Португальский военный корабль ( Physalia physalis ), также известный как военный корабль [6] или синяя бутылочка , [7] — морское гидрозойное животное, обитающее в Атлантическом и Индийском океанах. Считается, что это тот же вид, что и тихоокеанский военный корабль или синяя бутылочка , обитающая в основном в Тихом океане. [8] Португальский военный корабль — единственный вид рода Physalia , который, в свою очередь, является единственным родом семейства Physaliidae . [9]
Португальский военный корабль — яркий представитель нейстона , сообщества организмов, живущих на поверхности океана. У него есть многочисленные ядовитые микроскопические нематоцисты , которые вызывают болезненные укусы, достаточно сильные, чтобы убить рыбу, и, как известно, иногда убивают людей. Хотя внешне португальский военный корабль напоминает медузу , на самом деле это сифонофор . Как и все сифонофоры, это колониальный организм , состоящий из множества более мелких единиц, называемых зооидами . [10] Все зооиды в колонии генетически идентичны, но выполняют специализированные функции, такие как кормление и размножение, и вместе позволяют колонии действовать как единая особь.
Сифонофор Physalia physalis , широко известный как португальский военный корабль, является одним из наиболее заметных, но плохо изученных представителей нейстона. [10] Нейстон — это плавучее сообщество океанических организмов, обитающих на границе раздела воды и воздуха . Это сообщество подвержено уникальному набору условий окружающей среды, включая длительное воздействие интенсивного ультрафиолетового света , риск высыхания , а также бурное море и волнения. [11] Несмотря на их толерантность к экстремальным условиям окружающей среды и очень большой размер этой среды обитания, которая составляет 71% поверхности Земли и почти в три раза превышает площадь всех наземных сред обитания, очень мало известно об организмах, составляющих это узкоспециализированное полифилетическое сообщество. [12] [10]
Португальский военный корабль удачно назван в честь военного корабля: он использует часть увеличенного поплавка, наполненного угарным газом и воздухом, в качестве паруса, чтобы путешествовать по ветру на тысячи миль, волоча за собой длинные щупальца, которые наносят смертельный ядовитый укус рыбе. . [13] [14] Эта способность плавать в сочетании с болезненным укусом и жизненным циклом с сезонным цветением приводит к периодическим массовым выбросам на берег и случайным отравлениям людей, что делает P. physalis самым печально известным сифонофором. [12] [10]
Развитие, морфология и организация колоний P. physalis сильно отличаются от всех других сифонофоров. [10] Сифонофоры — относительно малоизученная группа колониальных гидрозойных растений . Колонии состоят из функционально специализированных тел (называемых зооидами ), гомологичных свободноживущим особям. Большинство видов являются планктонными и встречаются на большинстве глубин от глубокого моря до поверхности океана. [15] [16] [17] Они хрупкие, и их трудно собрать неповрежденными, и их необходимо собирать с помощью погружного аппарата с дистанционным управлением , вручную во время дайвинга в открытой воде или в регионах с локализованными апвеллингами . [18] [19] Однако Physalia physalis является наиболее доступным, заметным и надежным сифонофором, и поэтому об этом виде было написано много, включая химический состав его поплавка, яда (особенно отравления), возникновения и распределение. [12] [20] [21] [22] [23] [24] [25 ] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [ чрезмерное цитирование ] Однако меньше исследований было проведено подробный обзор структуры P. physalis , включая развитие, гистологию основных зооидов и более широкое описание расположения колоний. [32] [33] [34] [35] Эти исследования обеспечивают важную основу для понимания морфологии, клеточной анатомии и развития этого вида neustonis. Может быть трудно понять морфологию, рост и развитие P. physalis в контексте разнообразия сифонофоров, поскольку колония состоит из очень трехмерных ветвящихся структур и развивается совсем не так, как все другие сифонофоры. [10]
Синяя бутылочка напоминает медузу, но на самом деле представляет собой сифонофор, колониальный организм, состоящий из мелких отдельных животных, называемых зооидами . [36] В настоящее время идентифицировано 7 зооидов, подпадающих под четыре основные классификации, каждая из которых зависит от выживания и выполнения различных функций, таких как пищеварение (гастрозооиды), размножение (гонозооиды) и охота (дактилозооиды). Последний зооид, пневматофор, представляет собой заполненный газом поплавок или мешок, который поддерживает другие зооиды и действует как парус, поэтому синяя бутылочка прикована к поверхности океана, перемещаясь по милости ветра, волн и морских течений. Длинные щупальца синей бутылки свисают под поплавком, когда они дрейфуют, ловя добычу, чтобы ее ужалить и утащить к пищеварительным зооидам. [36] [37]
Этот вид встречается во всем Мировом океане, в тропических, субтропических и (иногда) умеренных регионах. [10] [37]
Синяя бутылочка, тихоокеанский военный корабль или индо-тихоокеанский португальский военный корабль, отличающийся меньшим поплавком и одним длинным рыболовным щупальцем, первоначально считался отдельным видом того же рода ( P. utriculus ). В 2007 году это название было синонимом P. physalis , и теперь оно считается региональной формой того же вида. [38] [39]
Название «военный человек» происходит от «военного корабля» , парусного военного корабля, [40] и сходства животного с португальской версией (каравеллой ) на всех парусах. [41] [5] [6]
Как и все сифонофоры, португальский военный корабль является колониальным : каждый военный корабль состоит из множества более мелких единиц ( зооидов ), которые свисают группами из-под большой, наполненной газом структуры, называемой пневматофором. [42] Новые зооиды добавляются путем почкования по мере роста колонии. На военном корабле было описано до семи различных видов зооидов: три медузоидного типа (гонофоры, нектофоры и рудиментарные нектофоры) и четыре полипоидного типа ( свободные гастрозооиды , зооиды с щупальцами, гонозооиды и гонопальпоны). ). [43] Однако наименование и классификация зооидов различаются у разных авторов, и большая часть эмбриональных и эволюционных взаимоотношений зооидов остается неясной. [10]
Пневматофор , или пузырь, — самая заметная часть военного корабля. Он полупрозрачный и окрашен в синий, фиолетовый, розовый или лиловый цвет , может иметь длину от 9 до 30 см (от 3,5 до 11,8 дюйма) и возвышаться над водой на высоту до 15 см (6 дюймов). Пневматофор действует как плавучее устройство и как парус для колонии, позволяя колонии двигаться при преобладающем ветре. [10] [42] Газ в пневматофоре состоит частично из угарного газа (0,5–13%), который активно вырабатывается животным, и частично из атмосферных газов (азота, кислорода и благородных газов), которые диффундируют из окружающего воздуха. [44] В случае нападения с поверхности пневматофор может сдуться, что позволит колонии временно погрузиться под воду. [45]
Колония охотится и питается за счет сотрудничества двух типов зооидов: гастрозооидов и зооидов с щупальцами, известных как дактилозооиды [10] или щупальцевые пальпоны . Дактилозооиды оснащены щупальцами, длина которых обычно составляет около 10 м (30 футов), но может достигать и более 30 м (100 футов). [46] [47] Каждое щупальце несет крошечные, спиральные, нитевидные структуры, называемые нематоцистами . Нематоцисты вызывают срабатывание и вводят яд при контакте, жаля, парализуя и убивая взрослых или личинок кальмаров и рыб. Большие группы португальских военных кораблей, иногда более 1000 особей, могут истощить рыбные запасы. [43] [45] Сокращение щупалец тянет добычу вверх, в зону действия гастрозооидов, пищеварительных зооидов. Гастрозооиды окружают и переваривают пищу, выделяя ферменты . P. physalis обычно имеет несколько жалящих щупалец, но региональная форма (ранее известная как отдельный вид, P. utriculus ) имеет только одно жалящее щупальце.
Основные репродуктивные зооиды — гонофоры — расположены на ветвящихся структурах, называемых гонодендрами. Гонофоры производят сперму или яйцеклетки (см. жизненный цикл). Помимо гонофоров, каждый гонодендрон также содержит несколько других типов специализированных зооидов: гонозооиды (которые являются дополнительными гастрозооидами), нектофоры (которые, как предполагается, позволяют плавать отделенным гонодендрам) и рудиментарные нектофоры (также называемые желеобразными полипами; их функция заключается в следующем). не понятно). [10]
Военный человек описывается как колониальный организм, потому что отдельные зооиды в колонии эволюционно произошли либо от полипов , либо от медуз , [48] то есть двух основных строений тела книдарий . [49] Оба эти плана тела включают целых особей у неколониальных книдарий (например, медуза — это медуза; актиния — это полип). Все зооиды военного корабля развиваются из одной и той же оплодотворенной яйцеклетки и поэтому генетически идентичны; они остаются физиологически связанными на протяжении всей жизни и, по сути, функционируют как органы в общем теле. Следовательно, португальский военный корабль представляет собой одну особь с экологической точки зрения, но состоит из множества особей с эмбриологической точки зрения. [48]
Встречается в основном в тропических и субтропических водах, [50] [51] португальский военный корабль обитает на поверхности океана. Газонаполненный пузырь, или пневматофор, остается на поверхности, а остальная часть погружена в воду. [52] Португальские военные корабли не имеют средств передвижения и двигаются пассивно, движимые ветрами, течениями и приливами.
Ветры могут загнать их в бухты или на пляжи. Часто за обнаружением одного португальского военного корабля следует обнаружение множества других поблизости. [46] Португальский военный корабль хорошо известен любителям пляжного отдыха своими щупальцами и болезненными укусами. [37] Поскольку они могут ужалить, находясь на берегу, обнаружение военного корабля, выброшенного на берег, может привести к закрытию пляжа. [53] [54]
Несмотря на то, что это обычное явление, происхождение военного корабля или синей бутылки до того, как он достиг береговой линии, не совсем понятно, как и то, как он дрейфует по поверхности океана. [37]
Для каждого военного корабля или синей бутылки поплавок может быть ориентирован влево или вправо (диморфизм), что считается адаптацией, предотвращающей выбрасывание всей популяции на берег и ее смерть. [55] [56] «Левые» синие ботвы плывут вправо от ветра, а «правые» голубые ботвы плывут влево. Ветер всегда будет толкать два типа синих бутылок в разные стороны, поэтому не более половины популяции будет отброшено к побережью. [55] [56] Региональные популяции португальских военных кораблей могут существенно различаться по размеру поплавка и количеству длинных щупалец, используемых для охоты. Региональная форма, ранее известная как P. utriculus , синяя бутылочка, имеет поплавок, редко превышающий 10 см в длину, и одно длинное охотничье щупальце длиной менее 3 м. Для сравнения, типичный военный корабль имеет поплавок около 15 см, по сообщениям, до 30 см, и несколько охотничьих щупалец, которые в зрелых колониях могут достигать 30 м в полностью выдвинутом состоянии. [10] [37]
Португальский военный корабль имеет несколько асимметричную форму: зооиды колонии свисают не совсем от средней линии пневматофора , а смещены то вправо, то влево от средней линии. В сочетании с скользящим действием щупалец (которые функционируют как морской якорь ) это левостороннее или правостороннее движение заставляет колонию плыть боком относительно ветра примерно на 45 ° в любом направлении. [57] [58] Таким образом, было высказано предположение, что леворукость колоний влияет на военную миграцию, при этом левосторонние или правосторонние колонии потенциально с большей вероятностью будут дрейфовать по определенным соответствующим морским путям. [57] Хотя ранее считалось, что рукасть развивается в результате ветров, которые испытывала колония, на самом деле рукасть появляется на ранних этапах жизни колонии, пока она все еще живет под поверхностью моря. [10]
Поскольку они не умеют плавать, движение военного корабля или синей бутылки можно смоделировать математически, рассчитав действующие на него силы или адвектируя виртуальные частицы в моделях циркуляции океана и атмосферы . Более ранние исследования моделировали движение военного корабля с помощью отслеживания лагранжевых частиц , чтобы объяснить основные события, связанные с выбросом на берег. В 2017 году Феррер и Пастор смогли оценить регион происхождения крупного случая выбрасывания на берег на баскском побережье. [59] Они прогнали лагранжеву модель назад во времени, используя скорость ветра и коэффициент сопротивления ветра в качестве движущих сил движения военного корабля. Они обнаружили, что регионом происхождения был североатлантический субтропический круговорот . [59] В 2015 г. Прието и др. включал как влияние поверхностных течений , так и ветра, чтобы предсказать первоначальное положение колонии до крупных событий, связанных с выбросом на берег в Средиземном море. [60] В этой модели предполагалось, что военный корабль переносился поверхностными течениями, а к эффекту ветра добавлялся гораздо более высокий коэффициент ветрового сопротивления , равный 10 процентам. Аналогично, в 2020 году Headlam et al. использовали наблюдения за выбросами на берег и прибрежные наблюдения, чтобы определить регион происхождения, используя совместное воздействие поверхностных течений и сопротивления ветра, для крупнейшего массового выброса военного корабля на берег на ирландском побережье за более чем 150 лет. [61] [37] В этих более ранних исследованиях использовались численные модели в сочетании с простыми предположениями для расчета дрейфа этого вида, исключая сложную динамику дрейфа. В 2021 году Ли и др. обеспечить параметризацию лагранжевого моделирования синей бутылки, учитывая сходство между синей бутылкой и парусной лодкой . Это позволило им рассчитать гидродинамические и аэродинамические силы, действующие на бутылку, и использовать условие равновесия для создания обобщенной модели для расчета скорости дрейфа и курса синей бутылки при любых условиях ветра и океанских течений. [37]
Португальский военный корабль — хищник . [46] Используя свои ядовитые щупальца, военный корабль ловит и парализует свою добычу, «наматывая» ее внутрь к пищеварительным полипам. Обычно он питается мелкой взрослой рыбой и мальками рыб (молодь рыб), а иногда и зоопланктоном , креветками и другими мелкими ракообразными. [62]
У организма мало собственных хищников; Одним из примеров является головастая черепаха , которая питается португальским военным кораблем как обычная часть своего рациона. [63] Кожа черепахи, включая язык и горло, слишком толстая, чтобы укусы могли проникнуть в нее. Кроме того, синий морской слизень Glaucus atlanticus специализируется на питании португальским военным кораблем [64] , как и фиолетовая улитка Janthina janthina . [65] Диета океанской солнечной рыбы , которая когда-то считалась состоящей в основном из медуз, включает в себя множество видов, одним из таких примеров является португальский военный корабль. [66] [67]
Осьминог -одеяло невосприимчив к яду португальского военного корабля; Было замечено, что молодые особи носят сломанные щупальца военного корабля, [68] которые самцы и неполовозрелые самки отрывают и используют в наступательных и оборонительных целях. [69]
Военная рыба Nomeus gronovii — дрейфующая рыба , обитающая в Атлантическом , Тихом и Индийском океанах . Он примечателен своей способностью жить в смертоносных щупальцах португальского военного корабля, щупальцами и гонадами которого он питается. Вместо того, чтобы использовать слизь для предотвращения выстреливания нематоцист , как это видно у некоторых рыб-клоунов , укрывающихся среди актиний , рыба, по-видимому, использует очень ловкое плавание, чтобы физически избежать щупалец. [70] [71] У рыбы очень большое количество позвонков (41), что может повысить ее ловкость [71] и в первую очередь использует грудные плавники для плавания — особенность рыб, которые специализируются на маневрировании в ограниченном пространстве. У него также сложная конструкция кожи и по крайней мере одно антитело к токсинам военного корабля. [71] Хотя эта рыба кажется в 10 раз более устойчивой к токсину, чем другие рыбы, ее могут ужалить дактилозоиды (большие щупальца), которых она активно избегает. [70] Меньшие гонозуиды, похоже, не жалят рыбу, и, как сообщается, рыба часто «грызет» эти щупальца. [70]
Португальский военный корабль часто встречается с множеством других морских рыб, включая желтого джека . Эти рыбы получают укрытие от хищников, обеспечиваемое жалящими щупальцами, а для португальского военного корабля присутствие этих видов может привлечь другую рыбу в пищу. [72]
Особи боевых кораблей раздельнополы , то есть в каждой колонии есть либо самцы, либо самки. [42] [10] Гонофоры, производящие либо сперму, либо яйцеклетки (в зависимости от пола колонии), сидят на древовидной структуре, называемой гонодендроном, которая, как полагают, выпадает из колонии во время размножения. [10] Спаривание происходит в основном осенью, когда яйца и сперма выбрасываются из гонофоров в воду. [42] Поскольку ни оплодотворение, ни раннее развитие непосредственно не наблюдались в дикой природе, пока неизвестно, на какой глубине они происходят. [10]
Оплодотворенное яйцо военного корабля развивается в личинку , которая по мере роста откладывает новые зооиды, постепенно образуя новую колонию. Первоначально это развитие происходит под водой и было реконструировано путем сравнения личинок разных стадий, собранных в море. [10] Первые две структуры, которые появятся, - это пневматофор (парус) и одиночный зооид, питающийся рано, называемый протозооидом; позже добавляются гастрозооиды и зооиды с щупальцами. В конце концов, растущий пневматофор становится достаточно плавучим, чтобы нести незрелую колонию на поверхность воды. [10]
Жалящие, наполненные ядом нематоцисты в щупальцах португальского военного корабля могут парализовать мелкую рыбу и другую добычу. [30] Оторванные щупальца и мертвые особи (в том числе те, которые выбрасывает на берег) могут жалить так же болезненно, как и живые организмы в воде, и могут сохранять свою активность в течение нескольких часов или даже дней после гибели организма или отделения щупальце. [73]
Укусы обычно причиняют людям сильную боль, оставляя на коже красные рубцы, похожие на плети, которые обычно сохраняются в течение двух или трех дней после первого укуса. Боль обычно утихает примерно через один-три часа (в зависимости от биологии жертвы). Однако яд может попасть в лимфатические узлы и вызвать симптомы, имитирующие аллергическую реакцию, включая отек гортани , закупорку дыхательных путей, сердечную недостаточность и неспособность дышать. Другие симптомы могут включать лихорадку и шок, а в некоторых крайних случаях даже смерть [74] , хотя это случается крайне редко. Медицинская помощь тем, кто подвергся воздействию большого количества щупалец, может потребоваться для облегчения боли или открытия дыхательных путей, если боль становится мучительной или длится более трех часов или если дыхание становится затрудненным. Случаи, когда укусы полностью охватывают туловище маленького ребенка, могут оказаться смертельными. [75]
Каждое лето этот вид ответственен за до 10 000 укусов человека в Австралии, особенно на восточном побережье, а некоторые другие происходят у берегов Южной и Западной Австралии . [76]
Укусы португальского военного корабля могут привести к тяжелому дерматиту, характеризующемуся длинными, тонкими, открытыми ранами, напоминающими раны, нанесенные кнутом. [77] Они вызваны не каким-либо ударом или режущим действием, а раздражающими уртикариогенными веществами в щупальцах. [78] [79]
В 2017 году было обнаружено, что наиболее эффективным полоскание уксусом ( уксусная кислота , кислотность 5%) (необратимо подавляющее выделение книдоцитов ) с последующим применением тепла, воды или горячего компресса при 45 °C (113 °F) в течение 45 минут. Лечение, а полоскание морской водой, холодными компрессами, мочой, пищевой содой, кремом для бритья, мылом, лимонным соком, алкоголем, медицинским спиртом и колой вызовет выделение большего количества яда. [80]
В 2009 году отдельные исследования показали, что у некоторых людей обливание уксусом может увеличить доставку токсинов и ухудшить симптомы. [81] [82] В 1988 году утверждалось, что уксус провоцирует кровотечение при использовании при менее сильных укусах книдоцитов более мелких видов. [83]
учебник средней школы
Обновлено 10 октября 2017 г.
В Австралии, особенно на восточном побережье, каждое лето происходит до 10 000 укусов только синей ботвы (
Physalia
spp.), а также других укусов «волосатой медузы» (
Cyanea
) и «жира» (
Катостиль
).
Обычные жала в Южной и Западной Австралии включают голубую бутылку, а также кубозоа с четырьмя щупальцами
или коробчатую медузу
, «джимбл» (
Carybdea rastoni
) .
Жало португальского военного корабля.
Одним из наиболее болезненных последствий для кожи является последствие нападения океанических гидрозоанов, известных как португальские военные корабли, которые поражают своими размерами, ярким цветом и способностью вызывать волдыри.
У них есть небольшой поплавок, который поддерживает их на плаву и с которого свисают длинные щупальца.
В результате обхвата этих щупалец образуются линейные полосы, похожие на хлыстовые травмы, вызванные не силой их укуса, а отложением
протеолитических
ядов,
уртикариогенных
и раздражающих веществ.