Батял пируващ след хвърляне на хайвера калмари като източник на въглерод за дълбоководни бентосни общности

GEOMAR, Център за изследване на океана Helmholtz Кил, Düsternbrooker Weg 20, 24105 Кил, Германия

Институт за изследване на аквариума в Монтерей Бей, Moss Landing, CA 95039, САЩ

Монтерей Бей Аквариум, 886 Cannery Row, Монтерей, Калифорния 93940, САЩ

Институт за изследване на аквариума в Монтерей Бей, Moss Landing, CA 95039, САЩ

GEOMAR, Център за изследване на океана Helmholtz Кил, Düsternbrooker Weg 20, 24105 Кил, Германия

Институт за изследване на аквариума в Монтерей Бей, Moss Landing, CA 95039, САЩ

Монтерей Бей Аквариум, 886 Cannery Row, Монтерей, Калифорния 93940, САЩ

Институт за изследване на аквариума в Монтерей Бей, Moss Landing, CA 95039, САЩ

Резюме

1. Въведение

Повечето дълбоководни бентосни съобщества зависят от частици органичен въглерод (POC), който се синтезира в повърхностните води и в крайна сметка се утаява на морското дъно. Капаните за утайки се използват от десетилетия за събиране и измерване на този потъващ материал, което позволява да се вникне в местните въглеродни бюджети [1]. Дълбоководните бюджети за въглерод често не са приключени; съществуват несъответствия между количеството POC, което се улавя в уловителите на утайки, и въглеродът, необходим за поддържане на измерената биомаса и дишането на дълбоко-бентосни общности [2,3]. въпреки това, на място наблюденията показват, че останките от различни мегафаунистични организми и желатинови планктон, които са изключени от анализа на уловители на утайки, могат на местно ниво да представляват значителни източници на въглерод [4–9]. Ролята на средно голям нектоничен мърша (тук се определя като останки от калмари, хондриктианци и телеости с дължина 1–100 cm) в бюджетите за въглерод е до голяма степен неизвестна. Естествените наблюдения на такъв мърша са толкова редки, че обикновено се публикуват само отделни наблюдения [5,10–12]. Оскъдността на наблюденията произтича от ограничения достъп до дълбоководното местообитание с инструментите за изображения, необходими за наблюдение и количествено определяне на естествено отложени, бързо консумирани трупове.

2. Резултати

Фигура 1. На място ROV наблюдения на живи калмари и калмари в Калифорнийския залив. (а) Развъждащи се гонатидни калмари (дължина на мантията около 25 см, 1100 м, гмуркане 344; 24,4 ° С – 109,9 ° З). (б) Мъртви калмари с излюпена яйчена маса със седалки (Nymphaster diomedeae) и литодиден рак Paralomis multispina (1246 м, гмуркане 344; 24.4 ° С – 109.9 ° З). (° С) изолиран празен лист от яйца от калмари (дължина 50 см, 1615 м, гмуркане 368, 26,6 ° С – 111 ° З). Лазерните точки в (а) и (° С) са на разстояние 29 см.

3. Дискусия

Групите животни, свързани с труповете на калмари, са наблюдавани при други естествени падания на храна [27]. И обратно, не наблюдавахме гренадиери, изоподи, зоарциди, липариди или хагфиш - чистачи, за които се съобщава, че са в изобилие при изкуствени и естествени падания на храна [5,11,27]. Докато всички наблюдавани трупове на калмари и останките на някои излюпени яйчени листове имаха свързана с тях фауна, по-голямата част от последните не го направиха, което предполага, че този материал е по-малко вкусен. Гонатидните калмари изглежда включват мастило в яйчените листове [28], което може да действа като възпиращ фактор за някои организми, включително микробиота [29], като по този начин увеличава времето, необходимо за консумация. По-дългото време на престой на остатъците от яйчен лист ни позволи да проследим обратно до вече консумираните калмари, като приемем, че за всеки лист отработен женски калмар е достигнал морското дъно.

64-те случая на калмари и яйчени листове са, доколкото ни е известно, най-големият брой естествени дълбоководни падания на храна от средни нектони, съобщени до момента (електронен допълнителен материал, таблица S1). Смит [10] съобщава за 12 падания на храна в басейна на Каталина, от които осем може да са с пелагичен произход. Roper & Vecchione [23] съобщават за два предполагаемо прекарани брахиотеутидни калмари на морското дъно, които са били консумирани от чупливи звезди и рак. Тези автори заявяват, че „отработените, умиращи калмари, които потъват на дъното, могат да осигурят значителен източник на енергия за дълбоката бентосна фауна“ (стр. 59).

Етика

Нашето проучване се основава най-вече на дълбоководни видео наблюдения. Трите екземпляра от калмари, уловени с ROV, бяха замразени при -80 ° С и впоследствие размразени и консервирани във формалин за консервиране и изследване. Експедицията ‘Експедиция на Калифорнийския залив на MBARI 2012 г., R/V Западен флаер.„(Круиз № F2011-068) е одобрен от мексиканското правителство чрез разрешителни CTC/001340 (от La Secretaria de Relacione Exteriores) и H00/INAPESCA/DGIPPN/831 (Secretaria de Agricultura, Ganaderia, Desarrollo Rural, Pesca Y Alimentacion) . Експедицията ‘2015 R/V Западен флаер Експедиция в Калифорнийския залив. (Круиз № F2014-075) е одобрен от мексиканското правителство с разрешителни CTC/01700/15 (La Secretaria de Relacione Exteriores) и DGOPA-02919/14 (Secretaria de Agricultura, Ganaderia, Desarrollo Rural, Pesca Y Alimentacion).

Достъпност на данни

Данните са предоставени в електронен допълнителен материал, таблици S1 и S2. ROV следи координати, на които разстоянията (д), изчислени в електронен допълнителен материал, са базирани SM1 и изображенията на паданията на храна могат да бъдат намерени на http://mbari.org/squid-carrion-images.

Принос на авторите

H.J.T.H. замислил изследването, проектирал проучването, помогнал за събирането на полевите данни, анализирал данните и изготвил ръкописа. S.L.B. помогна за събирането на полевите данни, анализира ги и помогна за изготвянето на ръкописа. S.H.D.H. и B.H.R. събра полеви данни и помогна за изготвянето на ръкописа. Всички автори дадоха окончателно одобрение за публикуване.

Конкуриращи се интереси

Нямаме конкуриращи се интереси.

Финансиране

Финансова подкрепа за това проучване дойде от фондация Дейвид и Лусил Пакард (HJTH, SLB, BHR, SHDH), подкрепата на аквариума в Монтерей на залива на SLB, холандската организация за научни изследвания (NWO) чрез безвъзмездна помощ от Рубикон (№ 825.09.016 ) до HJTH и с безвъзмездна помощ (CP1218) на H.J.T.H. на клъстера на върховите постижения 80 „Бъдещият океан“. „Океанът на бъдещето“ се финансира в рамките на Инициативата за върхови постижения от Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) от името на германското федерално и провинциално правителство.

Благодарности

Благодарим на пилотите на MBARI ROV и видеолабораторията на MBARI за помощта при събирането, достъпа и анализа на ROV видео и данни. Благодарим на Марая Солсбъри (MBARI), че направи уебсайта с данни и изображения. Двама рецензенти подобриха ръкописа от първоначалната му версия. Д-р Иво Бобсиен и Бас Хофман са благодарни за помощта им с ГИС.

Бележки под линия

Електронните допълнителни материали са достъпни онлайн на https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.3946252.

Публикувано от Кралското общество. Всички права запазени.

Препратки

Ramirez-Llodra E et al.

2010 Дълбоко, разнообразно и определено различно: уникални атрибути на най-голямата екосистема в света . Биогеонауки 7, 2851–2899. (doi: 10.5194/bg-7-2851-2010) Crossref, ISI, Google Scholar

Смит KL, Kaufmann RS

. 1999 г. Дългосрочно несъответствие между предлагането и търсенето на храна в дълбоката източна част на Северния Тихи океан . Наука 284, 1174–1177. (doi: 10.1126/science.284.5417.1174) Crossref, PubMed, Google Scholar

Rabouille C, Caprais JC, Lansard B, Crassous P, Dedieu K, Reyss JL

. 2009 Бюджет на органичните вещества в континенталния край на югоизточната част на Атлантическия океан близо до каньона Конго: измервания in situ на потреблението на кислород от седименти . Deep Sea Res. Част II 56, 2223–2238. (doi: 10.1016/j.dsr2.2009.04.005) Crossref, Google Scholar

Sweetman AK, Chapman A

. 2015 г. Първата оценка на скоростта на потока на труповете на медузи (падане на желе) към бентоса разкрива значението на желатиновия материал за биологичното C-циклиране в доминирани от медузи екосистеми . Отпред. Март Sci. 2, 47. (doi: 10.3389/fmars.2015.00047) Crossref, Google Scholar

Хигс Н.Д., Гейтс АР, Джоунс DOB

. 2014 Рибна храна в дълбоките морета: преразглеждане на ролята на големите водопади . PLOS ONE 9, e96016. (doi: 10.1371/journal.pone.0096016) Crossref, PubMed, Google Scholar

Lebrato M, Jones DOB

. 2009 Събитие за масово отлагане на Pyrosoma atlanticum трупове край Кот д'Ивоар (Западна Африка) . Limnol. Океаногр. 54, 1197–1209. (doi: 10.4319/lo.2009.54.4.1197) Crossref, ISI, Google Scholar

Robison BH, Reisenbichler KR, Sherlock RE

. 2005 Гигантски къщи с ларви: бърз транспорт на въглерод до дълбокото морско дъно . Наука 308, 1609–1611. (doi: 10.1126/science.1109104) Crossref, PubMed, Google Scholar

Smith KL, Sherman AD, Huffard CL, McGill PR, Henthorn R, von Thun S, Ruhl HA, Ohman MD, Kahru M

. 2014 Голям износ на салп от горната част на океана и бентосна реакция на общността в абисалната североизточна част на Тихия океан: разрешаване от ден на седмица . Limnol. Океаногр. 59, 745–757. (doi: 10.4319/lo.2014.59.3.0745) Crossref, Google Scholar

Кристиансен Б, Боеций А

. 2000 г. Масово утаяване на плуващия рак Charybdis smithii (Ракообразни: Декапода) в дълбокото Арабско море . Deep Sea Res. Част II 47, 2673–2685. (doi: 10.1016/S0967-0645 (00) 00044-8) Crossref, Google Scholar

. 1985 г. Храна за дълбоките морета: оползотворяване, разпръскване и поток от нектон пада на пода на басейна на Санта Каталина . Deep Sea Res. 32, 417–442. (doi: 10.1016/0198-0149 (85) 90089-5) Crossref, Google Scholar

Klages M, Vopel K, Bluhm H, Brey T, Soltwedel T, Arntz WE

. 2001 Дълбоководни храни падат: първи наблюдения на природно събитие в Северния ледовит океан . Полярен биол. 24, 292–295. (doi: 10.1007/s003000000199) Crossref, Google Scholar

Soltwedel T, von Juterzenka K, Premke K, Klages M

. 2003 Какъв щастлив изстрел! Фотографски доказателства за средно голямо естествено падане на храна в дълбокото морско дъно . Oceanol. Acta 26, 623–628. (doi: 10.1016/S0399-1784 (03) 00060-4) Crossref, Google Scholar

. 1996 Главоноги в световния океан: главоноги като плячка. III. Китоподобни . Фил. Транс. R. Soc. Лонд. Б. 351, 1053–1065. (doi: 10.1098/rstb.1996.0093) Връзка, Google Scholar

Zeidberg LD, Robison BH

. 2007 Инвазивно разширяване на обхвата от калмарите Humboldt, Dosidicus gigas, в източната част на Северния Тихи океан . Proc. Natl Акад. Sci. САЩ 104, 12 948–12 950. (doi: 10.1073/pnas.0702043104) Crossref, ISI, Google Scholar

Stewart JS, Hazen EL, Bograd SJ, Byrnes JEK, Foley D, Gilly WF, Robison BH, Field JC

. 2014 г. Комбиниран климат и разширяване на обхвата на калмари Humboldt (Dosidicus gigas), голям морски хищник в сегашната система на Калифорния . Глоб. Сменете Biol. 20., 1832–1843. (doi: 10.1111/gcb.12502) Crossref, PubMed, Google Scholar

Hoving HJT и сътр.

2013 Стратегията за изключително пластичност в историята на живота позволява на мигриращ хищник (джъмбо калмари) да се справи с променящия се климат . Глоб. Променете Biol. 19., 2089–2103. (doi: 10.1111/gcb.12198) Crossref, PubMed, Google Scholar

Doubleday ZA et al.

2016 Глобално разпространение на главоноги . Curr. Biol. 26, R406 – R407. (doi: 10.1016/j.cub.2016.04.002) Crossref, PubMed, Google Scholar

Boyle PR, Rodhouse P

. 2005 г. Главоноги: екология и риболов . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Science Ltd. Crossref, Google Scholar

. 1965 г. Структурата, развитието, връзките с храните, размножаването и историята на живота на калмарите Loligo opalescens Бери . Калифорнийски отдел Рибна игра, Риба. Бик. 131, 1–108. Google Scholar

Мартин Б, Кристиансен Б

. 1997 Диети и постоянни запаси от бентопелагични риби в две батиметрично различни средноокеански находища в североизточната част на Атлантическия океан . Deep Sea Res. Част I 44, 541–558. (doi: 10.1016/S0967-0637 (97) 00008-3) Crossref, Google Scholar

Дражен JC, Bailey DM, Ruhl HA, Smith KL

. 2012 Ролята на снабдяването с мърша в изобилието от дълбоководни риби край Калифорния . PLOS ONE 7, e49332. (doi: 10.1371/journal.pone.0049332) Crossref, PubMed, Google Scholar

Дражен JC, Popp BN, Choy CA, Smith KL

. 2008 заобикаляне на бездната на хранителната мрежа: макроуридна диета в източната част на северната част на Тихия океан се извежда от съдържанието на стомаха и стабилния анализ на изотопите . Limnol. Океаногр. 53, 2644–2654. (doi: 10.4319/lo.2008.53.6.2644) Crossref, Google Scholar

Roper CFE, Vecchione M

. 1996 Наблюдения на място на Brachioteuthis beanii Verrill: сдвоено поведение, вероятно чифтосване (Cephalopoda, Oegopsida) . Am. Малакол. Бик. 13, 55–60. Google Scholar

Perez JAA, Silva TN, Schroeder R, Schwarz R, Martins RS

. 2009 Биологични модели на аржентинските късоперки Illex argentinus в склоновия тралов риболов край Бразилия Lat . Am. J. Aquat. Рез. 37, 409–428. (doi: 10.3856/vol37-issue3-fulltext-11) Crossref, Google Scholar

Несис К.Н., Нигматулин К.М., Никитина IV

. 1998 Изхарчени женски дълбоководни калмари Galiteuthis glacialis под леда на повърхността на морето Уедел (Антарктика) . J. Zool. 244, 185–200. (doi: 10.1111/j.1469-7998.1998.tb00024.x) Crossref, Google Scholar

Seibel BA, Robison BH, Haddock SHD

. 2005 След хвърляне на хайвера грижи за яйца от калмари . Природата 438, 929. (doi: 10.1038/438929a) Crossref, PubMed, Google Scholar

Britton JC, Morton B

. 1994 Морски мърша и чистачи . Океаногр. Март Biol. 32, 369–434. Google Scholar

Seibel BA, Hochberg FG, Carlini DB

. 2000 История на живота на Гонатус оникс (Cephalopoda: Teuthoidea): дълбоководно хвърляне на хайвера и грижа за яйцата след хвърляне на хайвера . Март Biol. 137, 519–526. (doi: 10.1007/s002270000359) Crossref, Google Scholar

CD с дерби, Kicklighter CE, Джонсън PM, Zhang X

. 2007 Химичен състав на мастилата на различни морски мекотели предполага сближаваща се химическа защита . J. Chem. Екол. 33, 1105–1113. (doi: 10.1007/s10886-007-9279-0) Crossref, PubMed, Google Scholar

Катугин О.Н., Шевцов Г.А., Зуев М.А.

. 2014 Разпространение, размер, зрялост и хранителни навици на калмарите Gonatopsis octopedatus (Cephalopoda: Gonatidae) в Охотско море и северозападната част на Тихия океан . Велигер 51, 177–193. Google Scholar

Collins MA, Yau C, Nolan CP, Bagley PM, Priede IG

. 1999 Поведенчески наблюдения върху чиста фауна на патагонския склон . J. Mar. Biol. Доц. Великобритания. 79, 963–970. (doi: 10.1017/S0025315499001198) Crossref, Google Scholar

Thunell R, Benitez-Nelson C, Varela R, Astor Y, Muller-Karger F

. 2007 Потоци от органични въглеродни частици по континенталните граници, доминирани от подеми: норми и механизми . Глоб. Biogeochem. Цикли. 21., 1–12. (doi: 10.1029/2006GB002793) Crossref, Google Scholar

. 1997 Гонатидни калмари в субарктичния Северен Тихи океан: екология, биогеография, разнообразие на ниши и роля в екосистемата . Adv. Март Biol. 32, 243–324. (doi: 10.1016/S0065-2881 (08) 60018-8) Crossref, Google Scholar

Seibel BA, Дражен JC

. 2007 Скоростта на метаболизма при морските животни: екологични ограничения, екологични изисквания и енергийни възможности . Фил. Транс. R. Soc. Б. 362, 2061–2078. (doi: 10.1098/rstb.2007.2101) Връзка, ISI, Google Scholar

Irigoien X et al.

2014 Голяма мезопелагична риба с биомаса и трофична ефективност в открития океан . Нат. Общ. 5, 3271. (doi: 10.1038/ncomms4271) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Arkhipkin AI et al.

2015 г. Световен риболов на калмари . Преподобна риба. Sci. Аквакултура 23., 92–252. (doi: 10.1080/23308249.2015.1026226) Crossref, Google Scholar

. 2003 г. Кашалоти: социална еволюция в океана . Чикаго, Илинойс: University of Chicago Press. Google Scholar