vaikka tässä keskitytään pääasiassa meren elollisten rakenteiden mukautumiseen, meren sopeutumisiin kuuluvat myös symbioosi, naamiointi, puolustuskäyttäytyminen, lisääntymisstrategiat, kontakti ja viestintä sekä sopeutuminen ympäristön olosuhteisiin, kuten lämpötilaan, valoon ja suolaisuuteen.
soinnilliset alkulähteet
pääjaksoon Chordata kuuluvat selkärankaiset ja eräät alkeellisemmat pohjaeläimistöt, kuten protochordates, lancelets, acorn madot, vaippaeläimet ja lentoliskot. Ensimmäiset selkärankaiset, jotka ilmestyivät Fossiilistoon kambrikaudella, olivat kaloja muistuttavia eläimiä, joilla oli nielun kidusreiät, jotka sijaitsivat pussukoissa. Luurangon ja suomujen ensimmäinen tarkoitus oli suojata eläintä, lisätä notochordin tukea ja pitää aivot suojassa. Myöhemmin merieläimille kehittyi todellinen selkäranka (notochordin sijaan). Kaikilla selkärankaisilla kehittyi sydän pumppaamaan verta koko hiussuonissa kaasujen ja hapen vaihtamiseksi. Useimpien kalojen veri kulkee sydämestä kiduksiin ja sieltä se siirtyy aivoihin ja muihin tärkeisiin ruumiinrakenteisiin.
agnatha eli leukaton kala eli Myöhäiskambrikaudelta devonikauden loppuun. Nämä kalat oli peitetty luinen haarniska, sopeutuma, joka auttoi suojelemaan niitä muilta eläimiltä. Loispistiäiset ja syvänmerenhaikalat polveutuvat heikosti uivista, pohjassa asuvista leuattomista kaloista. Myöhemmin Keski-Siluurissa kehittyi leukoja ja hampaita omaava kala, joka tunnettiin nimellä Gnathostomata-selkärankainen. Useimmat kalat polveutuvat tästä selkärankaisesta, mukaan lukien kaikki tetrapodit. Leuat olivat itse asiassa sopeutuneet kidusten etuelementeistä ja hampaat tulivat hyvin Luisista suomuista lähellä kalan suun ihoa. Kun Tappajahai oli kehittynyt kaloissa, tuli käyttöön monia uusia selviytymisstrategioita ekosysteemissä. Tänä aikana uintivalmiuksia parannettiin parilevyjen kehittämisen myötä.
tämä oli merien suuren monipuolistumisen aikaa. Neljä ryhmää kaloja haarautui: Placodermi (kuollut sukupuuttoon nyt), Acanthodii (kuollut sukupuuttoon), Elasmobranchii ja Holocephali (hait, rauskut ja chimaerat) ja Actinopterygii (kehittyneempiä luinen kalat). Placodermeilla oli äärimmäiset määrät haarniskoja, ja ne olivat Siluurikaudella ja devonikaudella hyvin yleisiä lihansyöjiä. Akanthodit olivat pieniä suodatinsyöjiä. Elasmobranchii -, Holocephali-ja Actinopterygii-luokat säilyivät, sopeutuivat moniin erilaisiin meriolosuhteisiin ja haarautuivat edelleen valtavaksi lajivalikoimaksi. Osa monista sovituksista on seuraavanlaisia.
useimpien Elasmobranchii-luokkaan kuuluvien haiden on jatkettava uimista, muuten ne vajoavat meren pohjaan. Tämä ominaisuus on johtanut siihen, että hailla on kaksi eri muotoa: pelaginen ja pohjahai. Pelagiset hait liikkuvat jatkuvasti vedessä ja luottavat siihen, että tämä liike siirtää vettä kidusten yli hengittääkseen. Pohjamuodot makaavat pohjassa ja ottavat vettä sisäänsä päälaella olevien reikien kautta, joita kutsutaan spiraareiksi. Rauskut voivat myös maata merenpohjassa ja hengähtää päänsä päällä olevan spiraakkelin läpi. Rauskuilla on litistynyt vartalotyyppi, jonka ansiosta ne voivat piiloutua mudan alle ja kaivaa esiin rapuja ja kuorellisia eläimiä. Myös haiden ja rauskujen suolet ja maksa ovat luisia kaloja lyhyemmät ja Kookkaammat. Rauskuille on kehittynyt häntiensä päissä olevat pistimet eräänlaisena suojana ja jotkut ovat jopa kehittäneet eräänlaisen akun, joka voi antaa voimakkaan sähköiskun. Toinen tärkeä elasmobranchii-luokan lajien selviytymistä edistävä kehitys oli sivusuuntaisen viivan ulkonäkö. Kylkiviiva on pelagisilla hailla ja joillakin kaloilla aistielin. Tämä linja kulkee koko matkan päästä pyrstöön ja toimii kolmiomittaamalla etäisyydet niin, että hai tai kala voi paikantaa saaliin erittäin tarkasti jopa täydellisessä pimeydessä.
luokkaan Actinopterygii kuuluvat kaikki luiset kalat. On tärkeää huomata, että luisia kaloja kutsutaan myös Teleost kaloja. Luinen kala sisältää monia tuttuja kaloja, kuten ahven, ahven, turska, tonnikala, ruijanpallas—periaatteessa mitä tahansa kalaa, jolla on luinen luuranko. Tämän luokan kalan yleisiä ominaisuuksia ovat haita ja rauskuja pidempi suoli, yksi kidusreikä kummallakin puolella, suu ruumiin etuosassa, ylä-ja alaosan samansuuruinen pyrstöevä sekä munien ulkoinen hedelmöitys. Luiset kalat tuottavat tuhansia munia, joten luonnonvalinnassa on runsaasti geneettistä vaihtelua ja Luisissa kaloissa on runsaasti sopeutumia. Kampelakala on hyvä esimerkki oudommista sopeutumista. Nuori kampelakala vaikuttaa tavalliselta kalalta, mutta sen kehittyessä toinen silmä todella siirtyy ruumiin toiselle puolelle niin, että molemmat silmät ovat samalla puolella. Kun silmä liikkuu, kala kääntyy ympäri niin näyttää siltä, että molemmat silmät ovat samalla puolella, mutta todellisuudessa yläosa on vain toisella puolella ruumista. Toinen esimerkki on merihevosuros, joka on muokannut pussia ja, toisin kuin useimmat urokset, huolehtii poikasista naaraan uidessa pois. Remorat ovat kehittäneet päähänsä lautasen, jolla ne tarttuvat muihin kaloihin ja syövät isompien kalojen jälkeensä jättämää ruokaa. Mola mola eli valtameriaurinkokala ei osaa uida kovin hyvin, painaa yli 2000 kiloa ja sen on sanottu olevan suurin eläinplanktonlaji. Tämä kala saavuttaa huippunopeuden 3 mailia tunnissa ja kelluu syöden meduusoja. Joillekin makean veden kaloille on kehittynyt kyky kiivetä puihin, ruiskuttaa vettä hyönteisten päälle, hengittää ilmaa ja pysyä pitkiä aikoja poissa vedestä.
matelijat
matelijat syntyivät sammakkoeläimistä uutena maaeläinten ryhmänä. Matelijat menestyivät erittäin hyvin maalla, ja niistä tuli nopeasti hallitseva eläin seuraavien 150 miljoonan vuoden ajaksi. Kun Nisäkkäät kehittyivät, ne ottivat hallitsevan aseman jättäen matelijat ryömimään takaisin mereen. Selviytyneitä matelijoita ovat muun muassa käärmeet, kilpikonnat ja liskot, joista monet ovat hieman muuttuneet, jotta ne voisivat elää paremmin suolaisessa vedessä. Vaikka krokotiilit ovat sopeutuneet myös suolaisempiin olosuhteisiin, ne eivät ole koskaan tehneet täydellistä muutosta ja suosivat edelleen murtovesiä. Matelijoita, jotka hylkäsivät maan mereen, ovat merikilpikonnat heimoon Cheloniidae, meri-iguaani heimoon Iguanidae ja Rantakäärmeet lahkoon Squamata.
kilpikonnat eivät ole juurikaan muuttuneet viimeisen 100 miljoonan vuoden aikana. Kilpikonnille ominainen kova kuori on ollut suureksi avuksi suojautumisessa ja kuivumisen estämisessä. Maakilpikonnien ongelmana on, että niiden kuori on liian raskas, mutta kun kilpikonnat ovat vedessä—veden kelluvuus nostaa kuoren painon ja mahdollistaa kilpikonnan sulavan liikkumisen väliaineen läpi. Merikilpikonnille kehittyi pidemmät jalat, jotka olivat melamaisemmat, minkä ansiosta kilpikonna pystyi lentämään vedessä suurella nopeudella ja ketteryydellä. Toinen merikilpikonnien sopeutuminen mereen on kilpikonnan alaosassa oleva sarana, jonka avulla ne voivat ottaa paljon enemmän ilmaa ja nousta ilmaan harvemmin.
Nisäkkäät
merinisäkkäitä ovat lahko Cetacea (pyöriäiset ja valaat), lahko Carnivora (eläimet kuten hylkeet) ja lahko Sirenia (dugongit, manaatit ja merinisäkkäät). Merinisäkkäät ovat edelleen tasalämpöisiä, ja niiden on pidettävä ruumiinsa lämpötila yli valtameren lämpötilan. Sopeutumat, jotka ovat auttaneet ratkaisemaan tämän ongelman, ovat pinta-alan väheneminen ja sisäisen tilavuuden kasvu, rasvakerros hyvin paksun ihon alla ja veren määrän väheneminen alueilla, jotka ovat kosketuksissa kylmän veden kanssa. Toisin kuin maaeläimet, merinisäkkäät pystyvät myös sukeltamaan hyvin syvälle veteen saamatta mutkia, koska sukeltaessaan syvemmälle ne hengittävät ulos sen sijaan, että hengittäisivät sisään kuten me. Ne karkottavat ilmaa keuhkoistaan,eivätkä siksi ime ylimääräistä typpeä. Muita sopeutumia merielämään ovat: hitaampi syke sukellusten aikana, vähentynyt verenkierto ei-elintärkeisiin elimiin, epätavallisen korkea veren hemoglobiiniarvo ja epätavallisen korkea myoglobiiniarvo lihaksissa.
yksi olennainen ero valaiden ja kalojen välillä on pyrstö. Nisäkkäiden pyrstöt ovat vaakasuorassa mahdollistaen uimisen sekä pysty-että vaakasuunnassa. Useimpien kalojen pyrstöt ovat pystyjä, joten uintiliike on puolelta toiselle. Sekä merikaloilla että merinisäkkäillä havaittu virtaviivainen muoto on esimerkki biologisesta konvergenssista. Pyöristyneen pään ja kapenevan ruumiin muodon ansiosta meren kalat ja nisäkkäät voivat liukua sujuvasti veden läpi tuhlaten vain vähän energiaa vastuksen vuoksi. Eläimet, jotka eivät ole virtaviivaisia, kuten keihäsrausku tai pallokala, ovat uhranneet tehokkaan uinnin naamioitumisen tai luotiliivien hyödyksi.
suurin osa merieläinten uintiin tuottamasta voimasta tulee takimmaisesta pyrstöstä. Useimmat kalat liikuttavat pyrstöään puolelta toiselle niin, että vesi työntyy taaksepäin ja kyljen ympäri ja kala liikkuu eteenpäin. Kalan kyljessä olevat evät auttavat torjumaan pään taipumusta heilua puolelta toiselle pyrstön liikkuessa. Kaloilla on myös evät selässä, kyljissä ja ruumiin alla. Kaloilla, valailla, kilpikonnilla ja jopa hylkeillä on uintiin erikoistuneet raajat.
eläimet, joilla oli kuoria
noin 500 miljoonaa vuotta sitten kovakuoriset eläimet tulivat merkittäväksi fossiiliaineistossa Pääjaksossa Mollusca. Läpitunkemattoman kuoren kehittyminen oli ilmeisesti erittäin hyödyllinen ominaisuus eläimelle, koska nykyään nilviäisiä on lähes jokaisessa tunnetussa ympäristössä. Kovakuorisia eläimiä suojellaan saalistukselta ja kuivumiselta, ja jotkut voivat käyttää kuortaan jopa kellumaan tarvittaessa muun muassa. Nilviäisten seitsemän luokkaa ovat ”Polyplacophora” (kitonit), ”Gastropoda” (etanat), ”Bivalvia” (simpukat), ”Cephalopoda” (mustekalat ja kalmarit), ”Scaphopoda” (syöksyhampaiden kuoret) ja ”Aplacophora” (luokat Solenogastres ja Caudofoveata – pienet matomaiset kuorettomat nilviäiset). Kotiloita on ainakin 30 000 lajia, ja se on suurin taksonominen Luokka.
kitonit ovat Mollusca-pääjakson alkeellisimpia eläimiä. Jokainen kitonin kuori on tehty niin, että se sopii yhteen ja taipuu. Kitonit elävät vain meriympäristöissä ja ne tunnistaa myös niiden selässä päällekkäisistä kahdeksasta kilvestä. Kidukset sijaitsevat turvallisesti kuoren alla jalan molemmin puolin. Kitoneissa Havaittujen sopeutumien ansiosta nämä eliöt selviävät raskaista aallokoista, joten niitä tavataan usein vuorovesialtaissa.
Gastropoda-luokkaan kuuluvia eliöitä kutsutaan yleisimmin etanoiksi, limpeteiksi, abaloneiksi, kotiloiksi ja kotiloiksi. Muita kotiloita, jotka ovat ehkä vähemmän tuttuja, ovat nuijapäät eli merikotkat sekä jotkin lentoliskot ja heteropodit. Kotilot voidaan yleensä tunnistaa kuoresta, joka kiertyy oikealle, vaikka joillakin kuten nudibritsoilla ei ole kuorta ja toisilla kuori kiertyy vasemmalle. Tähän kuoreen sopiakseen monilla kotiloilla on pienennettyjä elimiä. Vaikka jotkut kotilot ovat menettäneet kuorensa evoluution aikana, useimmilla on yhä kuori ja he hyötyvät suojelusta. Monet kotilot, kuten limpetit ja abalone, vetäytyvät kuoreensa häirittynä ja sulkevat aukon erityisellä levyllä nimeltä operculum. Kuoria on monia erilaisia ja suurin osa lajikkeesta on suoraa seurausta ympäristöön sopeutumisesta. Esimerkiksi karkeissa vesissä useimmilla eläimillä on litteät kuoret vedenvastuksen vähentämiseksi. Eläimillä, jotka joutuvat ryömimään kiviin piiloon, on myös litteitä kuoria, jotka mahtuvat pienempiin halkeamiin. Useimmat kotilot liikkuvat eteenpäin jalan avulla, joka on hyvin samanlainen kuin maaetanalla.
monet pelkäävät pääjalkaisia, kuten mustekaloja ja kalmareita, mutta ne ovat itse asiassa melko lempeitä, herkkiä ja ”älykkäitä” olentoja. Kalmarit ja mustekalat ovat kehittyneimpiä nilviäisiä. Niillä on erittäin kehittynyt näkö, kyky uida nopeasti ja hämmästyttävä kyky vaihtaa väriä nopeasti kromatoforiensa avulla. Naaraspuolisella mustekalalla on erinomaiset kasvatustaidot, ja se pitää munansa turvassa ja puhtaina kuoriutumiseen asti. Useimmilla pääjalkaisilla on pehmeä ruumis, jossa ei ole kuorta, ja ne voivat kävellä merenpohjassa tai uida käyttämällä vettä suihkuttavaa vettä voimakkaassa suihkukoneessa. Jotkin jättiläismäiset kalmarit on löydetty, mikä viittaa siihen, että koko eläin voi painaa jopa 900 kiloa ja olla 18 metriä pitkä. Jotkut tutkijat uskovat, että siellä voi olla kalmareita, joiden pituus on yli 30 metriä. Toinen mielenkiintoinen sopeutuminen pääjalkaisiin on musteisen aineen kehittäminen, jota käytetään estämään näkö-ja hajuaistit saalistajilla.
miksi monet nilviäiset ovat menettäneet tai vähentäneet kuoriaan?
James W. Valentine, Keith S. Thomson,” Animal evolution”, teoksessa AccessScience@McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, doi 10.1036/1097-8542.035500
Gillian Standring,”the Living Waters”. Doubleday and Company Inc., Garden City, New York, 1976.
John Reseck jr., ”Marine Biology”. Reston Publishing Company, Inc., Reston Virginia, 1979.