ve velmi zjednodušené verzi potravinového řetězce nalezeného v jezerech jsou mikrořasy konzumovány vodními blechami zvanými dafnie, které jsou zase konzumovány rybami. Ale věci se komplikují velmi rychle, pokud jsou pozorovány podrobněji. Řasy uvolňují toxiny, aby se bránily, a vytvářejí dlouhé řetězce, aby se vyhnuly predátorům (Van Donk et al., 2011), zatímco dafnie může změnit tvar nebo se pohybovat, aby se vyhnula konzumaci ryb.
jedním ze způsobů, jak se Daphnia a další členové zooplanktonu vyhýbají predátorům, je přesun do různých hloubek jezera v závislosti na denní době, což je strategie známá jako vertikální migrace diel. Pokud okolní voda obsahuje ryby, dafnie se během dne přesunou do tmavších, hlubších oblastí, takže je ryby nemohou vidět (obrázek 1), a v noci se přesunou do horních vrstev vodního sloupce – kde žijí mikrořasy. Pokud v okolí není mnoho ryb, daphnia zůstávají v blízkosti povrchu i během dne (Lampert, 1989).
vodní blechy Daphnia mění své chování, pokud jsou přítomny ryby.
vlevo: během dne dafnie migrují do hlubších, tmavších oblastí jezera, pokud detekují chemické signály zvané kairomony (nejsou zobrazeny), které jsou uvolňovány rybami. Uprostřed: v noci, když je ryby nevidí, se dafnie pohybují nahoru k vodě poblíž povrchu, aby jedli mikrořasy (zelené kruhy), které jsou tam hojné. Správně: když nejsou přítomny žádné ryby, neexistují žádné kairomony k detekci a dafnie zůstávají blízko povrchu ve dne iv noci.
druhy kořisti musí pečlivě vyvážit své zdroje. Zbytečné vyhýbání se dravcům stojí energii a může omezit přístup k jídlu – mikrořasy konzumované dafniemi nežijí v temných hlubinách jezera – ale náhodné setkání s dravcem může být fatální. V důsledku toho se některé druhy přizpůsobily detekci chemických látek uvolňovaných predátory. Identifikace několika z těchto chemikálií, nazývaných kairomony, otevřela nové oblasti výzkumu vodní ekologie ,ochrany a akvakultury (Yasumoto et al., 2005; Selander a kol., 2015; Weiss a spol., 2018).
hledání kairomonu, který indukuje vertikální migraci diel, také známý jako „rybí faktor“, probíhá po celá desetiletí, s velkolepými selháními a nesprávnými interpretacemi na cestě (viz Pohnert a von Elert, 2000 pro diskusi). Hledání komplikovalo mnoho překážek: faktor ryb se vyskytuje v nízkých koncentracích ve vodě jezera a experimenty s biologickými zkouškami, které by jej mohly identifikovat, jsou problematické, protože je obtížné sledovat vertikální pohyb dafnie v laboratorním prostředí. Nyní v eLife Meike Hahn, Christoph Effertz, Laurent Bigler a Eric von Elert hlásí totožnost tohoto kairomonu (Hahn et al ., 2019).
Hahn et al. – kteří sídlí na univerzitě v Kolíně nad Rýnem a na univerzitě v Curychu-použili metodu frakcionace vedenou biologickou zkouškou k identifikaci faktoru ryb. Technika zvaná vysoce výkonná kapalinová chromatografie umožnila rozdělení vody, ve které byly ryby dříve inkubovány, na „frakce“, z nichž každá obsahovala podmnožinu chemických látek. Zkoumání vlivu každé frakce na migrační chování dafnie odhalilo ten, který vyvolal vertikální migraci diel, i když ryby nebyly přítomny. Hahn a kol. identifikoval aktivní chemickou látku jako 5α-cyprinol sulfát. Pouze pikomolární koncentrace této sloučeniny se nacházejí ve vodě obývané rybami, ale i tyto nízké koncentrace postačují ke změně migračního chování dafnie.
vzhledem k tomu, že uvolňování kairomonů znevýhodňuje druhy dravců, může se na ně kořistný druh spolehnout pouze tehdy, pokud dravec nemůže zastavit produkci molekuly. To je případ 5α-cyprinol sulfátu,což je žlučová kyselina, která hraje zásadní roli při trávení dietních tuků (Hofmann et al ., 2010). Ryby uvolňují 5α-cyprinol sulfát ze střeva, žábry a močových cest. Protože je tato molekula také stabilní ve vodě, spolehlivě indikuje přítomnost ryb na dafnie.
kromě mnoha důsledků pro základní výzkum, zjištění, že pouze pikomolární množství sloučeniny může vyvolat rozšířené behaviorální reakce v jezeře, také vyvolává Ekotoxikologické obavy. Zatímco zkoumáme naše vody na metabolity, které způsobují okamžitou toxicitu, zcela ignorujeme skutečnost, že netoxické dávky takových vysoce účinných signalizačních chemikálií mohou mít také podstatný vliv na ekosystém. To vyžaduje nové hodnocení rutinních postupů používaných při monitorování životního prostředí.
Kairomony nejsou jedinými chemickými signály používanými druhy, které obývají jezera. Feromony (Frenkel et al., 2014), obranné metabolity a molekuly, které pomáhají druhům navzájem konkurovat, také přispívají ke složitým signalizačním mechanismům ve vodních ekosystémech (Berry et al ., 2008). Můžeme konstatovat, že tato prostředí jsou skutečně formována různorodou chemickou krajinou, jazykem života, kterému teprve začínáme rozumět.
