Noctiluca scintillans -Noctiluca scintillans

Noctiluca scintillans
Noctiluca scintillans varias.jpg
Clasificare științifică
Domeniu:
(neclasificat):
(neclasificat):
Phylum:
Clasă:
Ordin:
Familie:
Gen:
Noctiluca
Specii:
N. scintillans
Numele binomului
Noctiluca scintillans
(Macartney) Kofoid & Swezy, 1921

Sinonime
  • Medusa marina Slabber, 1771
  • Medusa scintillans Macartney, 1810
  • Noctiluca miliaris Suriray, 1816
  • Mammaria scintillans Ehrenberg, 1834
  • Noctiluca marina Ehrenberg, 1834

Noctiluca scintillans este o specie marină de dinoflagelat care poate exista într-o formă verde sau roșie, în funcție de pigmentarea din vacuolele sale. Poate fi găsit în întreaga lume , dar distribuția sa geograficăvariază în funcție de verde sau roșu. Acest microorganism unicelular este cunoscut pentru capacitatea sa de bioluminesce , oferind apei o strălucire albastră strălucitoare, observată noaptea. Cu toate acestea, florile acestei specii sunt responsabile de pericolele pentru mediu , cum ar fi mareele roșii toxiceși eutrofizarea .

Etimologie

Numele Noctiluca scintillans provine din latină; Noctiluca înseamnă „lumină, lumină noaptea”, iar scintillans înseamnă „strălucitor, aruncând fulgere de lumină”.

Descriere

Taxonomie

A fost clasificată cu meduze până în 1873, când Haeckel a decis apoi să o mute pe cristalele cu dinoflagelații . Acest lucru a rămas valabil până în 1920, când Kofoid a plasat-o în ordinea Noctilucales în urma unor observații. Această clasificare este încă supusă discuției astăzi și relația lui Noctiluca cu dinoflagelații nu este încă demonstrată în mod clar, deoarece rezultatele analizei sunt încă prea variabile pentru a afirma o clasificare unică.

În prezent, face parte din filumul Myzozoa , care sunt organisme unicelulare flagelate. Apoi face parte din clasa Dinophyceae , care are doi flageli, ordinul Noctilucales, al cărui nucleu nu este dinocaryonic la adult și familia Noctilucaceae , care are o formă globulară cu un tentacul .

Morfologie și anatomie

Noctiluca scintillans este un organism sferoid unicelular, cu o lungime cuprinsă între 400 și 1500 μm. Se mișcă odată cu curentul și nu poate înota cu adevărat. Faptul că este translucid facilitează observarea. N. scintillans are o expansiune citoplasmatică lungă, care atârnă la baza unei caneluri adânci, aproape de care se află nucleul . O altă caracteristică de identificare sunt striații fine care pornesc de la nucleul central și se extind spre periferia celulei. Această specie este cunoscută prin apariția fulgerelor albastre în timpul scufundărilor nocturne. N. scintillans nu trebuie confundat cu Spatulodinium pseudonoctiluca , care este o specie similară, dar mai mică (<200 micrometri).

Există 2 culori de N. scintillans . Acest lucru depinde de pigmentul prezent în vacuole . Forma roșie este heterotrofă . Această formă de N. scintillans concurează cu copepodele pentru a se hrăni cu fitoplancton . Forma verde are în interior un simbiont fotosintetic numit Pedinomonas noctiluca care provoacă culoarea verde. Este în principal autotrof sau chiar fotoautotrof dacă acest simbiont fotosintetic este abundent în celule.

Noctiluca scintillans este o specie capabilă să-și gestioneze flotabilitatea prin reglarea concentrației de ioni intracelulari. Pentru a crește, concentrația de potasiu va crește și pentru a scădea, va folosi elemente mai grele, cum ar fi calciu sau magneziu.

Așezați în lanțul alimentar

N. scintillans are un loc important în lanțul alimentar pelagic. N. scintillans este pradă de multe copepode precum Calanus sp., Temora sp. și Acartia sp., chaetognaths și hydromedusae. Datorită proliferării lor excesive, ei atrag mulți prădători datorită agregărilor lor foarte dense și a bioluminescenței frecvente în această fază a vieții lor.

Dieta variază în funcție de forma verde și roșie. Forma verde este într-adevăr autotrofă dacă simbolul Pedinomonas noctiluca este abundent în vacuola sa. În caz contrar, este heterotrof, la fel ca forma roșie. N. scintillans se hrănește apoi cu agregate de diatomee , precum și cu ouă copepode, larve naupilare și ouă de pește.

N. scintillans poate fi parazitat de Euduboscquella , un parazit intracelular care infectează în principal tintinidele, dar și dinnoflagelații.

Ciclu de viață

Trophonts

Noctiluca scintillans este un dinoflagelat heterotrof care provoacă maree roșii toxice . Pentru a explica ciclul de viață al acestei specii, trebuie să începem cu trofontii. Trofontii sunt stadiul de viață al adultului non-reproductiv al multor protozoare ciliate . Ele sunt în formă de vinete, cu o crustă formată din două straturi distincte; un strat gelatinos exterior și o membrană plasmatică . La fel ca toate eucariotele , trofontul este compus dintr-un nucleu care se află aproape de citostom înconjurat de citoplasmă formând centrul citoplasmatic.

Gamonts

Este cu gamonts, care este numele celulelor în timpul gametogenezadiviziunea celulară are loc. Aceste gamonturi sunt produse de o mică parte a trofontilor care inițiază spontan gametogeneza. În timpul acestei transformări, celula devine sferică și pierde unele organite, inclusiv tentaculul, iar nucleul se deplasează chiar sub suprafața celulei.

Acest ciclu de viață continuă cu două divizii nucleare consecutive pentru a obține 4 nuclee. Această diviziune creează umflături deasupra suprafeței celulei. Acesta este urmat de un continuum de diviziuni nucleare sincrone cu fiecare „progenitor” conectat la ceilalți prin filamente subțiri. Pe măsură ce gametogeneza progresează, există o condensare a cromozomilor în cadrul diferitelor diviziuni nucleare care întunecă culoarea celulei. Rezultatul este patru grupuri de progenitori în formă de petală.

Zoospori

Progenitorii etapei anterioare s-au transformat în zoospori . În acest moment, acestea sunt distribuite uniform într-o parte a celulei. În același timp cu progenitorii se maturizează, doi flageli încep să se dezvolte și bat în mod activ. Acești flageli se dezvoltă în afara celulei mame și gametii maturi sunt apoi eliberați în mediul înconjurător. Când au apărut cu toții, celula mamă rămâne fantomatică.

Cei doi flageli formați nu au aceeași lungime și, prin urmare, nu au aceeași funcție. Cea mai lungă dintre cele două este utilizată pentru direcția de mișcare în apa mării, în timp ce cea mai scurtă oferă mai multă forță de înot pentru a activa mișcarea.

Formarea zigotului

Această etapă este încă extrem de deschisă speculațiilor. Se pare că Noctiluca scintillans produce izogamete , care sunt gameți care se fuzionează împreună pentru a forma un zigot. Acest zigot are apoi 4 flageli și 2 nuclee. Aceasta înseamnă că specia este de fapt diploidă, diferențiindu-l de majoritatea dinoflagelatelor care sunt haploide .

Dezvoltarea morfologică de la zigot la trofont

La începutul formării trofontului, numărul flagelilor scade și celulele devin fusiforme. În timpul dezvoltării ulterioare, ele devin mai rotunde și se formează doi flageli distincti, unul mai lung și unul mai scurt și, în cele din urmă, mai rămâne doar unul. După aceasta, stratul exterior devine perceptibil și se formează crusta. Rezultatul este un trofont în miniatură cu un tentacul prin care absoarbe mâncarea de mâncat prin intermediul materialelor vâscoase de care se prind algele.

Datorită specificității sale ridicate, Noctiluca scintillans ar putea crește biomasa de până la 100 de ori într-o săptămână.

Distribuție și habitat

Mediu favorabil

Mediul joacă un rol important în proliferarea Noctiluca scintillans . Populația variază în funcție de lumina soarelui, curent, prezența nutrienților (în special nitrați, amoniu și uree), salinitatea apei, temperatura și stresul trofic . Suma întâlnită variază, de asemenea, în funcție de geografie și oceanul în cauză, deși este prezentă în întreaga lume.

Noctiluca scintillans se găsește în apele temperate, subtropicale și tropicale. Se găsește din abundență aproape de coastă; este o specie neritică . De asemenea, se găsește abundent lângă gurile râurilor după precipitații abundente. Acestea se găsesc mai ales în anotimpurile calde, deși pot fi găsite pe tot parcursul anului.

Condițiile extreme pentru specie sunt de la 2 la 31 ° C și de la 17 la 45 psu ( unitate practică de salinitate ). Cu toate acestea, fiecare formă are propriile preferințe, iar intervalele de temperatură și salinitate sunt în general mai restrânse.

Forma roșie se găsește pe o gamă largă de temperaturi: între 10 și 25 ° C și în medii sărate. Este foarte abundent în medii eutrofe în care domină diatomeele, deoarece aceasta este sursa sa favorită de hrană. Forma verde este mai restricționată, cu un interval de temperatură de 25-30 ° C.

Distribuție geografică

Noctiluca scintillans variază de la oceanele tropicale la mările nordice. Este o specie cosmopolită , întâlnită în toate mările lumii.

Forma verde a N. scintillans se găsește în principal în apele tropicale din Asia de Sud-Est, Golful Bengal , Marea Arabiei , Golful Oman și Marea Roșie . Forma roșie este mai răspândită și se găsește în mările din America Centrală , Europa , Marea Neagră , Asia de Est , de Sud și de Sud-Est și Marea Tasman . Se găsește și pe coastele Americii de Sud și în mările Africii de Vest .

Cele două forme se suprapun în vestul, estul și nordul Mării Arabiei, cu o diferență sezonieră în abundență. Forma verde se găsește în apele reci, cu amestecare convectivă de iarnă, în timp ce forma roșie se găsește în sezonul cald al verii.

Bioluminiscență

Acesta a fost cândva un fenomen misterios care a fost numit „foc de mare” sau „sclipire de mare” de către marinari și locuitorii de pe coastă. Este transformarea energiei chimice în energie luminoasă de către o ființă vie care apoi emite această lumină. Bioluminiscența diferă de fluorescență și fosforescență, deoarece ultimele două necesită contactul cu lumina pentru a declanșa fenomenul.

N. scintillans produce sclipiri luminoase, care constituie bioluminescență, în timpul stresului mecanic. Prin urmare, acest fenomen poate fi observat în apa agitată, adică atunci când trec bărci, lângă coastă la nivelul valurilor sau după agitația apei. Bioluminiscența este cea mai puternică în timpul proliferării.

Reacția dintre luciferază și luciferină este cea care determină emisia de lumină. Această reacție a fost descoperită de fiziologul din Lyon Raphael Dubois la sfârșitul secolului trecut. El a numit cele două substanțe luciferază, o enzimă termolabilă și luciferină, care este conservată de apă fierbinte, dar este prezentă în cantități limitate în organisme.

Luciferina se combină cu luciferaza și cei doi reacționează cu oxigenul pentru a forma un complex oxidat. Luciferina emite apoi un foton . Desigur, reacția în sine nu este atât de simplă, în licurici necesită și doi cofactori suplimentari, ATP și magneziu . Există, de asemenea, mai multe tipuri de luciferină și fiecare este asociată cu o luciferază specifică, oferind diferite sisteme de reacție chimică.

În cazul Noctiluca scintillans , reacția chimică are loc în organite numite scintillons. Acestea sunt vezicule dense, care sunt abundente pe suprafața celulei în timpul nopții și care scot vacuolul.

Lumina este produsă prin stimulare mecanică datorită stresului de forfecare . Deformarea membranei celulare determină un potențial de acțiune peste membrana vacuolă cauzată de ionii de Ca 2+ eliberați din depozitele intracelulare. Acest potențial de acțiune eliberează un aflux de protoni din vacuol către scintilă, scăzând pH - ul de la 8 la 6. Acest lucru schimbă conformația luciferazei făcându-l activ. Luciferina conține o proteină de legare care o împiedică să se autooxideze la un pH alcalin. O eliberează printr-o schimbare conformațională a pH-ului acid, activând luciferina. Această activare permite apoi enzimei să oxideze luciferina la oxiluciferină. Această moleculă conduce la emisia de fotoni printr-un proces necunoscut.

Noctiluca scintillans este unul dintre cele mai frecvente organisme bioluminescente din zonele de coastă ale lumii, bioluminiscența sa durează 80 ms. În zonele în care este abundentă, bioluminescența sa acționează ca un caracter expresiv sensibil și oferă o indicație a distribuției sale spațiale. Există o mare variabilitate a duratei bioluminescenței între specii care nu este încă explicată. Dar poate fi legat de numărul scintilațiilor prezente, de volumul scintilațiilor, de cantitatea de luciferină disponibilă și de cantitatea de scintilații stimulate de afluxul de protoni care se poate apropia de 5% pentru scintilanii Noctiluca .

Alte fenomene influențează intensitatea bioluminiscenței și chiar prezența acesteia. În primul rând, s-a constatat că variază în funcție de ritmul circadian . Moleculele sunt distruse în zori și încep să fie resintetizate la amurg. Concentrația lor este cea mai mare în timpul celor 4 ore ale nopții, când atinge concentrația de 10 ori pe zi.

Intensitatea luminii emise este influențată de starea fiziologică a celulei și, de asemenea, de factorii de mediu. Intensitatea este influențată și de cantitatea de lumină primită în ziua precedentă. Acest ultim fenomen se datorează faptului că pentru speciile care conțin clorofilă (cum ar fi genul verde pentru Noctiluca scintillans ), mecanismul bioluminescenței este puțin diferit și depinde de molecula de clorofilă . Prin urmare, bioluminiscența este influențată de sensibilitatea celulară la stimulare, răspuns specific, timp, fiziologie și factori de mediu.

N. scintillans este mai puțin predispus la prădare atunci când se află în această „fază” a bioluminiscenței, deci aceasta poate fi una dintre funcțiile bioluminescenței. Funcția bioluminiscenței nu a fost încă dovedită, este doar un concept teoretic. Cu toate acestea, pare să acționeze ca o apărare împotriva prădătorilor, pentru oxigen, camuflaj și seducție.

N. scintillans nu este singura specie capabilă de bioluminescență; Pyrocystis lunula , un dinobiont sau anumite bacterii sunt, de asemenea, capabile de aceasta.

Riscuri

Maree roșii

Proliferarea N. scintillans poate fi toxică și a fost legată de mortalitatea masivă a peștilor și nevertebratelor marine. Cu toate acestea, această specie nu produce toxine, care sunt adesea cauza efectului nociv al acestor maree atunci când sunt cauzate de alte organisme. De fapt, din cauza acumulării de amoniu în cantități excesive și a reducerii oxigenului dizolvat în ecosistemul direct în timpul proliferării sale, N. scintillans este dăunător pentru alte specii de pești și nevertebrate care suferă o mortalitate ridicată.

Când concentrația indivizilor depășește un milion și jumătate pe litru, apa devine roz sau portocaliu, de unde și denumirea fenomenului mareei roșii . În 1970, s-au găsit concentrații de 2.400.000 N. scintilani pe litru.

Acest fenomen nu este întotdeauna roșu. Culoarea depinde de pigmentul din vacuolul organismului și poate fi verde. (există o imagine în secțiunea de morfologie).

Alte specii pot provoca, de asemenea, maree roșii, cum ar fi speciile de dinobionți, care sunt organisme unicelulare cu 2 flageli. Este necesar să se verifice la microscop dacă mareea roșie este într-adevăr cauzată de Noctiluca scintillans sau nu.

Eutrofizare

Noctiluca scintillans a fost descoperită pentru prima dată în Marea Arabiei în anii 2000, potrivit unui studiu recent, care a fost și prima dată când apa mării a fost insaturată cu oxigen. De atunci, concentrațiile de oxigen dizolvat de iarnă în zona eufotică superioară au rămas scăzute. S-a demonstrat că specia crește cel mai bine într-un mediu cu lumină abundentă (pentru genul verde) și cu o concentrație mai mică de oxigen dizolvat, aceasta crește absorbția oxigenului în specie și scade și mai mult nivelurile de oxigen. Acest lucru permite speciei să crească mai repede și astfel creează valuri de Noctiluca scintillans verzi înflorește în Marea Arabiei în fiecare iarnă.

Prin urmare, eutrofizarea apei nu este direct legată de Noctiluca scintillans , dar faptul că concentrația de oxigen dizolvat este deja ușor scăzută în perioada musonului arată o dezvoltare mai consistentă a speciei care agravează situația prin creșterea absorbției de oxigen și scăderea cantitatea de oxigen dizolvat disponibil. Această scădere a oxigenului dizolvat natural este de fapt cauzată de prezența fitoplanctonului adus de apele hipoxice din Oceanul de Sud în perioada musonului. Până în prezent, aceasta este singura explicație pentru sosirea apelor cu conținut scăzut de oxigen.

Un alt detaliu interesant este că Noctiluca scintillans produce cantități mari de fosfor și azot în excrețiile sale. Înflorirea speciei a fost adesea legată de mortalitatea în masă a nevertebratelor marine și a peștilor, dar în realitate nu produce toxine, acumulează cantități letale de amoniu care sunt apoi excretate în mediu. În timpul mareelor ​​roșii toxice, genul roșu elimină aceste cantități letale către animalele din jurul său.

Impactul asupra recifelor de corali

Recifele de corali au fost în declin sever în ultimele decenii. Potrivit unui studiu realizat în 2019 în Golful Mannar (India de Sud), condițiile hipoxice cauzate de înflorirea algelor cauzează mortalitatea masivă a recifelor de corali.

În acest studiu, se arată că Noctiluca scintillans provoacă moartea acestor corali în mod semnificativ prin creștere excesivă, deoarece reproducerea lor determină o scădere a oxigenului dizolvat de 2 mg / L. Acest lucru provoacă hipoxie letală pentru coralii din genul Acropora, Montipora și Pocillopora.

Acest fenomen va crește numai odată cu schimbările climatice , care vor crește frecvența și intensitatea înfloririlor. Din ce în ce mai mulți corali vor fi afectați.

Există încă mult de lucru pentru a găsi modalități de a remedia această problemă, în special pentru a înțelege mecanismele precise ale interacțiunii. Coralii găzduiesc 25% din viața marină a Pământului. Deci, există multe jocuri în a înțelege acest lucru.

Rolul în mediu

Rezumatul rolului lui N. scintillans în mediu
Efect pozitiv Efect neutru Efect negativ
În lanțul alimentar Bioluminiscență (rol necunoscut) Eutrofizare, impacturi asupra recifelor de corali, maree roșii

Calendar

Fenomenul bioluminescenței este foarte plăcut de observat, dar nu se găsește peste tot în niciun moment. Atașat este un calendar de abundență maximă în diferite regiuni ale lumii și în diferite luni ale anului.

Calendarul observărilor N. scintillans
Regiune Luna anului
J F M A M J J A S O N D
Atlanticul de Nord-Est (Golful Gasconia) X
Marea Nordului (coasta flamandă, Zeelandă și Olanda) X X
Marea Neagră (nordul central) X
Marea Neagră (sud) X
Marea Neagră (Nord-Est) X
Marea Marmara X
Marea Adriatică (Nord) X
Marea Arabiei de Nord (coasta Pakistanului) X X
Marea Arabiei de Nord-Vest (coastă și mare deschisă) X X X
Marea Arabiei de Vest (Golful Oman) X X
Marea Arabiei de Est X
Marea Roșie (Nord) X X
Nord-Estul Oceanului Indian (Golful Bengal) X X X X X X
Golful Thailandei X X
Raftul sud-estului australian X X
Oceanul Pacific de Nord-Vest (raft japonez) X

Referințe

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p "Noctiluca scintillans | DORIS" . doris.ffessm.fr . Adus 13.05.2021 .
  2. ^ a b c d e f g h i j Fukuda, Yasuhiro; Endoh, Hiroshi (septembrie 2006). „Detalii noi din ciclul complet de viață al Noctiluca scintillans (Ehrenberg) McCartney dinoflagelat de maree roșie ” . Jurnalul European de Protistologie . 42 (3): 209–219. doi : 10.1016 / j.ejop.2006.05.003 .
  3. ^ a b c d e f g Piontkovski, Sergey A .; Serikova, Irina M .; Evstigneev, Vladislav P .; Prusova, Irina Yu .; Zagorodnaya, Yuliya A .; Al-Hashmi, Khalid A .; Al-Abri, Nader M. (mai 2021). „Înfloriri sezoniere ale algelor dinoflagelate Noctiluca scintillans : Aspecte la nivel regional și global” . Studii regionale în științe marine . 44 : 101771. doi : 10.1016 / j.rsma.2021.101771 .
  4. ^ a b c d e Turkoglu, Muhammet (august 2013). „Maree roșii ale Noftiluca scintillans dinoflagelate asociate cu eutrofizarea în Marea Marmara (Dardanelele, Turcia)” . Oceanologia . 55 (3): 709-732. doi : 10.5697 / oc.55-3.709 .
  5. ^ a b c d Necunoscut (2011-11-30). „Noctiluca scintillans -” . www.imas.utas.edu.au . Adus 13.05.2021 .
  6. ^ a b Harrison, PJ; Furuya, K .; Glibert, PM; Xu, J .; Liu, HB; Yin, K .; Lee, JHW; Anderson, DM; Gowen, R .; Al-Azri, AR; Ho, AYT (iulie 2011). „Distribuția geografică a Noctiluca scintillans roșu și verde ” . Revista chineză de oceanologie și limnologie . 29 (4): 807-831. doi : 10.1007 / s00343-011-0510-z . ISSN  0254-4059 .
  7. ^ a b "Noctiluca | Definiție, fapte, clasificare și bioluminiscență" . Enciclopedia Britanică . Adus 13.05.2021 .
  8. ^ Futura. „Bioluminiscență” . Futura (în franceză) . Adus 13.05.2021 .
  9. ^ a b Hattori, Mitsuru; Ozawa, Takeaki (2016), "Imagistica cu bioluminiscență a celulelor vii în reacția temporală a receptorului cuplat la proteine ​​G pentru screening și analiză de mare viteză" , Bioluminescență , New York, NY: Springer New York, pp. 195-202, ISBN 978-1-4939-3811-7, recuperat 13.05.2021
  10. ^ a b c d e Valiadi, Martha; Iglesias-Rodriguez, Debora (05.09.2013). „Înțelegerea bioluminiscenței în dinoflagelate - Cât de departe am ajuns?” . Microorganisme . 1 (1): 3-25. doi : 10.3390 / microorganisms1010003 . ISSN  2076-2607 .
  11. ^ a b do Rosário Gomes, Helga; Goes, Joaquim I .; Matondkar, SGP; Buskey, Edward J .; Basu, Subhajit; Parab, Sushma; Thoppil, Prasad (09-09 2014). „În Marea Arabiei înfloresc focare masive de Noctiluca scintillans din cauza răspândirii hipoxiei” . Comunicări despre natură . 5 (1). doi : 10.1038 / ncomms5862 .
  12. ^ a b Raj, K. Diraviya; Mathews, G .; Obura, David O .; Laju, RL; Bharath, M. Selva; Kumar, P. Dinesh; Arasamuthu, A .; Kumar, TK Ashok; Edward, JK Patterson (decembrie 2020). „Nivelurile scăzute de oxigen cauzate de înflorirea Noctiluca scintillans ucid coralii în Golful Mannar, India” . Rapoarte științifice . 10 (1): 22133. doi : 10.1038 / s41598-020-79152-x .
  13. ^ Steinmetz, Robert; Srirattanaporn, Surasak; Mor-Tip, Jirati; Seuaturien, Naret (21-10-2014). „Poate comunitatea să atenueze presiunea braconajului și să recupereze viața sălbatică în ariile protejate din Asia de Sud-Est?” . Journal of Applied Ecology . 51 (6): 1469–1478. doi : 10.1111 / 1365-2664.12239 . ISSN  0021-8901 .

Lecturi suplimentare

linkuri externe

  • Noctiluca scintillans . Ghid pentru zooplanctonul marin din sud-estul Australiei . Tasmanian Aquaculture & Fisheries Institute. 2011-11-30.