这些蛤蜊用粪便统治它们的栖息地

吃木头和居住在木头里的蛤蜊产生的粪便烟囱,可能会帮助它们获得更多的食物。
Clams in their woody home.
蛤蜊在它们的木质家园中。Meg Daly

说到钻木和啃食木头,人们通常首先想到的是白蚁和甲虫。然而,一些蛤蜊物种却以海底沉木为生。这些水生木材为它们提供了赖以生存的营养和栖息地。海洋中并没有多少木材,但那些最终进入海洋的来自倒下树木或船只的木材碎片可能栖息着生命——而这些生命我们仍然知之甚少。

一项周四发表在《海洋生物多样性》杂志上的新论文详细介绍了,一群钻木蛤蜊是如何进化出用自己的粪便建造烟囱的,以此来确保它们能够获得更多的这种海洋木材。

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研究中的钻木蛤蜊的贝壳大小约如豌豆。它们钻入沉木,形成一个洞穴,在这样一个相当不适宜生存的世界里,这个洞穴既是它们的食物来源,也是它们的庇护所。

“海洋生物必须面对两大挑战:如何吸入干净的水以供鳃获得氧气,以及如何排出废物,”芝加哥菲尔德博物馆无脊椎动物动物学副馆长、该研究的首席作者Janet Voight说。“因为没有人想住在自己的排泄物里。但这些蛤蜊却和它们的排泄物一起生活,而且实际上过得很好。”

海床上的有些木材在沉入海床数月甚至数年后,可能“栖息着惊人的各种动物”,而有些木材则会被啃食得如此严重,以至于在搬动时会完全 crumbling。Voight想弄清楚为什么这些木材样本差异如此之大。在盘点了世界各地沉木样本中存在的钻木蛤蜊物种后,她注意到了一种模式。

“钻木蛤蜊的家谱有六个主要分支,而所有被钻得如此厉害以至于用手就能捏碎的木材,都来自于这个家谱中同一个分支的一个物种,”Voight说。“这不应该发生,我们通常认为所有钻木蛤蜊物种,它们的外形 pretty similar,钻木的方式也一样。然而,这里有一个群体却做得完全不同。”

由蛤蜊啃食的木材。图片来源:Kate Golembiewski, Field Museum。

属于Xylophaga dorsalis进化枝的蛤蜊是造成所有啃食和排泄的主要元凶。

以往的研究表明,木材被啃食得更厉害是由于水温更高或附近有更多幼体,但实际上可能是蛤蜊本身的特性所致。在这个进化枝中,所有这些效率极高且相关的物种都具有一个共同的特征,位于它们排出粪便的地方。当蛤蜊钻入木头并移动时,它们会用自己的粪便填充周围的空间。

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这种行为并非有意为之,而是解剖学决定的。蛤蜊微小的贝壳完成了将蛤蜊钻入木头的所有工作。当贝壳钻入时,水管(吸收水以获取氧气并排出废物的管状身体部分)会留在后面。大多数钻木蛤蜊的水管长度相等,伸入水中,但这些蛤蜊的排泄水管更短

根据Voight的说法,用于排出脱氧水和粪便的较短水管会留在钻孔内,因此结果是“它们在钻孔里排泄。它们不得不这样做,除非它们真的非常非常用力地推。”

废物会留在蛤蜊身边,形成包裹着水管的粪便烟囱。虽然这不是最卫生的生活方式,但似乎并未引起蛤蜊的免疫问题,而它们为何会进化成这样仍是未解之谜。

研究小组假设,这些粪便烟囱可能对蛤蜊幼体在木材上定居起到信号作用。自由漂浮的幼体可能能够检测到粪便,并循着粪便的踪迹来到这里,与同类生活在一起。然而,随着越来越多的幼体被这些粪便信标吸引而来,空间最终会成为问题,资源也会日益枯竭。

“这有点像你有一个一居室的公寓,然后你说‘快来吧,我们来开派对!你们可以吃那个,我们来吃这面墙。’很快你就会无家可归,邻居们也会不喜欢你,”Voight在接受《PopSci》采访时解释道。

这些蛤蜊对低氧环境有异常高的耐受性,并且可能具有其他生理适应性,以减少废物产生的硫化物中毒的风险。这些适应性帮助它们在肮脏拥挤的环境中生存和繁衍。

“我认为这是一种‘活得快,死得早’的策略,这些家伙尽可能地抓取它们能获得的所有资源,并尽快地繁殖后代,让它们去寻找另一块木头,”Voight解释道。

这种主导地位的最终结果是,产生粪便烟囱的物种可以获得更多的木材来食用、居住,并供其后代定居。

Voight表示,这项研究不仅解决了被啃食得如此厉害的木材背后那个更令人作呕的答案的谜团,还说明了在研究生态学时,理解不同物种之间的关系是多么重要。

“我认为这很好地说明了我们对深海的了解还多么少,以及通过将多方面的见解结合起来,就能做出预测,”Voight说。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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