Цветочная корзина Венеры
Виды губок

Цветочная корзина Венеры
Группа цветочных корзин Венеры
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Эукариоты
Королевство:Анималия
Тип:Порифера
Сорт:Гексактинеллида
Заказ:Лиссацинозиды
Семья:Эвплектеллиды
Род:Эуплектелла
Разновидность:
E. аспергиллум
Биномиальное имя
Эуплектелла аспергиллум
Оуэн , 1841

Корзинка цветов Венеры ( Euplectella aspergillum ) — вид морской стеклянной губки, обитающей в глубоких водах Тихого океана , обычно на глубине ниже 500 м (1600 футов). Как и другие губки, они питаются, фильтруя морскую воду, чтобы захватить планктон и морской снег . [1] Подобно другим стеклянным губкам, они строят свои скелеты из кремнезема , который образует уникальную решетчатую структуру спикул. Губки обычно имеют высоту от 10 см (3,9 дюйма) до 30 см (12 дюймов), а их тела служат убежищем для их партнеров-креветок-мутуалистов. Эта структура тела представляет большой интерес для материаловедения , поскольку оптические [2] и механические [3] свойства в некотором роде превосходят свойства материалов, созданных человеком. Мало что известно об их репродуктивных привычках, однако динамика жидкости в структуре их тела, вероятно, влияет на размножение, и предполагается, что они могут быть гермафродитами . [4]

Собранный образец Euplectella aspergillum

Место обитания

Цветочные корзины Венеры встречаются в западной части Тихого океана недалеко от Филиппинских островов. Другие виды этого рода встречаются в океанах по всему миру, в том числе около Японии и в Индийском океане. [4]

Среда обитания этой губки — каменистые участки бентического морского дна, где она живет и растет, прикрепленная к твердому субстрату на протяжении всей своей жизни. Ее можно найти на глубине от 100 до 1000 м (от 330 до 3300 футов) ниже поверхности океана, и она наиболее распространена на глубине более 500 м. [4] А именно, они имеют тенденцию закрепляться в мягких отложениях из-за природы своих спикул.

Связывая среду обитания с морфологией, эту губку часто можно встретить обитающей в рыхлых, илистых отложениях, что заставляет ее развивать структуру, которая помогает ей оставаться укорененной на морском дне. [5]

Морфология

Крупный план сложной решетки цветочной корзины Венеры
Euplectella aspergillum на глубине 2572 метра

Тело трубчатое, изогнутое и корзинообразное и состоит из триаксоновых спикул . Тело пронизано многочисленными отверстиями, которые не являются настоящими устьями, а просто пристеночными щелями. Присутствует сиконоидный тип системы каналов, где устья сообщаются с входными каналами, которые сообщаются с радиальными каналами через прозопиле, которые, в свою очередь, открываются в спонгоцель и наружу через оскулюм .

Структура тела этих животных представляет собой тонкостенную цилиндрическую вазообразную трубку с большим центральным атриумом. Тело полностью состоит из кремния в форме 6-конечных кремниевых спикул , поэтому их обычно называют стеклянными губками. Спикулы состоят из трех перпендикулярных лучей, что дает им шесть точек. Спикулы представляют собой микроскопические, похожие на булавки структуры в тканях губки, которые обеспечивают структурную поддержку губки. Именно сочетание форм спикул в тканях губки помогает идентифицировать вид. В случае стеклянных губок спикулы «сплетаются» вместе, образуя очень тонкую сетку, которая придает телу губки жесткость, не свойственную другим видам губок, и позволяет стеклянным губкам выживать на больших глубинах в толще воды.

Предполагается, что губка использует биолюминесценцию для привлечения планктона. [6] Ее решетчатая форма также позволяет ей содержать животных, таких как креветки, оставаясь при этом укорененной в земле.

Было обнаружено, что их своеобразные скелетные мотивы оказывают важное гидродинамическое воздействие как на снижение сопротивления, испытываемого губкой, так и на содействие когерентным вихревым движениям внутри полости тела, возможно, для содействия избирательному фильтрующему питанию и половому размножению. [7] В исследовании, проведенном группой итальянских исследователей, трехмерная модель Венерина Цветочная Корзина использовалась для моделирования потока молекул воды в ее решетку и из нее. Исследователи обнаружили, что, уменьшая сопротивление губки, она также создавала мельчайшие вихри внутри губки, которые облегчали смешивание ее спермы и яиц; кроме того, делая питание более эффективным для креветок, живущих внутри ее решетки. [7]

E. aspergillum отличается наличием якорных базалий с шестью зубцами и диактинами. [8]

Скелет этих губок также содержит наночастицы кремния среди других биоматериалов. [5]

Репродукция

Как было сказано во введении, о размножении известно немного. Сперма была обнаружена в одном образце E. aspergillum внутри соединительной ткани и была описана как агрегированные скопления внутри очень тонких, нитевидных придатков. [9] Это способствовало бы идее о том, что вид является гермафродитным. Хотя эти губки сидячие, сперма может переноситься течением, а яйцеклетки, которые удерживаются другим организмом, могут быть оплодотворены. [10] Также предполагается, что этот вид размножается половым путем, что можно вывести из наличия у них «внутренних моделей рециркуляции». [11]   

Красная креветка видна в стеклянной губке.

Взаимные отношения

Губки часто являются домом для стеклянных губчатых креветок , обычно размножающихся пар, которые, как правило, не могут покинуть решетку губки из-за своего размера. Следовательно, они живут внутри и вокруг этих губок, где креветки поддерживают мутуалистические отношения с губкой, пока не умрут. Креветки живут и спариваются в убежище, которое предоставляет губка, и взамен они также очищают внутреннюю часть губки. Это могло повлиять на принятие губки как символа вечной любви в Японии , где скелеты этих губок преподносятся в качестве свадебных подарков. [12] [13] [6] [14]

Экология

Хотя об экологии этих губок известно немного, было проведено больше исследований по их классу, губкам Hexactinellid. Hexactinellid в Тихом океане образуют рифы на морском дне, многие из которых сейчас вымерли, но процветали в юрский период. Роль, которую они играют в экологическом плане, может быть связана с их питанием планктоном в глубоком море, который производит углерод в их среде обитания. [15] Помимо этого, они могут быть домом для многих животных, которые обитают на морском дне, включая креветок, упомянутых в предыдущих разделах.

Роль экосистемы/Другие факты

В исследовании, проведенном с различными стеклянными губками, было отмечено, что из Venus' Flower Basket трудно извлечь дополнительную информацию из-за того, насколько она недоступна. Однако при контакте со щелочью эти губки показали высокую устойчивость, что затем заставило исследователей поверить, что они потенциально содержат биоматериалы, такие как хитин, которые могут служить структурным компонентом этого вида. Это исследование предполагает, что до тех пор, пока E. aspergillum и подобные виды являются природными композитами, содержащими ценные биоматериалы, они могут быть важны в биомедицине и будущей биотехнологии. [5]

Антропоморфные приложения

Спикулы кремния Euplectella aspergillum

Стекловидные волокна, которые прикрепляют губку к дну океана, длиной 5–20 сантиметров (2–8 дюймов) и тонкими, как человеческий волос, представляют интерес для исследователей волоконной оптики . [2] [16] Губка извлекает кремниевую кислоту из морской воды и преобразует ее в кремнезем , затем формирует из нее сложный скелет из стеклянных волокон. Другие губки, такие как оранжевая дождевиковая губка ( Tethya aurantium ), также могут производить стекло биологическим путем. Текущий процесс производства оптических волокон требует высоких температур и производит хрупкое волокно. Низкотемпературный процесс создания и размещения таких волокон, вдохновленный губками, может обеспечить больший контроль над оптическими свойствами волокон. Эти наноструктуры также потенциально полезны для создания более эффективных и недорогих солнечных элементов. Кроме того, ее скелетная структура вдохновила на создание нового типа структурной решетки с более высоким отношением прочности к весу, чем другие диагонально армированные квадратные решетки, используемые в инженерных приложениях. [6] [17]

Эти скелеты губок имеют сложные геометрические конфигурации, которые были тщательно изучены на предмет их жесткости, предела текучести и минимального распространения трещин. Алюминиевая трубка (алюминий и стекло имеют схожий модуль упругости ) одинаковой длины, эффективной толщины и радиуса, но равномерно распределенная, имеет 1/100 жесткости. [18]

Помимо этих замечательных структурных свойств, Фалькуччи и др. обнаружили, что их своеобразные скелетные мотивы оказывают важное гидродинамическое воздействие как на снижение сопротивления, испытываемого губкой, так и на стимулирование когерентных вихревых движений внутри полости тела, что, как утверждается, способствует избирательному фильтрующему питанию и половому размножению. [7] [11]

Работа Рао по биомимикрии в архитектуре описывает архитектурное вдохновение, почерпнутое из структуры «Цветочная корзина Венеры», в частности, в связи с проектом Нормана Фостера для башни «Огурец» в Лондоне . [19]

Ссылки

  1. ^ "Стеклянные губки сделаны из стекла? : Факты об исследовании океана: Управление по исследованию океана NOAA". oceanexplorer.noaa.gov . Получено 11.04.2022 .
  2. ^ ab Keable, Stephen (4 апреля 2022 г.). «Глубоководная стеклянная губка». Австралийский музей .
  3. ^ «Секреты цветочной корзины Венеры» (PDF) .
  4. ^ abc Соарес, Бо Маккензи. "Euplectella aspergillum". Animal Diversity Web .
  5. ^ abc Эрлих, Герман (2007). «Губки как природные композиты: от биомиметического потенциала к разработке новых биоматериалов». Исследования Porifera: биоразнообразие, инновации и устойчивость .
  6. ^ abc Ренкен, Елена (2021-01-11). "Любопытная сила стеклянного скелета морской губки". Журнал Quanta . Получено 2022-04-11 .
  7. ^ abc Фалькуччи, Джакомо; Амати, Джорджио; Фанелли, Пьерлуиджи; Крастев, Веселин К.; Полверино, Джованни; Порфири, Маурицио; Суччи, Сауро (21 июля 2021 г.). «Моделирование экстремальных потоков выявляет скелетные адаптации глубоководных губок». Природа . 595 (7868): 537–541 . arXiv : 2305.10901 . дои : 10.1038/s41586-021-03658-1. ISSN  1476-4687. PMID  34290424. S2CID  236176161.
  8. ^ Лейс, СП; Маки, ГО; Рейсвиг, ХМ (2007-01-01), Биология стеклянных губок, Достижения в морской биологии, т. 52, Academic Press, стр.  1–145 , doi :10.1016/s0065-2881(06)52001-2, ISBN 9780123737182, PMID  17298890 , получено 2022-12-05
  9. ^ Шульце, Франц Эйльхард (1880). "XXIV. О структуре и расположении мягких частей Euplectella aspergillum". Труды Королевского общества Эдинбурга . 29 (2): 661– 673. doi :10.1017/S0080456800026181. ISSN  0080-4568. S2CID  88186210.
  10. ^ W., RB; Bayer, FM; Owre, HB (апрель 1968). «Свободноживущие низшие беспозвоночные». Труды Американского микроскопического общества . 87 (2): 273. doi :10.2307/3224459. JSTOR  3224459.
  11. ^ аб Фалькуччи, Джакомо; Амати, Джорджио; Фанелли, Пьерлуиджи; Крастев, Веселин К.; Полверино, Джованни; Порфири, Маурицио; Суччи, Сауро (22 июля 2021 г.). «Моделирование экстремальных потоков выявляет скелетные адаптации глубоководных губок». Природа . 595 (7868): 537–541 . arXiv : 2305.10901 . дои : 10.1038/s41586-021-03658-1. ISSN  0028-0836. PMID  34290424. S2CID  236176161.
  12. ^ "История глубоководной любви". Институт океана Шмидта . Получено 11 апреля 2022 г.
  13. ^ "Животное недели: венерины цветочные корзинки Euplectellidae". NIWA . 2014-11-06 . Получено 2022-04-11 .
  14. ^ Шёпф, Верена; Росс, Клэр. «История глубоководной любви». Институт океана Шмидта .
  15. ^ Чу, Джвф; Лейс, Сп (2010-11-04). «Высокоразрешающее картирование структуры сообщества в трех стеклянных губчатых рифах (Porifera, Hexactinellida)». Серия «Прогресс морской экологии» . 417 : 97–113 . doi : 10.3354/meps08794 . ISSN  0171-8630.
  16. ^ Макколл, Уильям (20 августа 2003 г.). «Стеклянная губка имеет лучшую волоконную оптику, чем искусственная»
  17. ^ Фернандес, Матеус К.; Айзенберг, Джоанна; Уивер, Джеймс К.; Бертольди, Катя (21 сентября 2020 г.). «Механически прочные решетки, вдохновленные глубоководными стеклянными губками». Nature Materials . 20 (2): 237– 241. doi :10.1038/s41563-020-0798-1. ISSN  1476-4660. PMID  32958878. S2CID  221824575.
  18. ^ «Чему природа учит нас работать под давлением - ZBglobal». www.zbglobal.com . Получено 11.04.2022 .
  19. ^ Рао, Раджшекхар (2014). «Биомимикрия в архитектуре» (PDF) . Международный журнал передовых исследований в области гражданского, структурного, экологического и инфраструктурного проектирования и разработки . 1 : 101–107 – через ISRJournals and Publications.
  • Цветочная корзина Венеры и небоскребы YouTube.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Venus%27_flower_basket&oldid=1262257361"