Studieren Sie zuerst, um „laufende“ Haie in frühen Lebensstadien in Bewegung zu erkunden

Ein neu entdeckter wandelnder Hai, der alle Überlebensregeln bricht, steht im Mittelpunkt einer einzigartigen Studie der Florida Atlantic University und ihrer Mitarbeiter in Australien. Die Forscher untersuchten, wie sich das Gehen und Schwimmen in der frühen Entwicklung des Epaulettenhais (Hemiscyllium ocellatum) verändert. Dieser kleine (ungefähr 3 Fuß) riffbewohnende benthische Hai geht sowohl ins als auch aus dem Wasser, indem er seinen Körper windet und mit seinen paddelförmigen Flossen drückt.

Epaulettenhaie, die in den Riffebenen rund um Australiens südliches Great Barrier Reef zu finden sind, erleben kurze Perioden mit erhöhtem CO2 und Hypoxie (niedrigem Sauerstoffgehalt) sowie schwankenden Temperaturen, da die Riffebenen mit der ausgehenden Flut isoliert werden. Bemerkenswerterweise ist dieser wandelnde Hai in der Lage, eine vollständige Anoxie (kein Sauerstoff) zwei Stunden lang ohne nachteilige Auswirkungen und bei einer viel höheren Temperatur als die meisten anderen hypoxietoleranten Tiere zu überleben.

Die Fähigkeit des Epaulettenhais, sich unter diesen herausfordernden Umweltbedingungen effizient zwischen Mikrohabitaten zu bewegen, könnte sich direkt auf ihr Überleben und ihre physiologischen Reaktionen auf den Klimawandel auswirken. Allerdings haben nur sehr wenige Studien ihre Kinematik (Körperbewegungen) untersucht. Diejenigen, die dies getan haben, konzentrierten sich nur auf die Phasen des Erwachsenenlebens. Bisher hat keine Studie ihre Fortbewegung (wie sie sich bewegen) in frühen Lebensphasen speziell untersucht.

Da die Bewegungsleistung der Schlüssel für die robuste Reaktion der Epaulettenhaie auf herausfordernde Umweltbedingungen sein könnte, untersuchten FAU-Forscher in Zusammenarbeit mit der australischen James Cook University und der Macquaire University Unterschiede beim Gehen und Schwimmen bei neugeborenen (frisch geschlüpften) und jugendlichen Schreithaien.

Neugeborene erhalten die embryonale Ernährung über einen verinnerlichten Dottersack, was zu einem prall gefüllten Bauch führt. Im Gegensatz dazu sind Jungtiere schlanker, weil sie aktiv nach Würmern, Krebstieren und kleinen Fischen suchen. Während der Entwicklung beginnt das Eigelb, das die neugeborenen Haie speichern, abzunehmen, wenn sie sich zu Jungtieren entwickeln. Wenn das Eigelb aufgebraucht ist, beginnt der Hai aktiv mit der Nahrungssuche.

Aufgrund der unterschiedlichen Körperformen erwarteten die Forscher Unterschiede in der Bewegungsleistung dieser wandelnden Haie. Um ihre Hypothese zu testen, untersuchten sie die Bewegungskinematik von Neugeborenen und Jugendlichen während der drei von ihnen verwendeten Wassergangarten – langsames bis mittleres Gehen, schnelles Gehen und Schwimmen – unter Verwendung von 13 anatomischen Orientierungspunkten entlang der Flossen, Gürtel und Körpermittellinie. Sie quantifizierten die axiale Körperkinematik (Geschwindigkeit, Schweifschlagamplitude und -frequenz und Körperkrümmung) und die axiale Körperbiegung, Flossenrotation und Tastgrad sowie die Schwanzkinematik.

Überraschenderweise wurden die Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Integrative und vergleichende Biologie, zeigte, dass Unterschiede in der Körperform die Kinematik zwischen neugeborenen und juvenilen Wanderhaien nicht veränderten. Gesamtgeschwindigkeit, Flossenrotation, axiale Biegung und Schwanzschlagfrequenz und -amplitude waren zwischen den frühen Lebensstadien konsistent.

Die Daten legen nahe, dass die Bewegungskinematik zwischen neugeborenen und jugendlichen Epaulettenhaien beibehalten wird, selbst wenn sich ihre Fütterungsstrategie ändert. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Fortbewegung unter Wasser bei Neugeborenen nicht durch den Dottersack und seine Auswirkungen auf die Körperform beeinflusst wird, da alle Aspekte der Fortbewegung unter Wasser mit denen der Jugendlichen vergleichbar waren.

„Das Studium der Fortbewegung von Epaulettenhaien ermöglicht es uns, die Fähigkeit dieser Art – und vielleicht verwandter Arten – zu verstehen, sich innerhalb und außerhalb schwieriger Bedingungen in ihren Lebensräumen zu bewegen“, sagte Marianne E. Porter, Ph.D., Seniorautorin und außerordentliche Professorin , Fachbereich Biowissenschaften, Charles E. Schmidt College of Science der FAU. „Im Allgemeinen sind diese Bewegungsmerkmale der Schlüssel zum Überleben für einen kleinen, benthischen Mesopredator, der sich in kleine Riffspalten manövriert, um Raubtieren aus der Luft und im Wasser auszuweichen. Diese Merkmale können auch mit ihrer anhaltenden physiologischen Leistung unter schwierigen Umweltbedingungen zusammenhängen, einschließlich der damit verbundenen Klimawandel – ein wichtiges Thema für zukünftige Studien.“

Die Untersuchung der Verbindung zwischen Fortbewegung und den physiologischen Mechanismen, die erforderlich sind, um herausfordernde Umweltbedingungen zu tolerieren, stellt einen wesentlichen nächsten Schritt dar, um zu verstehen, wie diese Gruppe wichtiger Mesopredatoren auf zukünftige Meeresbedingungen reagieren wird.

„Die Untersuchung, wie sich die Bewegungsleistung im Laufe der frühen Ontogenese ändert – vielleicht die anfälligsten Lebensstadien in Bezug auf Räuber-Beute-Interaktionen und Umweltstressoren – kann Einblicke in die kinematischen Mechanismen geben, die es Tieren ermöglichen, Einschränkungen zu kompensieren, um Bewegungs- und Umweltbedingungen gerecht zu werden Anforderungen“, sagte Porter.