Kryopelagiske organismer er organismer af plante- og animalsk oprindelse, der tilhører en særlig klasse af morfologiske og økologiske livsformer, som lever i de marine pelagiale i polarområderne på undervandsoverfladen af hurtig eller drivende is eller i dens tykkelse og er forbundet med denne is ved at deres fulde eller delvise livscyklus . I Arktis og Antarktis danner kryopelagiske organismer - alger , små krebsdyr , meroplankton , fisk , samt bakterier , svampe , turbellarians og foraminiferer - forbundet med fast- og pakis særlige samfund - kryopelagiske biocenoser [ 1] [2] [3] [4 ] [5] .
Definitionen af begrebet kryopelagiske organismer, som adskiller sig fra andre kryopelagiske organismer ved betingelserne for deres eksistens, blev først foreslået relativt nylig - i 1967-1968 af den sovjetiske ikthyolog A.P. Andriyashev [6] [7] , som opsummerede den lange -tidsobservationer af adskillige biologer og naturforskere. Etymologisk er udtrykket "kryopelagisk" et sammensat ord dannet af to græske ord - græsk. κρύος (kryos) - kulde, frost eller is og - πέλαγος (pelagos) - frit vand.
Fænomenet med kryopelagiske samfund tæt forbundet med is er karakteristisk for Arktis og Antarktis, hvor forskellige grupper og arter af kryopelagiske organismer næsten konstant lever på grænsen til frysende vand ved en konstant temperatur under 0 °C. Den høje effektivitet af sådanne polarsamfund skyldes de mest gunstige betingelser for fotosyntese i encellede alger ikke i vandsøjlen, skygget for sollys af en isskal, men direkte på den undersøiske isoverflade. Den aktive fotosyntetiske aktivitet af alger fører til deres hurtige reproduktion og følgelig akkumulering af biomasse af den primære produktion af alger, på grundlag af hvilken det næste led udvikler sig - zooplankton , repræsenteret af små krebsdyr, hovedsageligt amfipoder . De indfødte i kryopelagiske samfund, alger og zooplankton, er i det væsentlige epibentiske former, der udvikler sig ikke i selve pelagien, men på isoverfladen. Mens de midlertidige indbyggere i kryopelagiske biocenoser - ejendommelige immigranter, er pelagiske larvestadier af typiske bunddyr , der udgør kryopelagisk meroplankton. Det sidste led i denne biocenose, der lever af zooplankton, er ægte pelagiske organismer, repræsenteret af kryopelagiske fisk. Kryopelagisk biocenose lukker til gengæld på de højeste led i den regionale fødekæde - havfugle og havpattedyr [1] [2] [3] [5] [8] [9] .
Isens undervandsoverflade i Arktis og Antarktis er koloniseret af hundredvis af arter af encellede alger, som her finder de mest gunstige lysforhold for deres eksistens. Den mudrede, brune, gule, gyldne og brungule farve på den nedre overflade af fast- og pakis i polarområderne, som er mest udtalt i forårs- og sommersæsonen, skyldes hovedsageligt den intensive sæsonmæssige udvikling af kiselalger, der lever. revner, porer og huler inde i ismassen vasket af vand. En lignende gullig "film" dannes også på huden og pelsen af havpattedyr. Denne artefaktiske "farvning" er især mærkbar hos antarktiske spækhuggere , hvor hvide pletter på huden bliver brungule [10] .
I Arktis - i Chukchi- og Østsibiriens hav, samt i Laptevhavet , blev der fundet 136 kryopelagiske alger, der koloniserer den nederste overflade af isen. Af disse er de fleste, 121 arter, repræsenteret af kiselalger , og 14 arter af dinoflagellater . De mest almindelige blandt kiselalger er Nitzschia frigida , N. cylindrus , N. grunovi , Navicula pelagica og andre. Blandt de kryopelagiske alger blev tilstedeværelsen af alloktone ferskvands- og brakvandsarter af epifytiske alger også noteret, hvis tilstedeværelse i marine samfund forklares ved fjernelse af ung is af ferskvandsoprindelse fra flodmundinger. [11] .
Når man sammenlignede den primære produktion forbundet med is i Arktis og Antarktis, blev fænomenet binomial bipolaritet afsløret, da lignende biologiske resultater blev dannet uafhængigt under lignende miljøforhold i forskellige polære biotaser. For eksempel er arter af slægterne Melosira , Pleurosigma , Nitschia , Amphiprora , Navicula , Fragilaria , Gomphonema blevet bemærket i isbegroning i Arktis , og repræsentanter for de samme slægter Pleurosigma , Nitschia , Amphiprora og Fragilaria i Antarktis [2] .
Krebsdyr, der lever af kryopelagiske alger, udgør det andet led af kryopelagiske biocenoser. I begge polære biotaer er denne gruppe repræsenteret af epibentiske (placeret direkte på isoverfladen) amphipoder, især hyperiider (for eksempel Gammarus wilkitzkii i Arktis), samt mindre grupper af copepoder - Harpacticoida og Calanoida. En af forskellene i sammensætningen af kryopelagiske samfund i Arktis og Antarktis er, at i det nordlige polarområde yder mysider , især Mysis polaris , et væsentligt bidrag til kryopelagiske samfund, og om foråret og sommeren i Antarktis - subglacial pelagisk euphausian , primært subglacial krill ( Euphausia crystalloriphias ) og antarktisk krill ( E. superba ) [2] [4] [9] [12] .
Repræsentanter for meroplankton, i modsætning til de indfødte i den autoktone kryopelagiske fauna, er som regel midlertidige indbyggere i kryopelagiske samfund, der kun deltager i deres liv i æg- eller pelagiske larvestadier. Det kryopelagiske meroplankton omfatter hovedsageligt larver af bentiske bløddyr , pighuder , polychaetes og cnidarians , samt pelagiske æg og pelagiske fiskelarver [9] [13] . I Arktis er fiskemeroplankton hovedsageligt repræsenteret af æg og larver af polartorsk ( Boreogadus saida ) og istorsk ( Arctogadus glacialis ), og i Antarktis - af store ( Pagothenia borchgrevinki ) og små ( Pagothenia brachysoma ) skulpiner, samt dels af antarktisk sølvfisk ( Pleuragramma antarcticum ) [2] [13] .
Autoktone (indfødte) repræsentanter for kryopelagiske biocenoser omfatter flere typer epipelagiske fisk: i Arktis er disse polartorsk og istorsk, som danner massive ophobninger under is, og i Antarktis er en af de mest talrige fisk, store og små skulpturer. Disse fisk lever næsten altid i forbindelse med is. Desuden er den store sculpin mere forbundet med lavvandets neritiske zone og følgelig med landfast is, mens den lille sculpin hovedsageligt er forbundet med drivis. Her, på den nedsænkede overflade af isen, finder skulpiner føde, der lever af epibentisk og pelagisk zooplankton, såvel som ly for rovdyr, hvorfra fisk gemmer sig i sprækker og huler i porøs is. Voksne fisk gemmer sig hovedsageligt for Weddell-sæler , mens ungfisk gemmer sig for pingviner og stormsvaler . Længe før opdagelsen af fænomenet kryopelagiske organismer, beskrev den berømte polarforsker og kaptajn James Clark Ross adfærden hos skulpturer, der gemmer sig under isen. For relativt nylig blev der også løst en gåde, som de første polarforskere ikke kunne finde svaret på, som ofte kun fandt haledelene af fisk i maven på døde Weddell-sæler. Nu er det allerede tydeligt, at sælerne, der svømmede op nedefra, bed de bagerste dele af skulpinerne, som ikke nåede helt at gemme sig i isen [2] .
Mindre skulptur (Antarktis)
Saika (Arctic)
Kryopelagiske fisk har en række fysiologiske tilpasninger til at leve permanent under barske miljøforhold på grænsen til frysende vand. Sådanne tilpasninger, som er opstået i løbet af millioner af års evolution, er blevet mest udførligt studeret i den store sculpin. Denne fisk har de højeste koncentrationer af naturlige frostvæsker, repræsenteret af glykoproteiner , som forhindrer krystallisering af blod og vævsvæsker ved lave temperaturer, nogle gange når -1,9 °C. Derudover blev der også noteret meget høje blodkoncentrationer af hæmoglobin og hæmatokrit . Camouflage- og anti-skyggeeffekten af denne fisk, som konstant er placeret nær isoverfladen, er givet af tilstedeværelsen af et lysreflekterende lag af iridophores placeret mellem huden og musklerne, og tilstedeværelsen i øjet af en speciel sølvfarvet lag "startum argentum" mellem sclera og årehinde [14] [15] [16 ] [17] .