Zoothamnium niveum
|
|
| Zoothamnium niveum | |
|---|---|
| Klasyfikacja naukowa | |
| Domena: | |
| (nierankingowe): | |
| Gromada: | |
| Klasa: | |
| Zamówienie: | |
| Rodzina: |
Zoothamniidae
|
| Rodzaj: | |
| Gatunek: |
Z. niweum
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Zoothamnium niveum
Erenberga , 1838
|
|
Zoothamnium niveum to gatunek orzęskowego pierwotniaka , który tworzy kolonie w kształcie piór w morskich środowiskach przybrzeżnych . Orzęski tworzą symbiozę z utleniającymi siarkę bakteriami chemosyntetycznymi z gatunku Candidatus Thiobios zoothamnicoli, które żyją na powierzchni kolonii i nadają im niezwykłą białą barwę.
Charakterystyka
Wyraźnie białe kolonie w kształcie piór składają się z pojedynczych komórek w kształcie dzwonu, zwanych zooidami . Łodygi poszczególnych komórek wyrastają z pojedynczej centralnej łodygi. Kolonie mogą osiągać długość do 15 mm, utworzone z setek pojedynczych zooidów, każdy o długości zaledwie 120 µm. Cała kolonia może skurczyć się w wiązkę w kształcie kuli poprzez skurcz myonem w ich łodygach.
Biały kolor jest wytwarzany przez chemolitoautotroficzne bakterie utleniające siarkę, które pokrywają całą powierzchnię kolonii Z. niveum . W większości innych gatunków Zoothamnium bakterie pokrywają tylko łodygi. Bakterie zawierają siarkę elementarną , która wydaje się biała. Z. niveum wydaje się bezbarwny, gdy bakterie są nieobecne.
Podobnie jak w innych orzęskach, kurczliwa wakuola utrzymuje równowagę osmotyczną komórki i pozwala jej przetrwać stężenia soli zarówno w wodzie morskiej, jak i słonawej. Wakuola znajduje się w Z. niveum bezpośrednio pod krawędzią perystomu .
Wielopostaciowość
Większość orzęsków żyje jako organizmy jednokomórkowe w środowiskach wodnych, a pojedyncza komórka spełnia wszystkie funkcje życiowe, takie jak odżywianie, metabolizm i rozmnażanie. Kolonie Z. niveum składają się z wielu pojedynczych komórek, które tworzą jednostkę kolonialną przypominającą pióro , z kilkoma różnymi typami komórek. Stare gałęzie kolonii ilustrują polimorfizm zooidów oglądanych pod mikroskopem . Obecne są trzy różne formy poszczególnych komórek rzęskowych, które różnią się zarówno formą, jak i funkcją. Duże makrozooidy mogą przekształcić się w roje i opuścić kolonię. Osiadają na odpowiednich powierzchniach i rozwijają się w nowe kolonie. Mikrozooidy co kolonia robi poprzez spożywanie ich symbiotycznych bakterii i innych cząstek organicznych. Na końcowych końcach kolonii znajdują się wyspecjalizowane zooidy, które mogą wydłużać i ułatwiać bezpłciowe rozmnażanie kolonii.
Bakterie na różnych częściach żywiciela mają różne kształty pomimo przynależności do tego samego gatunku ( polimorfizm ). Te na łodygach mają kształt pręcików, ale te w okolicy rzęskowego aparatu gębowego mikrozooidów mają kształt małych kulek (coccoid). Formy pośrednie znajdują się również pomiędzy.
Dystrybucja i siedlisko
Osiadłe kolonie Z. niveum zostały po raz pierwszy opisane w płytkich wodach Morza Czerwonego . Później znaleziono je również w Florida Keys w Zatoce Meksykańskiej oraz na rafie koralowej Belize na Morzu Karaibskim .
Kolonie osiedlają się w środowiskach zawierających siarczki . Siarkowodór , siarczek i pokrewne związki zawierające siarkę, takie jak tiosiarczany, powstają podczas rozkładu i remineralizacji materiału organicznego. Na przykład materiał roślinny, taki jak oderwane liście Posidonia oceanica na łąkach trawy morskiej Morza Śródziemnego , gromadzi się w zagłębieniach skalnych półek i rozkłada. W lasach namorzynowych na Karaibach , materiał organiczny może tworzyć torf i uwalniać siarczki. Siarkowodór może również pochodzić ze zjawisk geologicznych, takich jak podwodne kominy hydrotermalne , np. u wybrzeży Wysp Kanaryjskich .
Warunki ekologiczne
Ekstremalne warunki ekologiczne panują w tych źródłach siarczków, w pobliżu których osiedlają się kolonie Z. niveum . Ponieważ pod korzeniami namorzynów i osadami trawy morskiej pod półkami skalnymi przepływa niewielki prąd wody , te gorące miejsca rozkładu są wyjątkowo ubogie w tlen i bogate w siarczki. W lasach namorzynowych u wybrzeży Belize znaleziono je wokół małych dziur w torfie namorzynowym, które powstają, gdy korzenie namorzynowe rozkładają się. Otwory te nazwano siarczkowymi „mikrowentylami”, ponieważ w miniaturze przypominają kominy hydrotermalne głębin morskich, tzw. czarnych palaczy , chociaż temperatury w płytkich wodach są znacznie niższe (28°C na Karaibach, 21°C-25°C w Morzu Śródziemnym (lato)), w porównaniu z gradientem między >300°C a 2°C w głębinowych z powodu aktywności wulkanicznej. Kolonie Zoothamnium nie osiedlają się bezpośrednio nad rozkładającym się materiałem, ale w pobliżu, np. na nawisach skalnych, liściach trawy morskiej lub wodorostów, korzeniach namorzynów .
Symbioza
Korzyści symbiotyczne zapewniane przez kolonie Z. niveum dla przyczepionych do nich bakterii Candidatus Thiobios zoothamnicoli (członek Gammaproteobacteria ) polegają na aktywnym przechodzeniu między warunkami bogatymi w tlen i siarczkami. Ta przemiana może wystąpić poprzez regularne kurczenie się i rozszerzanie kolonii oraz przez prądy wodne powstające w wyniku bicia rzęsek w obszarze ustnego otwarcia orzęsków.
Gwałtowne kurczenie się i powolne ponowne rozciąganie kolonii powoduje przepływ zarówno wody bogatej w siarczki do karmienia bakterii, jak i normalnej natlenionej wody morskiej do oddychania Z. niveum . Mieszanie jest regulowane przez uderzanie rzęsek w aparat ustny Zoothamnium . W przypadku małej podaży związków siarki bakterie wykorzystują siarkę zgromadzoną w ich komórkach. W końcu po czterech godzinach wydają się blade i przezroczyste, ponieważ zmagazynowana siarka została zużyta. Jeśli jednak stężenie siarczków jest zbyt wysokie, może być toksyczne dla Zoothamnium kolonie i zabijają orzęski pomimo bakterii.
Bakterie znajdujące się w pobliżu ustnego końca mikrozooidów mają postać kokosa, większą objętość i wyższy wskaźnik podziału niż bakterie w kształcie pałeczek na łodygach, mimo że obie należą do tego samego gatunku. Dzieje się tak, ponieważ mieszanie wody przez uderzenia rzęsek jamy ustnej skutkuje bardziej optymalnym stężeniem zarówno tlenu, jak i siarczków w tamtejszej wodzie. Bakterie w okolicy jamy ustnej mogą być zatem wykorzystywane jako źródło pożywienia i są wprowadzane do jamy ustnej ( cytostomu ) orzęsków i trawione.
Literatura
- Christian Rinke, Jörg A. Ott i Monika Bright: „Procesy żywieniowe w chemoautotroficznych symbiozach Zoothamnium niveum”, Symposium of the Biology of Tropical Shallow Water Habitats, Lunz, Österreich, październik 2001, S. 19-21