变化的。

在冬天,结来的结是在洗涤的跨境泥泞中的财富上盛宴。这些中等大小的涉水......由Hugh Alderey-Williams

一世在冬天,成千上万的结海蜇来到Wash的潮间带泥滩,享用丰富的食物。这些中等体型的涉禽外表单调乏味,不讨人喜欢,身下白色,背上是沙色。在繁殖期,它们的羽毛会变成丰富的黄褐色,但这种情况发生在加拿大的北极地区和其他更寒冷的地区,这些地区的鸟类在那里度过夏季,我们很少看到它。在英国,结的数量更引人注目。

他们的巨大群在他们的喂养场所令人着迷的空中绩效:在诺福克郡,在莫克布贝湾的南部,在莫克布贝湾,以及潮流的足够宽阔的泥浆的其他地区。然后,鸟类在稍高的地面上通过稍高的地面上隐藏在植被中的一两个小时或两次。在诺福克的Snettisham,在西部的洗涤岸边,已经记录了45,000只鸟类的高潮飞行。

节奏方法:这个结每天晚一个小时到达进食,就像发条一样,与潮汐同步。 Andrea Westmoreland /维基百科

结的行为非常鲜明。当潮流到来时,一些威胁物种以个人飞出。其他人,如蛎鹬,随着潮流的进步,散步,似乎走路,似乎与上升的大海徘徊。但是结,也许是因为他们的簇太紧了以这种方式移动,面对冉冉升起的水,并在他们的最后一段机会上起飞,当它抬起腿并威胁到他们的底部湿润。

我看着他们在连续繁殖的时候,就像魔术师的窗帘一样笼罩着。茂密的羊群像一个空中有机体一样漩涡和诱惑。一旦高举,鸟儿首先将蛋形云在水面上占用,然后在获得高度并占用更奢侈的奢侈,扭曲的形状如像素化的弗拉门戈舞者。随着不断变化的形状伴随和潜水,其每一个点在光线和黑暗之间切换,因为鸟的车身银行转向转弯,在烟雾状幻影中产生闪烁的效果。一直在,鸟儿来电,Queek-eek,他们的哭声彼此堆积起来,使震耳欲聋,高倾斜的白噪声。

很明显,Grunion与潮流进行微妙的舞蹈。

一旦它在最高潮汐期间左右休息,当时水回来时,结的时间返回其任务,不断向潮汐的边缘驶向潮汐的边缘。返回的羊群比久以前的瞬间上升到天空中的戏剧性较少,更迫切。他们沿着越来越多的水的边缘传播出来。这些鸟类是触觉饲养者,使用它们的长纸币来检测通过泥浆传递的振动,揭示埋藏的软体动物的存在。他们吃小贻贝和蛤蜊,但尤其偏爱被称为波罗的海的蛤蜊,Macoma Balthica和一个小泥蜗牛,Hydrobia ulvae。Tellin在透模区下部的泥浆处和下方的平均低水线下方,在那里它使用虹吸管从湿表面将营养物质绘制到它。另一方面,泥蜗牛栖息于潮间区的上游和对藻类的饲料 - 它也被称为紫菜尖壳和有机碎屑,例如腐烂的海洋生物和粪便物质的遗骸,从中它提取蛋白质。T.his segregation of its principal foods is reflected in the knot’s feeding habits—pecking from the surface for snails in the higher parts of the intertidal zone when the tide is approaching high water or beginning to ebb, but probing and pushing in the mud for tellins in the lower reaches when the tide is out.

其他的滨鸟喜欢不同的食物,因此在与水的关系中表现出不同的行为。在结在边缘的地方,dunlin很乐意涉水追逐它的猎物。avocea用它们向上翘的喙在浅水区撇去布条虫和虾。捕牡蛎的人可以用他的钻嘴钻开帽贝较硬的外壳。在芬迪湾,多达200万只半翼鹬在迁徙途中停下来享用泥虾,这个地点之所以受青睐,是因为那里的特殊潮差使无脊椎动物发育得更早,反过来又保证了更可靠的食物供应。

在所有情况下,鸟类的行为是由潮主要调控。结扣进料的仪式,植绒,称雄,返回到觅食地,重复,不能在同一时间,但近一个小时后的每一天,因为它是由潮汐的周期驱动。当,也许几天后,高潮就会出现,夜幕降临,结得起栖息稍长,可与高空杂技免除,因为它们的天敌一天的追捕,但他们进行夜间喂食退潮以及白天低潮。


T.潮间带是一个独特的栖息地,是海洋和陆地生态群落之间的集中过渡带。这是一个在食物方面有高回报的环境,但也有高压力,因为暴露在热和冷,太阳和波。其他栖息地往往局限于气候区域。但是潮间带存在于每一个海岸,只被潮汐划定。尽管气候不同,它所支持的生命也在世界各地紧密复制。

在岩石海岸上,将区划到各地的各个表面上,提供了根据其侵入海水或暴露在空气中的耐受性或暴露在空气中的宽度造成的图案证据。在这样的岸上,我发现最顶层的阶层基本上是陆地岩石,一种清洁的中灰色,与绿色苔藓生长在它上,和鸟粪斑点显示岩石被海鸟用作常规栖息地。在该层下方是较暗的灰色层,比在底部更精确地描绘。这是飞溅区域,暴露在盐水中常温但不定期浸没;不同的颜色表明存在小藻类。

在这个地层的较低的斜坡上,在不陡的地方,附着着一种海草。在这下面是一个棕色的层,包含更多的藻类和海藻,在每次涨潮时都被覆盖。我所看见的最后一层,靠近低潮的地方,又是灰色的岩石,岩石上有较大的海洋生物,如藤壶、帽贝和较大的海藻。不仅是这些固定的或固着的物种表现出分区性,无数的昆虫、螃蟹、滨鸟和其他生物也会在自己喜欢的范围内跑来跑去寻找食物。

海平面上升:潮间带由高潮急剧变化到低,邀请动物的之间的宽阵列。 Foxy Orange /维基百科

垂直序列是相同的世界各地,虽然个别带的宽度可以变化,并且有时一个层可以因为物理条件不正确,或者因为物种之间的竞争被完全挤出。但一般情况下,这样的生活层次组织的作用,以减少这种竞争。该乐队是刚性的任何国家的边界​​,并可以通过事件不幸的巧合只是转移,然后通常只有一点点,时间很短。在涨潮殴打风浪,例如,将暂时增加飞溅区的范围,而干旱在小潮发生的符咒可脱水物种,通常住在附近的平均高水位标记。

对潮间区不可避免的是另一个主要威胁,这是人类。在世界的许多地方,这种丰富的栖息地被严重挤压。海平面上升的海平面侵蚀了比似乎更重要的因素:海拔单一毫米升起可能负责侵蚀到达米内陆的侵蚀。与此同时,沿海房地产开发从陆地上吃掉。如果两次相遇,可以建造海防御,用一个坚硬的混凝土屏障取代宽泥浆,海滩,沙丘和沼泽。一条栖息地曾经是一英里或两次的栖息地突然通过或多或少的垂直墙体突然涂抹在几码中的透射区。


O.生物已经进化以便以更复杂的方式使用潮汐。例如,加州Grunion的繁殖周期专门用于春潮,这是每两周一次到达每次新的和满月时的高潮。Grunion是一个小型银色的鱼,围绕具有射线样翅片的沙丁鱼的大小。在春天和夏季之夜,当潮流很高时,南加州的精美沙滩,他们突然覆盖成千上万的扭曲生物。

也许我们自己从潮汐中删除会使问题看起来比它更难。

科学观察揭示了这一事件,精确地调整利用潮汐。当潮汐预期高的时候,跑码主要发生在全新的月亮之后的日子,但不像最高的春潮一样高。在这次短期内每次连续一天的高潮将有点较低,有助于确保新铺设的Grunion鸡蛋不会被冲走。事实上,随后的潮汐的破碎波射起了砂,有助于通过逐渐深入掩盖它们来保护鸡蛋。在接下来的11天左右,鸡蛋在浅水湿砂中孵育。在11天后,下一个春天潮汐的第一波浪到达。波浪开始侵蚀鸡蛋埋的海滩。很快,鸡蛋不再紧紧地包裹在沙子中,但在波浪中被摇动,这是它们的信号孵化成幼虫。通常,鸡蛋在下一个新的或满月之前很快孵化,给幼虫最大的几率使其在接下来的几个春潮中落在海滩上,这将增加高度。

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这还不是全部。如果接下来的大潮没有到达正在孵化的卵——例如,由于离岸风降低了潮水的高度——受精卵可以推迟孵化两周甚至四周,直到更有利的潮水到来。

许多海洋物种,包括怀特贝,妈妈和柯彻斯特牡蛎,展出了类似的,虽然较少标记,同步在其繁殖周期中的春天潮汐。但在Grunion中,适应性如此微调,认为它被认为是一种进化的奇迹。从交配循环的复杂性,很明显,Grunion与潮流进行微妙的舞蹈。证据强烈表明,垃圾在这个地方也在演变,而且栖息地的潮气条件以来一直保持大幅不变。


H嗷嗷做动物“知道”什么潮会做什么?当科学家开始研究他们,他们认为这不太可能grunions,例如,可以有一个完全的内部机制,以一次他们的养殖运行。难道他们则直接感测潮,或者他们应对其他刺激?有些事情可以推断。它不能是月光导致鱼上岸运行,因为他们这样做在高水泉无论在明亮的满月和新月的黑暗。该产卵的事实发生不是非常高的潮汐,但不久之后,表示该行为不是直接由潮汐的高度制约是(东西的grunion可以检测围绕它的身体增加水的压力)。已经发现,这是在大海搅动下一次大潮中来,刺激grunion鸡蛋通过产生溶解卵膜的酶,释放它们的幼虫。但波浪作用不能是原来的搁浅触发,否则风暴会破坏产卵运行的格局。

还有什么剩下的?刺激是否可以是纯粹的引力吸引力?与在不同深度游泳时,养鱼的任何力量都会是分钟的,但在不同深度游泳时,他们可以忍受的压力变化,但重力不能完全打折。无论什么触发行为,当Grunions岸上又繁殖时,它似乎并不局限于单倍潮流,因为鸡蛋在催产前开始成熟 - 也被发现在与月亮相中发生音乐会。

作者John Steinbeck写了关于这个谜语从科尔特兹海的日志,他在1940年与他的朋友Ed Ricketts向加利福尼亚州的标本收集探险的记录。(科尔特兹的海是他的船只的名字以及他快乐的狩猎地面。)Ricketts-谁提供斯坦贝克DOC中字符的模型罐头厂行后来,他写了一本关于潮间带生活的科学指南,部分依据是两人在旅行中收集到的资料。它们在涨潮时与红树林的根纠缠在一起,在退潮时争分夺秒地从未被发现的河床上收集标本(比如结),它们在温暖的海水中发现了惊人的多样性多彩的生命:螃蟹、蜗牛,还有一些名字来自可怕的神话的动物,如柳珊瑚,还有一些动物,如蛇妖,它们的名字很模糊,只是科学给它们起的一个听起来很奇怪的名字。他们观察那些至少在一次潮汐期间可以离开水生存的鱼类,并仔细观察不同种类的生物如何根据高度和浸泡在海水中的时间对前滩进行分级。

不可避免的是,他们发现自己卷入投机潮的重要性有这么丰富的生活,尤其是,在前寒武纪时期,当单细胞生物开始演变成更复杂的形式在海里,潮汐远比现在更大,因为月球的轨道。斯坦贝克写道:“月球引力一定是对沿海动物来说最重要的单一环境因素。”它们的体重和在海里的位移会随着地球的自转而剧烈地循环。“那么,考虑一下压力下降对充满卵子或精子的性腺的影响,它们已经几乎破裂,等待着轻微的额外拉动排出。”斯坦贝克发现的更值得注意的是,如此多的生物似乎继承了这种反应的一种祖先记忆,并将其微调到现在的弱得多的潮汐信号——他相信,这一效应即使是我们也不能免疫。“潮汐效应在灵魂深处是神秘而黑暗的,即使在今天,潮汐效应也比人们通常认为的更有效、更强大、更广泛。”

但我们仍然留下了这些生物如何回应潮汐的问题。他们不带潮汐表;当我们做的时候,他们并没有多次相关的潮流。因此,它们必须具有某种内置的潮汐时钟,或者它们必须直接感知潮汐的一些初级或二级性质,这可能包括水流的压力或水流,或其温度或盐度的变化。

也许我们自己从潮汐中删除会使问题看起来比它更难。毕竟,动物对时间敏感的奇迹没有奇迹。我们自己是昼夜节律的奴隶,因为我们的闹钟和新闻公报每天提醒我们。为什么循环节奏应该比昼夜昼夜人更臭手?当然,昼夜节奏有明显的阳光明显的阳光,与完全黑暗交替。但这对我们来说是显而易见的。对海洋生物与自己截然不同的海洋生物可能是显而易见的吗?我们发现一个完全自然的24小时循环,但这些动物可能不会发现12个和一个小时的时间,特别是自然,特别是如果他们的生存取决于它?


S.太阳系对陆地上生命的日常和每年的节奏的控制是相对容易理解的(当然在普通的人类经验中也是不可避免的熟悉)。但对海洋生物节律机制的解释才刚刚开始。昼夜节律由提供化学反馈的基因调节。这意味着,即使在没有外部刺激(如变化的光水平或温度)的情况下,节奏也能以一种“自由运行”的方式维持。在海洋生物中也可以看到类似的自由奔跑节奏,但这些生物钟是否真的与潮汐有关,还是由于自然适应过程以不同的速度运行而被调整的生物钟版本,一直存在争议。

然而,2013年,莱斯特大学(University of Leicester)的遗传学家获得的证据表明,确实存在专门的周期生物钟。由Charalambos Kyriacou领导的研究人员对斑点海虱进行了研究。斑点海虱是潮间带沙滩上的一种熟悉的居民,有一个诱人的名字eurydice pulchra.。通过扰乱负责昼夜昼夜计时的基因的表达,并表明动物仍然保持了它们的正常潮汐行为,他们确定潮汐节律是由循环时钟独立驱动的。虱子具有两种的生物钟:昼夜节束时钟,控制如身体的颜料的生产,以及根据连续高潮之间的12小时周期调节他们的游泳活动的循环时钟。

至于弹簧和小潮的较长周期(这个词是用来区分每个潮circatidal响应此期间“大约-月球”),有新的证据来解释动物反应,此也从在类似的实验维也纳大学的马克斯·佩鲁茨F.实验室。奥地利研究人员利用ragworms作为题材。这是观察到产卵上尝出大潮周期的第一物种之一,被认为是活化石,具有生理,行为和栖息地在数百万年不变。不同于grunion,它不会在今年合适的时候产卵上的每个大潮中,但只有每月一次,在新月的大潮。这种行为表明,动物的circalunar时钟可夹带月光,或者更确切地说,没有月光,而不是水动力因素,可能是为grunion重要。由月球光催化的生化反应可能在这个编程的作用。所有已知的生物钟被完全链接要么太阳或月亮。

我完全没有意识到当我一天从泥浆中拿出一个泥泞时,我完全没有意识到了ragworm在月球周期的依赖,同时观察北诺福克海岸的潮汐。我看到海鸥和鹬也来到那天,但我必须待更多的日子,以欣赏所有这些动物对潮汐的拜拜。这肯定是我们自己生活的一天和白天和夜晚统治的标志,我们对这些不同的节奏非常敏感,现在科学才开始理解它们。


休·奥尔德西-威廉姆斯是许多书的作者,包括解剖,周期表, 和最美丽的分子,决赛者洛杉矶时报图书奖。他住在英格兰诺福克。

重印版权所有©2016作者Hugh Aldersey-Williams。经出版商同意,W.W.Norton&Company,Inc。版权所有。

主要图像拼贴:安德鲁·史密斯;USFWS / Richard Crossley /维基百科;Flickr Miwok /

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