Curious Kids: jak stworzenia żyjące w głębinach morskich utrzymują się przy życiu, biorąc pod uwagę ciśnienie?

Curious Kids to seria wydawnictwa The Conversation, która daje dzieciom w każdym wieku szansę uzyskania odpowiedzi na pytania dotyczące świata od ekspertów. Wszystkie pytania są mile widziane: Ty lub osoba dorosła możecie je wysłać – wraz z imieniem, wiekiem i miejscowością, w której mieszkasz – na adres [email protected]. Nie będziemy w stanie odpowiedzieć na każde pytanie, ale zrobimy, co w naszej mocy.

Jak stworzenia żyjące w głębinach morskich utrzymują się przy życiu pod wpływem ciśnienia? – Torben, lat osiem, Sussex, Wielka Brytania.

Cześć Torben,

To jest świetne pytanie – bardzo dziękuję za jego zadanie. Głębokie morze jest bardzo trudnym miejscem do życia. Nie ma światła, jest zimno, nie ma zbyt wiele tlenu i mało pożywienia – i, jak słusznie zauważasz, stworzenia, które tam żyją, muszą radzić sobie z ogromnym ciśnieniem wody powyżej.

W najgłębszej części Atlantyku ciśnienie może wynosić 840 barów – to około 840 razy więcej niż ciśnienie, którego doświadczamy na poziomie morza. W Challenger Deep w Rowie Mariańskim – najgłębszej części wszystkich oceanów świata – ciśnienie może wynosić 1000 barów lub więcej.

Ale stworzenia, które żyją w najgłębszych częściach oceanu, mają specjalne cechy, które pomagają im radzić sobie z tymi trudnymi warunkami – w tym z miażdżącym ciśnieniem.

Pod ciśnieniem

Gdy zanurkujesz na dno głębokiego basenu, możesz zacząć odczuwać bolesne lub nieprzyjemne uczucie w uszach i zatokach. Dzieje się tak dlatego, że zawierają one powietrze: to uczucie pochodzi z woreczków powietrznych w twoim ciele, które są zgniatane przez ciśnienie wody.

Ryby żyjące bliżej powierzchni oceanu mogą mieć pęcherz pławny – jest to duży organ z powietrzem, który pomaga im unosić się lub opadać w wodzie. Ryby głębinowe nie mają takich worków powietrznych w swoich ciałach, co oznacza, że nie są one zgniatane.

Najgłębiej żyjący gatunek ryby, zwany ślimakiem hadalskim, można znaleźć na głębokości około 8 200 m.

Ale ciało pozbawione pustych przestrzeni powietrznych zaprowadzi cię tak daleko, ponieważ wysokie ciśnienie może również zniszczyć strukturę cząsteczek – maleńkich elementów składowych, z których zbudowana jest cała materia.

Aby temu zaradzić, stworzenia głębinowe posiadają „piezolity” – małe, organiczne cząsteczki, które dopiero niedawno zostały odkryte. Te piezolity powstrzymują inne cząsteczki w ciałach stworzeń, takie jak błony i białka, przed zmiażdżeniem przez ciśnienie (choć nie jesteśmy jeszcze pewni, jak dokładnie).

Inną interesującą rzeczą dotyczącą piezolitów jest to, że nadają one rybom ich „rybi” zapach. Gatunki płytkowodne też mają piezolity, ale gatunki głębinowe mają ich o wiele więcej – więc gatunki głębokowodne pachniałyby o wiele bardziej rybnie.

Cząsteczka ta jest skuteczna tylko do pewnych głębokości; gdy woda staje się głębsza, ciśnienie staje się zbyt duże, nawet dla ślimaków. Z samego dna Rowu Mariańskiego wydobyto maleńkie organizmy zwane mikrobami, które również mają peizolity, które pomagają im w ochronie.

Głębokie nurkowanie

Podczas gdy niektóre zwierzęta żyją przez cały czas w głębinach morskich, inne tylko je odwiedzają. Gatunki takie jak wieloryb dziobogłowy Cuviera przemieszczają się między powierzchnią wody, aby oddychać, a głębokością ponad 2000 m, aby się odżywiać.

Te wieloryby oddychają powietrzem, ale ich płuca są składane, więc nie zostają zmiażdżone, gdy wieloryby nurkują w głębinach morskich przez prawie dwie godziny naraz.

Podczas nurkowania wieloryby te magazynują tlen z powietrza, którym oddychają, w swojej krwi i mięśniach. Mogą to zrobić, ponieważ mają wyższy poziom cząsteczek hemoglobiny i mioglobiny – które są używane do przechowywania tlenu – niż inne gatunki wielorybów.

Wieloryby dzioborogie Cuviera mogą również zmniejszyć tętno i tymczasowo zatrzymać przepływ krwi do niektórych części ciała, co pomaga tlenowi trwać dłużej.

Więc istnieje kilka różnych sposobów, w jaki stworzenia mogą przetrwać w głębinach morskich, w zależności od tego, czy są to tylko odwiedziny, czy żyją tam przez cały czas.

Jest jeszcze jedna rzecz, o której warto pomyśleć: naukowcom bardzo trudno jest badać zwierzęta głębinowe, ponieważ mają one tendencję do umierania, gdy są wydobywane na powierzchnię – może więc istnieć wiele innych niezwykłych cech, o których jeszcze nie wiemy.

Więcej artykułów Curious Kids, napisanych przez ekspertów akademickich:

• Jak ciepło przemieszcza się przez przestrzeń, jeśli przestrzeń jest próżnią? – Katerina, 10 lat, Norwich, Wielka Brytania.

• Co sprawia, że spadająca gwiazda się porusza? – Katelyn, 7 lat, Adelajda, Australia.

• Co powoduje powstawanie zorzy polarnej? – Ffion, age 6.75, Pembrokeshire, UK.