Nieuwe onderwatermicroscoop biedt de stoel bij het begin van koraaloorlogen

Anonim

Nieuwe onderwatermicroscoop biedt de stoel bij het begin van koraaloorlogen

Wetenschap

John Anderson

13 juli 2016

5 afbeeldingen

Marien onderzoeker die koraalmicro-organismen bestudeert met de Benthische onderwatermicroscoop ontwikkeld door wetenschappers van Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego

Zeewetenschappers krijgen een goed beeld van nog nooit eerder gezien koraalleven, dankzij een nieuw ontwikkeld microscopisch beeldvormingssysteem dat is gebouwd voor gebruik onder water. De duiker-geopereerde microscoop van Scripps Institution of Oceanography van de University of California San Diego (UCSD) biedt onderzoekers de mogelijkheid om interacties en processen op millimeter-schaal te observeren terwijl ze in het wild leven, inclusief "kissing " -gedrag tussen koraalpoliepen en -gevechten over gras.

Hoewel koraalriffen tot honderden kilometers kunnen overspannen, worden ze gebouwd door kleine individuele poliepen van ongeveer één millimeter groot, wat het bestuderen van deze kleine levensvormen en de processen die plaatsvinden op het microniveau essentieel maakt voor het bewaken van de gezondheid van grotere ecosystemen. zoals riffen. Maar wanneer wetenschappers deze organismen uit de oceaan halen en het lab in om ze te bestuderen, gaat de grotere context verloren en is de verzamelde informatie beperkt, terwijl fragiele functies kunnen worden vernietigd.

Als reactie daarop ontwikkelden Scripps-oceanograaf Jules Jaffe en zijn team de Benthic Underwater Microscope (BUM). Het is het eerste instrument om onderwaterfoto's van zeebodemorganen met een bijna-micrometerresolutie vast te leggen die rifmicro-organismen in hun oorspronkelijke habitat kunnen bestuderen zonder ze te verstoren.

Als neef van een eerder ontwikkeld plankton-beeldvormingssysteem bestaat de BUM uit een onderwatercomputer / duiker-interface bevestigd aan een microscopische beeldeenheid die organismen met een maximale resolutie van ongeveer twee micrometer kan bestuderen. Het bevat een lens met een hoge vergroting, een ring van heldere LED's die scherpstellen op een enkel punt voor snelle belichting en fluorescerende beeldvorming. Een flexibele, elektrisch instelbare lens zorgt ervoor dat onderwerpen snel en precies worden scherpgesteld wanneer ze driedimensionaal worden bekeken en van vorm veranderen op dezelfde manier als het menselijk oog.

"Met de huidige behuizingen kan de microscoop worden genomen tot een diepte van minder dan 30 m, maar normale duiken vereist alleen dat het systeem wordt gebruikt tot een diepte van ongeveer 30 ft (9 m), " Andrew Mullen, Scripps onderzoeksmedewerker, vertelde Gizmag. "Bovendien kan de diepte-beoordeling van het instrument eenvoudig verder worden verhoogd door dikkere poorten te gebruiken. "

Tot dusver heeft de BUM verschillende nieuwe ontdekkingen mogelijk gemaakt. "We hebben het instrument tot nu toe voornamelijk gebruikt om koralen te bestuderen", zegt Mullen. "We hebben gekeken naar gedrag van koraalpoliepen tijdens competitie, gecoördineerd gedrag tussen poliepen van dezelfde kolonie en de kolonisatie van gebleekte koralen door algen."

In de Rode Zee voor de kust van Israël veroverde de BUM de interacties tussen twee afzonderlijke koraalsoorten die dicht bij elkaar waren geplaatst. In een wedstrijd voor onroerend goed op de zeebodem registreerden de microafbeeldingen snoerachtige filamenten uit het koraal die ruwe chemische enzymen uit hun maagholte afscheiden om het weefsel van tegenovergestelde soorten te vernietigen. Wanneer koraal van dezelfde soort dicht bij elkaar werd gepaarde, vertoonden ze niet hetzelfde agressieve gedrag.

Tijdens het bestuderen van de nasleep van een van de grootste koraalverblindende gebeurtenissen op de kust van Maui, ontdekte de BUM een eerder niet-gerapporteerd honingraatpatroon van algenkolonisatie en -groei tussen individuele koraalpoliepen. Eéncellige algen die in poliepen leven en het koraal van het grootste deel van zijn energie voorzien, werpen zichzelf uit tijdens hoge oceaantemperaturen, wat leidt tot bleken. De filamenteuze grasalgen die vervolgens het koraal koloniseren, bezinken op de ruggen tussen de poliepen, wat uiteindelijk het levende weefsel afsmelt.

Het BUM-systeem kan ook beelden opslaan voor later onderzoek, wat van groot belang is voor het bestuderen van de activiteit van langzaam bewegende poliepen. "Het kan afbeeldingen en video opnemen, " zegt Mullen. "Het kan ook maximaal acht uur op het rif worden achtergelaten om opnamen in de tijdreeks te maken. "

Koraal "polyp zoenen " werd waargenomen in een nachtelijke time-lapse opname, en vond naburige poliepen periodiek omhelzen gedurende de nacht. De onderzoekers waren verrast over het gedrag en niet zeker van het doel, maar geloven dat het een manier is voor de poliepen om organisch materiaal uit te wisselen.

Mullen en Jaffe zullen vervolgens de BUM gebruiken om beelden van microscopische deeltjes in het water in de buurt van het oppervlak van het koraal te vangen op een attemot om te begrijpen hoe waterstromen hen in staat stellen om de gassen die nodig zijn om te ademen uit te wisselen.

Bron: Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego

Marien onderzoeker die koraalmicro-organismen bestudeert met de Benthische onderwatermicroscoop ontwikkeld door wetenschappers van Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego

De Benthische onderwatermicroscoop bevat een onderwatercomputer / duiker-interface bevestigd aan een microscopische beeldeenheid waarmee organismen met een maximale resolutie van ongeveer twee micrometer kunnen worden bestudeerd

De Benthische onderwatermicroscoop kan maximaal acht uur op het rif worden opgesteld en op het rif worden gezet om tijdreeksopnames te maken

Maritiem onderzoeker Andrew Mullen houdt de benthische onderwatermicroscoop vast

De Benthische onderwatermicroscoop is gebruikt om het gedrag van koraalpoliepen tijdens competitie te bestuderen, gecoördineerd gedrag tussen poliepen van dezelfde kolonie en de kolonisatie van gebleekte koralen door algen