a tavakban található élelmiszerlánc nagyon egyszerűsített változatában a mikroalgákat a daphnia nevű vízi bolhák fogyasztják, amelyeket viszont a halak fogyasztanak. De a dolgok nagyon gyorsan bonyolódnak, ha részletesebben megfigyelik. Az algák toxinokat bocsátanak ki, hogy megvédjék magukat, és hosszú láncokat képeznek a ragadozók elkerülésére (Van Donk et al., 2011), míg a Daphnia megváltoztathatja alakját vagy mozoghat, hogy elkerülje a halak elfogyasztását.
az egyik módja annak, hogy a daphnia és a zooplankton többi tagja elkerülje a ragadozókat, az, hogy a tó különböző mélységeibe költöznek a napszaktól függően. Ha a környező víz halakat tartalmaz, a Daphnia napközben sötétebb, mélyebb területekre költözik, hogy a halak ne láthassák őket (1.ábra), éjszaka pedig a vízoszlop felső rétegeibe költözik – ahol a mikroalgák élnek. Ha nincs sok hal a közelben, a Daphnia napközben is a felszín közelében marad (Lampert, 1989).
a daphnia vízi bolhák megváltoztatják viselkedésüket, ha halak vannak jelen.
Left: a nap folyamán a daphnia a tó mélyebb, sötétebb régióiba vándorol, ha kémiai jeleket észlel kairomonok (nem látható), amelyeket a halak szabadítanak fel. Közép: éjszaka, amikor a halak nem látják őket, a Daphnia a felszín közelében lévő vízhez költözik, hogy megeszi az ott bőséges mikroalgákat (zöld köröket). Jobb: ha nincsenek halak, nincsenek kairomonok, amelyeket észlelni kell, és a Daphnia éjjel-nappal a felszín közelében marad.
a ragadozó fajoknak gondosan egyensúlyba kell hozniuk erőforrásaikat. A ragadozók felesleges elkerülése energiába kerül, és korlátozhatja az élelemhez való hozzáférést – a daphnia által elfogyasztott mikroalgák nem élnek a tó sötét mélységében–, de véletlenül találkozni egy ragadozóval végzetes lehet. Ennek eredményeként egyes fajok alkalmazkodtak a ragadozók által kibocsátott vegyi anyagok kimutatására. Számos ilyen vegyi anyag azonosítása, az úgynevezett kairomonok, új kutatási területeket nyitott meg a vízi ökológia, a természetvédelem és az akvakultúra területén (Yasumoto et al., 2005; Selander et al., 2015; Weiss et al., 2018).
a diel vertikális migrációt kiváltó kairomon, más néven halfaktor keresése évtizedek óta folyik, látványos kudarcokkal és félreértelmezésekkel az úton (lásd Pohnert and von Elert, 2000). Számos akadály bonyolította a keresést: a halfaktor alacsony koncentrációban fordul elő a tóvízben, és a biológiai vizsgálati kísérletek, amelyek azonosítani tudják, problematikusak, mert nehéz laboratóriumi körülmények között ellenőrizni a Daphnia függőleges mozgását. Most, az eLife-ban Meike Hahn, Christoph Effertz, Laurent Bigler és Eric von Elert jelentik a kairomon személyazonosságát (Hahn et al., 2019).
Hahn et al. – akik a Kölni Egyetemen és a Zürichi Egyetemen találhatók – bioassay-vezérelt frakcionálási módszert alkalmaztak a halfaktor azonosítására. A nagy teljesítményű Folyadékkromatográfiának nevezett technika lehetővé tette a vizet, amelyben a halakat korábban inkubálták, frakciókra bontani, amelyek mindegyike vegyi anyagok egy részét tartalmazta. Az egyes frakcióknak a daphnia vándorlási viselkedésére gyakorolt hatását vizsgálva kiderült, hogy diel vertikális migrációt váltott ki, annak ellenére, hogy halak nem voltak jelen. Hahn et al. azonosította az aktív vegyi anyagot, mint 5 .. -ciprinol-szulfát. Ennek a vegyületnek csak a pikomoláris koncentrációja található a halak által lakott vízben, de még ezek az alacsony koncentrációk is elegendőek a Daphnia migrációs viselkedésének megváltoztatásához.
mivel a kairomonok felszabadulása hátrányos helyzetbe hozza a ragadozó fajokat, a ragadozó fajok csak akkor támaszkodhatnak rájuk, ha a ragadozó nem tudja leállítani a molekula termelését. Ez a helyzet az 5 db-tól-ciprinol-szulfát, amely egy epesav, amely alapvető szerepet játszik az étkezési zsírok emésztésében (Hofmann et al., 2010). A halak a bélből, a kopoltyúkból és a húgyutakból 5 db-ot bocsátanak ki-ciprinol-szulfátot. Mivel ez a molekula vízben is stabil, megbízhatóan jelzi a halak jelenlétét a Daphniában.
az alapkutatásra gyakorolt számos következmény mellett ökotoxikológiai aggályokat is felvet az a megállapítás, hogy csak egy vegyület pikomoláris mennyisége válthat ki széles körű viselkedési válaszokat a tóban. Miközben felmérjük vizeinket az azonnali toxicitást okozó metabolitok után, teljesen figyelmen kívül hagyjuk azt a tényt, hogy az ilyen rendkívül erős jelző vegyi anyagok nem toxikus dózisai szintén jelentős hatással lehetnek az ökoszisztémára. Ez szükségessé teszi a környezeti monitoring során alkalmazott rutineljárások új értékelését.
a Kairomonok nem az egyetlen kémiai jelek, amelyeket a tavakban élő fajok használnak. Feromonok (Frenkel et al., 2014), A védelmi metabolitok és molekulák, amelyek segítik a fajokat egymás versenyében, szintén hozzájárulnak a vízi ökoszisztémák bonyolult jelátviteli mechanizmusaihoz (Berry et al., 2008). Megállapíthatjuk, hogy ezeket a környezeteket valóban egy változatos kémiai táj alakítja, az élet nyelve, amelyet csak most kezdünk megérteni.
