i en svært forenklet versjon av næringskjeden som finnes i innsjøer, blir mikroalger spist av vannlopper kalt Daphnia, som igjen spises av fisk. Men ting blir komplisert svært raskt hvis observert i mer detalj. Alger frigjør giftstoffer for å forsvare seg, og danner lange kjeder for å unngå rovdyr (Van Donk et al., 2011), Mens Daphnia kan endre form eller bevege seg for å unngå å bli spist av fisk.
En måte Dafnier og andre dyreplanktonmedlemmer unngår rovdyr på, er ved å flytte til forskjellige dybder av innsjøen avhengig av tidspunktet på dagen, en strategi kjent som diel vertikal migrasjon. Hvis det omkringliggende vannet inneholder fisk, flytter Daphnia til mørkere, dypere områder om dagen, slik at fisken ikke kan se dem (Figur 1), og beveger seg til de øvre lagene i vannsøylen – hvor mikroalgene lever – om natten. Hvis det ikke er mange fisk i nærheten, Daphnia bo nær overflaten i løpet av dagen også (Lampert, 1989).
Daphnia vannlopper endrer sin oppførsel hvis fisk er til stede.
Venstre: I løpet av dagen vandrer Daphnia til dypere, mørkere områder av innsjøen hvis de oppdager kjemiske signaler kalt kairomoner (ikke vist) som slippes ut av fisk. Midt på natten, når fisken ikke kan se dem, Beveger Daphnia seg opp til vannet nær overflaten for å spise mikroalger (grønne sirkler) som er rikelig der. Høyre: når ingen fisk er til stede, er det ingen kairomoner å oppdage, Og Dafnier holder seg nær overflaten dag og natt.
Prey arter må balansere sine ressurser nøye. Unødvendig å unngå rovdyr koster energi og kan begrense tilgangen til mat-mikroalger spist Av Daphnia lever ikke i de mørke dypene av innsjøen – men ved et uhell møter en rovdyr kan det være dødelig. Som et resultat har noen arter tilpasset seg å oppdage kjemikalier utgitt av rovdyr. Identifikasjonen av flere av disse kjemikaliene, kalt kairomones, har åpnet nye forskningsområder innen akvatisk økologi ,bevaring og akvakultur (Yasumoto et al., 2005; Selander et al., 2015; Weiss et al., 2018).
søket etter kairomonen som induserer diel vertikal migrasjon, også kjent som ‘fish factor’, har pågått i flere tiår ,med spektakulære feil og feilfortolkninger på vei (Se Pohnert og von Elert, 2000 for en diskusjon). Mange hindringer har komplisert søket: fiskfaktoren oppstår i lave konsentrasjoner i innsjøvann, og bioassayforsøk som kan identifisere det er problematisk fordi det er vanskelig å overvåke den vertikale bevegelsen Av Daphnia i en laboratorieinnstilling. Nå, i eLife, Meike Hahn, Christoph Effertz, Laurent Bigler og Eric von Elert rapportere identiteten til denne kairomone (Hahn et al., 2019).
Hahn et al. – som er basert På University Of Cologne og University Of Zurich – brukte en bioassay-guidet fraksjoneringsmetode for å identifisere fiskefaktoren. En teknikk som kalles Høy Ytelse Væskekromatografi tillatt vann der fisken hadde tidligere blitt inkubert for å bli separert i ‘fraksjoner’ som hver inneholdt en undergruppe av kjemikalier. Undersøke effekten av hver brøkdel på migrasjon oppførselen Til Daphnia avslørte en som induserte diel vertikal migrasjon selv om fisk ikke var til stede. Hahn et al. identifisert det aktive kjemikaliet som 5α-cyprinolsulfat. Bare pikomolare konsentrasjoner av denne forbindelsen finnes i vann bebodd av fisk, men selv disse lave konsentrasjonene er tilstrekkelige for å endre dafnias migrasjonsadferd.
siden utgivelsen av kairomones plasserer rovdyrarter i ulempe, kan en byttedyr bare stole på dem hvis rovdyret ikke kan stenge produksjonen av molekylet. Dette er tilfellet for 5α-cyprinolsulfat, som er en gallsyre som spiller en viktig rolle i fordøyelsen av diettfett (Hofmann et al., 2010). Fisken slipper ut 5α-cyprinolsulfat fra tarmen, gjellene og urinveiene. Da dette molekylet også er stabilt i vann, indikerer det pålitelig tilstedeværelsen av fisk Til Dafnier.
i Tillegg til de mange implikasjonene for grunnforskning, kan funnet at bare pikomolare mengder av en forbindelse utløse utbredt atferdsrespons i en innsjø også øke økotoksikologiske bekymringer. Mens vi undersøker våre farvann for metabolitter som forårsaker umiddelbar toksisitet, ignorerer vi helt det faktum at ikke-giftige doser av slike svært potente signalkjemikalier også kan ha en betydelig effekt på et økosystem. Dette krever en ny evaluering av rutinemessige prosedyrer som brukes i miljøovervåking.
Kairomoner er ikke de eneste kjemiske signalene som brukes av arten som bor i innsjøer. Feromoner (Frenkel et al., 2014), forsvarsmetabolitter og molekyler som hjelper arter til å utkonkurrere hverandre, bidrar også til de intrikate signalmekanismer i akvatiske økosystemer (Berry et al., 2008). Vi kan konkludere med at disse miljøene virkelig er formet av et mangfoldig kjemisk landskap, et livsspråk som vi bare begynner å forstå.
