Фильтраторы - это подгруппа животных , питающихся суспензией , которые питаются путем отделения взвешенных веществ и частиц пищи из воды, обычно путем пропускания воды через специальную фильтрующую структуру. Некоторыми животными, использующими этот метод питания, являются моллюски , криль , губки , усатые киты и многие рыбы (включая некоторых акул ). Некоторые птицы, такие как фламинго и некоторые виды уток , также являются фильтраторами. Фильтраторы могут играть важную роль в очистке воды и поэтому считаются инженерами экосистем . Они также играют важную роль в биоаккумуляции и, как следствие, в качестве организмов-индикаторов .
Большинство кормовых рыб являются фильтраторами. Например, атлантический менхаден , разновидность сельди , питается планктоном , пойманным в толще воды. Взрослые менхадены могут фильтровать до четырех галлонов воды в минуту и играть важную роль в очистке океанской воды. Они также являются естественным сдерживающим фактором для смертоносного красного прилива . [1]
Помимо этих костных рыб фильтраторами являются еще четыре вида хрящевых рыб . Китовая акула всасывает полный рот воды, закрывает пасть и выбрасывает воду через жабры . Во время небольшой задержки между закрытием рта и открытием жаберных створок планктон захватывается кожными зубцами , выстилающими жаберные пластинки и глотку . Этот тонкий ситообразный аппарат, представляющий собой уникальную модификацию жаберных тычинок, предотвращает выход чего-либо, кроме жидкости, через жабры (все, что превышает 2–3 мм в диаметре, задерживается). Любой материал, попавший в фильтр между жаберными перемычками, проглатывается. Было замечено, что китовые акулы «кашляют», и предполагается, что это метод очистки от скопившихся частиц пищи в жаберных тычинках. [2] [3] [4] У большеротой акулы вокруг рта расположены светящиеся органы, называемые фотофорами . Считается, что они могут существовать для того, чтобы заманивать в рот планктон или мелкую рыбу. [5] Гигантская акула является пассивным фильтратором, фильтрующим зоопланктон , мелкую рыбу и беспозвоночных до 2000 тонн воды в час. [6] В отличие от большеротых и китовых акул, гигантская акула, похоже, не ищет активно свою добычу; но у него есть большие обонятельные луковицы , которые могут направить его в правильном направлении. В отличие от других крупных фильтраторов, он питается только водой, которая проталкивается через жабры при плавании; большеротая акула и китовая акула могут сосать или перекачивать воду через жабры. [6] Скаты-манты могут приурочить свое прибытие к нересту больших косяков рыбы и питаться свободно плавающей икрой и спермой. Эту уловку используют и китовые акулы. [7]
Как и все членистоногие, ракообразные относятся к экдизозоям , кладе без ресничек . Реснички играют важную роль для многих животных, питающихся фильтратором, но поскольку у ракообразных их нет, им приходится вместо этого использовать модифицированные конечности для фильтрационного питания. [8] Мизидовые живут недалеко от берега и парят над морским дном, постоянно собирая частицы с помощью своей корзины-фильтра. Они являются важным источником пищи для сельди , трески , камбалы и полосатого окуня . Мизиды обладают высокой устойчивостью к токсинам в загрязненных районах и могут способствовать повышению уровня токсинов у их хищников. [ нужна цитата ] Антарктическому крилю удается напрямую использовать мельчайшие клетки фитопланктона , чего не может сделать ни одно другое высшее животное размером с криль. Это достигается за счет фильтрационного питания с использованием развитых передних ног криля, образующих очень эффективный фильтрующий аппарат: [9] шесть торакопод образуют очень эффективную «кормушку», используемую для сбора фитопланктона из открытой воды. На анимации вверху этой страницы криль зависает на месте под углом 55°. При меньших концентрациях корма кормушку проталкивают в воду более чем на полметра в открытом положении, а затем водоросли причесывают к ротовому отверстию специальными щетинками на внутренней стороне торакопод.Фарфоровые крабы имеют питающиеся придатки, покрытые щетинками, которые фильтруют частицы пищи из текущей воды. [10] Большинство видов ракушек являются фильтраторами, использующими свои сильно модифицированные ноги для просеивания планктона из воды. [11]
Кроме того, некоторые насекомые с водными личинками или нимфами на водной стадии являются фильтраторами. Например, некоторые виды нимф поденок, [12] личинки комаров , [13] и личинки черной мухи . [14] Вместо использования модифицированных конечностей или ротового аппарата некоторые личинки ручейников производят шелковые сети, используемые для фильтрационного питания. [15]
Усатые киты (Mysticeti), один из двух подотрядов китообразных ( киты, дельфины и морские свиньи), характеризуются наличием не зубов, а пластинок уса для фильтрации пищи из воды. Это отличает их от другого подотряда китообразных — зубатых китов (Odontoceti). Подотряд включает четыре семейства и четырнадцать видов. Усатые киты обычно ищут скопление зоопланктона, плавают сквозь него, либо с открытой пастью, либо с глотком, и фильтруют добычу из воды с помощью своих усатых китов. Усовый уса представляет собой ряд большого количества кератиновых пластинок, прикрепленных к верхней челюсти и имеющих состав, аналогичный составу человеческих волос или ногтей. Эти пластины имеют треугольное сечение, причем на самой большой, обращенной внутрь стороне, имеются тонкие волоски, образующие фильтрующий мат. [16] Гренландские киты — медленные пловцы с большими головами и ртами. Их пластинки китового уса узкие и очень длинные — до 4 м (13 футов) у гренландских особей — и расположены внутри увеличенной нижней губы, которая прилегает к изогнутой верхней челюсти. Когда гладкий кит плавает, передняя щель между двумя рядами пластин уса пропускает воду вместе с добычей, а усаты отфильтровывают воду. [16] Рорквалы , такие как синий кит , напротив, имеют меньшие головы и являются быстрыми пловцами с короткими и широкими пластинами китового уса. Чтобы поймать добычу, они широко раскрывают нижнюю челюсть — почти на 90° — плавают в стае, сглатывая, при этом опуская язык так, что вентральные бороздки головы расширяются и значительно увеличивают количество всасываемой воды. [16] Усатые киты обычно едят криль . летом в полярных или приполярных водах, но может ловить и стайную рыбу, особенно в Северном полушарии. Все усатые киты, за исключением серых китов , кормятся у поверхности воды, редко ныряя глубже 100 м (330 футов) или на продолжительное время. Серые киты живут на мелководье и питаются в основном донными организмами, такими как амфиподы . [16]
Двустворчатые моллюски — водные моллюски , раковины которых состоят из двух частей . Обычно обе оболочки (или створки) симметричны по шарнирной линии. Класс насчитывает 30 000 видов , включая гребешки , моллюски , устрицы и мидии . Большинство двустворчатых моллюсков являются фильтраторами (хотя некоторые из них занялись падальщиками и хищничеством), извлекая органические вещества из моря, в котором они живут. Нефридии , моллюсковая версия почек , удаляют отходы. Закопанные двустворчатые моллюски питаются, выдвигая на поверхность сифон. Например, устрицы втягивают воду через жабры за счет биения ресничек . Взвешенная пища ( фитопланктон , зоопланктон , водоросли и другие переносимые с водой питательные вещества и частицы) задерживаются в слизи жабр и оттуда транспортируются в рот, где съедаются, перевариваются и выводятся в виде фекалий или псевдофекалий . Каждая устрица фильтрует до пяти литров воды в час. Ученые полагают, что некогда процветающая популяция устриц в Чесапикском заливе исторически фильтровала весь объем воды устья от избыточных питательных веществ каждые три или четыре дня. Сегодня этот процесс занял бы почти год [17] , а отложения, питательные вещества и водоросли могут вызвать проблемы в местных водах. Устрицы фильтруют эти загрязняющие вещества [18] и либо поедают их, либо формируют в небольшие пакетики, которые оседают на дне, где они безвредны.
Двустворчатые моллюски перерабатывают питательные вещества, попадающие в водные пути от человека и сельскохозяйственных источников. Биоэкстракция питательных веществ - это «стратегия управления окружающей средой, с помощью которой питательные вещества удаляются из водной экосистемы посредством сбора улучшенной биологической продукции, включая аквакультуру моллюсков или водорослей, питающихся суспензией». [19] Удаление питательных веществ моллюсками, которых затем собирают из системы, может помочь решить экологические проблемы, включая избыточное поступление питательных веществ ( эвтрофикация ), низкий уровень растворенного кислорода, снижение доступности света и воздействие на взморник, вредное цветение водорослей и увеличивается частота паралитического отравления моллюсками (PSP). Например, средняя собранная мидия содержит: 0,8–1,2% азота и 0,06–0,08% фосфора [20]. Удаление повышенной биомассы может не только бороться с эвтрофикацией, но и поддерживать местную экономику, предоставляя продукты для корма для животных или компоста. В Швеции экологические агентства используют выращивание мидий в качестве инструмента управления для улучшения качества воды, где усилия по биоэкстракции мидий были оценены и оказались высокоэффективным источником удобрений и кормов для животных [21] . смоделировать использование моллюсков и морских водорослей для смягчения последствий загрязнения питательными веществами в определенных районах пролива Лонг-Айленд. [22]
Двустворчатые моллюски также широко используются в качестве биоиндикаторов для мониторинга состояния водной среды, как пресной, так и морской воды. Их популяционный статус или структура, физиология, поведение [23] или содержание в них определенных элементов или соединений могут выявить статус загрязнения любой водной экосистемы. Они полезны, поскольку они сидячие, что означает, что они точно репрезентативны для среды, в которой их отбирают или помещают (в клетку), и они все время дышат водой, обнажая свои жабры и внутренние ткани: биоаккумуляция . Одним из самых известных проектов в этой области является программа наблюдения за мидиями в Америке.
.jpg/1280px-Callyspongia_sp._(Tube_sponge).jpg)
У губок нет настоящей кровеносной системы ; вместо этого они создают поток воды, который используется для циркуляции. Растворенные газы доставляются в клетки и проникают в клетки путем простой диффузии . Метаболические отходы также передаются в воду путем диффузии. Губки перекачивают значительное количество воды. Лейкония , например, представляет собой небольшую лейконоидную губку около 10 см в высоту и 1 см в диаметре. Подсчитано, что вода поступает через более чем 80 000 впадающих каналов со скоростью 6 см в минуту. Однако, поскольку Leuconia имеет более 2 миллионов жгутиковых камер, общий диаметр которых намного больше, чем у каналов, скорость потока воды через камеры замедляется до 3,6 см в час. [24] Такая скорость потока позволяет легко захватывать пищу клетками воротника. Вода выбрасывается через единственную капсулу со скоростью около 8,5 см/сек: реактивная сила способна уносить продукты жизнедеятельности на некоторое расстояние от губки.
Лунная медуза имеет сетку волокон, которые медленно тянутся сквозь воду. Движение настолько медленное, что копеподы не могут его почувствовать и не реагируют реакцией бегства . [ нужна цитата ]
К другим книдариям, питающимся фильтратором, относятся морские загоны , морские вееры , перистые анемоны и ксения . [ нужна цитата ]
Оболочники , такие как асцидии , сальпы и асцидии , относятся к хордовым , которые образуют сестринскую группу позвоночных . Почти все оболочники питаются взвесью , захватывая планктонные частицы, фильтруя морскую воду через свое тело. Вода всасывается в организм через буккальный сифон для вдыхания под действием ресничек , выстилающих жаберные щели. Отфильтрованная вода затем выводится через отдельный сифон для вытяжки. Чтобы получить достаточно пищи, типичному оболочнику необходимо перерабатывать около одного объема воды в секунду. [25]
Фламинго фильтруют артемию . Их клювы странной формы специально приспособлены для отделения грязи и ила от пищи, которую они едят, и используются исключительно в перевернутом положении. Фильтрации пищевых продуктов способствуют волосистые структуры, называемые пластинками , которые выстилают нижние челюсти , и большой язык с шероховатой поверхностью. [26]
Прионы — это специализированные буревестники с привычкой фильтрационного питания. Их название происходит от пилообразных краев челюстей, которые используются для выслеживания мелких планктонных животных. [27]
Предполагается, что вымерший лебедь Аннакацигна является фильтратором, поскольку пропорции его клюва аналогичны пропорциям уток-носорок . Он уникален тем, что является крупным нелетающим морским животным, в отличие от более мелких, все еще летающих фламинго и прионов.
Традиционно Ctenochasmatoidea как группу относят к фильтраторам из-за их длинных, множества тонких зубов, явно хорошо приспособленных для ловли добычи. Однако только Птеродаустро демонстрирует правильный насосный механизм, имея перевернутые вверх челюсти и мощную мускулатуру челюстей и языка. У других гребневиков их нет, и теперь считается, что они были ловцами, похожими на колпицы , и использовали свои специальные зубы просто для того, чтобы обеспечить большую площадь поверхности. Примечательно, что эти зубы, хотя и маленькие и многочисленные, сравнительно неспециализированы по сравнению с китовыми зубами Pterodaustro . [28]
Считается, что бореоптериды использовали своего рода элементарное фильтрующее питание, используя свои длинные тонкие зубы для ловли мелких рыб, хотя, вероятно, у них не было насосного механизма, как у Pterodaustro . По сути, их механизм кормления был похож на механизм современных молодых платанистских « дельфинов ». [28] [29]
Привычки фильтрационного питания заметно редки среди мезозойских морских рептилий , основная ниша фильтрационного питания, по-видимому, вместо этого занята пахикормидными рыбами. Однако было высказано предположение, что некоторые зауропсиды занимались фильтрующим питанием. Хенодус был плакодонтом с уникальными зубцами, похожими на китовый ус, и особенностями подъязычной и челюстной мускулатуры, сравнимыми с таковыми у фламинго. В сочетании с озерной средой он мог занять аналогичную экологическую нишу. [30] [31] В частности, вероятно, это было травоядное животное , отфильтровывающее водоросли и другую мелкую флору из субстратов. [32] Stomatosuchidae — это семейство пресноводных крокодиломорфов с челюстями, похожими на рорквалы, и крохотными зубами, и неродственный кайнозойский Mourasuchus имеет схожие адаптации.Hupehsuchia — это линия причудливых рептилий триасового периода , приспособленных к кормлению в суспензии. [33] Некоторые плезиозавры, возможно, имели привычку фильтровать пищу. [34]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )