Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde um 11:20 Uhr aktualisiert. am Freitag, 17. Mai
Lichtpartikel in visuelle Informationen umzuwandeln ist harte Arbeit, und Ihr Körper ist auf Sauerstoff angewiesen, um die Arbeit zu erledigen. Dies gilt unabhängig davon, ob Sie mit zwei Gliedern durch das Land gehen oder mit acht durch das Meer schwimmen.
Laut einer kürzlich im Journal of Experimental Biology veröffentlichten Studie ist die Menge an Sauerstoff, die wirbellosen Meerestieren wie Tintenfischen, Krabben und Tintenfischen zur Verfügung steht, für ihr Sehvermögen möglicherweise weitaus wichtiger als bisher angenommen. In der am 24. April online veröffentlichten Studie stellten die Forscher bei vier Arten von Meereslarven (zwei Krabben, ein Tintenfisch und ein Tintenfisch) einen signifikanten Rückgang der Netzhautaktivität fest, wenn die Tiere nur 30 Minuten lang sauerstoffreduzierten Umgebungen ausgesetzt waren.
Bei einigen Arten führte sogar ein winziger Abfall des Sauerstoffgehalts zu einem fast sofortigen Verlust des Sehvermögens, was schließlich zu einer nahezu vollständigen Blindheit führte, bevor der Sauerstoff wieder hochgekurbelt wurde.
Laut der Hauptautorin der Studie, Lillian McCormick, Doktorandin an der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Kalifornien, kann eine Form der Sehbehinderung für diese Arten, die zwischen der stark sauerstoffgesättigten Oberfläche des Ozeans und seiner hypoxischen Oberfläche wandern, eine tägliche Realität sein (sauerstoffarme) Tiefen während ihrer täglichen Fütterungsroutinen. Und da der Sauerstoffgehalt der Ozeane weltweit weiter sinkt, was teilweise auf den Klimawandel zurückzuführen ist, könnten sich die Risiken für diese Kreaturen erhöhen.
"Ich bin besorgt, dass der Klimawandel dieses Problem verschlimmern wird", sagte McCormick gegenüber Live Science, "und dass Sehbehinderungen im Meer häufiger auftreten könnten."
Einen Kopffüßer ins Auge stechen
Für die neue Studie untersuchten McCormick und ihr Team den Marktkalmar (Doryteuthis opalescens), Zwei-Punkt-Tintenfisch (Octopus bimaculatus), Thunfischkrabbe (Pleuroncodes Planipes) und anmutige Felsenkrabbe (Metacarcinus gracilis). Diese Arten sind alle im Pazifischen Ozean vor Südkalifornien beheimatet und nehmen an einer täglichen Tauchroutine teil, die als vertikale Migration bekannt ist. Nachts schwimmen sie in der Nähe der Oberfläche, um sich zu ernähren. Tagsüber steigen sie in größere Tiefen ab, um sich vor der Sonne (und den hungrigen Raubtieren, die sie mit sich bringt) zu verstecken.
Während diese Kreaturen die Wassersäule auf und ab wandern, ändert sich die Sauerstoffverfügbarkeit dramatisch. Der Ozean ist nahe der Oberfläche mit Sauerstoff gefüllt, wo sich Luft und Wasser treffen, und in 50 Metern Tiefe deutlich weniger mit Sauerstoff gesättigt, wo sich tagsüber viele Krebstiere und Kopffüßer verstecken.
Um herauszufinden, ob diese täglichen Sauerstoffschwankungen das Sehvermögen der Tiere beeinträchtigen, befestigte McCormick kleine Elektroden an den Augen jeder ihrer Testlarven, von denen keine länger als 4 Millimeter war. Diese Elektroden zeichneten die elektrische Aktivität in den Augen jeder Larve auf, als ihre Netzhaut auf Licht reagierte - "wie ein EKG, aber für Ihre Augen anstelle Ihres Herzens", sagte McCormick.
Jede Larve wurde dann in einen Wassertank gegeben und dazu gebracht, ein helles Licht zu betrachten, während der Sauerstoffgehalt des Wassers stetig abnahm. Die Werte sanken von 100% Luftsättigung, Sauerstoffwerten, die man an der Oberfläche des Ozeans erwarten würde, auf etwa 20% Sättigung, was niedriger ist als das, was sie derzeit erleben. Nach 30 Minuten dieses sauerstoffarmen Zustands wurden die Sauerstoffgehalte wieder auf 100% erhöht.
Während jede der vier Arten eine leicht unterschiedliche Toleranz aufwies, erlitten alle vier einen deutlichen Schlag auf das Sehvermögen, wenn sie der sauerstoffarmen Umgebung ausgesetzt waren. Insgesamt sank die Netzhautaktivität jeder Larve unter sauerstoffarmen Bedingungen zwischen 60% und 100%. Einige Arten, insbesondere der Marktkalmar und die Felsenkrabbe, erwiesen sich als so empfindlich, dass sie ihr Sehvermögen verloren, sobald die Forscher begannen, den Sauerstoffgehalt im Tank zu verringern.
"Als ich den niedrigsten Sauerstoffgehalt erreichte, waren diese Tiere fast blind", sagte McCormick.
Die gute Nachricht ist, dass der Verlust des Sehvermögens nicht dauerhaft war. Innerhalb von etwa einer Stunde nach der Rückkehr in eine vollständig gesättigte Sauerstoffumgebung erlangten alle Larven mindestens 60% ihres Sehvermögens zurück, wobei einige Arten wieder zu 100% funktionierten.
Blind im Wasser
Es ist wahrscheinlich, dass diese hochempfindlichen Arten jeden Tag mit einer Form von Sehbehinderung zu kämpfen haben, da der Pazifik in der Nähe von Südkalifornien von Natur aus viele sauerstoffarme Bedingungen aufweist, sagte McCormick. (Weitere Untersuchungen sind jedoch erforderlich, um dies sicher zu wissen.) McCormick fügte hinzu, dass diese gefährdeten Arten hoffentlich auf natürliche Weise Vermeidungsverhalten entwickeln, sodass sie in sauerstoffreichere Teile des Ozeans schwimmen, wenn schwere Sehstörungen auftreten.
McCormick sagte jedoch, dass eine durch den Klimawandel verursachte schnelle Desoxygenierung die Anpassung dieser Arten erschweren könnte. Laut einer Studie aus dem Jahr 2017 in der Zeitschrift Nature ist der Sauerstoffgehalt der Ozeane in den letzten 50 Jahren weltweit um 2% gesunken und wird bis zum Jahr 2100 voraussichtlich um weitere 7% sinken. Der Klimawandel ist ein wesentlicher Faktor für diese Faktoren Verluste, so die Naturstudie, insbesondere in den oberen Teilen des Ozeans, wo die untersuchten Larven McCromick den größten Teil ihres Lebens verbringen.
Diese durch Erwärmung verursachte Desoxygenierung - zusammen mit natürlichen Kräften wie Wind- und Wasserzirkulationsmustern, die den oberflächennahen Sauerstoffgehalt in der Region inkonsistent machen - könnte dazu führen, dass anfälligere Kreaturen ihr Sehvermögen verlieren, wenn sie es am dringendsten benötigen. Gefährdete Tiere könnten bei der Suche nach Nahrung in der Nähe der Oberfläche weniger effektiv sein und subtile Anzeichen von Raubtieren in ihrer Mitte übersehen, sagte McCormick. Es ist eine düstere Möglichkeit - es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um die Menge an sauerstoffbedingtem Sehverlust zu bestimmen, die tatsächlich erforderlich ist, bevor diese Kreaturen potenziell schädliche Fehler machen.
"Wenn ich zu Hause meine Kontaktlinsen herausnehme und herumlaufe, kann ich mir den Zeh stechen, aber ich komme zurecht", sagte McCormick. "Die nächste Frage ist, wie viel Netzhautbeeinträchtigung einer Änderung des Sehverhaltens entspricht."
Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um die Messung der Larven zu korrigieren. Sie sind weniger als 0,15 Zoll, nicht 1,5 Zoll lang. Die Geschichte wurde auch aktualisiert, um festzustellen, dass wirbellose Meerestiere in ihrer normalen Umgebung normalerweise keine Sauerstoffsättigung von 20% aufweisen.
