bár a hangsúly itt elsősorban a tengeri testszerkezetek adaptációira irányul, a tengeri adaptációk magukban foglalják a szimbiózist, az álcázást, a védekező viselkedést, a reprodukciós stratégiákat, az érintkezést és a kommunikációt, valamint a környezeti feltételekhez, például a hőmérséklethez, a fényhez és a sótartalomhoz való alkalmazkodást is.
Chordate Origins
a Chordata törzsbe tartozó állatok közé tartoznak a gerincesek és néhány primitívebb nem gerinctelen állat, mint a protochordates, lancelets, makkférgek, zsákállatok és a pterobranchok. Az első gerincesek, amelyek a kambriumi korban jelentek meg a fosszilis nyilvántartásban, olyan állatok voltak, amelyek hasonlítottak a halakra, és légzési kopoltyúik voltak, amelyeket a garat kopoltyúrései képeztek, amelyek tasakokban helyezkedtek el. A csontváz és a pikkelyek elsődleges célja az állat védelme volt, a notochord támogatása és az agy védelme. Később egy igazi gerinc (nem pedig notochord) alakult ki a tengeri állatokban. Minden gerinces állatnál olyan szív alakult ki, amely a vér átpumpálására szolgál a kapillárisokban a gázok és az oxigén cseréjéhez. A legtöbb halban a vér a szívből a kopoltyúkba kerül, és onnan az agyba és más fontos testszerkezetekbe kerül.
az Agnatha vagy állkapocs nélküli hal a késő Kambriumtól a devon időszak végéig élt. Ezeket a halakat csontos páncél borította, amely adaptáció segített megvédeni őket más állatoktól. Élősködő lampreys és mélytengeri hagfish leszármazottja a gyenge úszás, alsó lakás állkapocs nélküli hal. Később a Közép-Szilúrban egy állkapcsokkal és fogakkal rendelkező hal, az úgynevezett Gnathostomata gerinces fejlődött ki. A legtöbb hal ebből a gerincesből származik, beleértve az összes tetrapodát. Az állkapcsokat valójában a kopoltyúk elülső elemeiből alakították ki, a fogak pedig nagyon csontos pikkelyekből származtak a hal szája közelében. Miután az állkapcsok kifejlődtek a halakban, számos új stratégia vált elérhetővé az ökoszisztémában való túlélésre. Ez idő alatt az úszási képességek páros uszonyok fejlesztésével javultak.
ez az óceánok nagy diverzifikációjának ideje volt. Négy halcsoport ágazott ki: a Placodermi (mára kihalt), az Acanthodii (kihalt), az Elasmobranchii és a Holocephali (cápák, sugarak és chimaerák) és az Actinopterygii (fejlettebb csontos halak). A Placodermi rendkívül sok páncélzattal rendelkezett, és rendkívül elterjedt húsevők voltak a szilur és a devon időszakban. Az Acanthodii kis szűrőadagolók voltak. Az Elasmobranchii, Holocephali és Actinopterygii osztályok fennmaradtak, alkalmazkodva a különböző óceáni viszonyokhoz,és további fajok széles skálájára elágazva. A sok adaptáció közül néhány a következő.
az Elasmobranchii osztály legtöbb cápájának úsznia kell, különben az óceán fenekére süllyednek. Ez a tulajdonság a cápák két különböző formájához vezetett: a nyílt tengeri és a bentikus formákhoz. A nyílt tengeri cápák folyamatosan mozognak a vízben, és erre a mozgásra támaszkodnak, hogy a vizet a kopoltyúkon keresztül lélegezzék. A bentikus formák az alján fekszenek, és a fejük tetején lévő lyukakon keresztül vizet vesznek fel, amelyet spiráloknak neveznek. A sugarak az óceán fenekén is fekszenek,és a fejük tetején lévő spirálon keresztül lélegeznek. A sugaraknak lapított testtípusuk van, amely lehetővé teszi számukra, hogy elrejtőzzenek a sár alatt, és rákokat és héjas állatokat ássanak. A cápák és a sugarak belei és mája szintén rövidebb és nagyobb, mint a csontos halak. A sugarak a farkuk végén csípőket fejlesztettek ki védelemként, sőt néhányan olyan típusú akkumulátort fejlesztettek ki, amely erős áramütést okozhat. Az Elasmobranchii osztályba tartozó fajok túlélését elősegítő másik fontos fejlemény az oldalsó vonal megjelenése volt. Az oldalsó vonal a nyílt tengeri cápák és néhány hal érzékszerve. Ez a vonal egészen a fejtől a farokig fut, és a távolságok háromszögelésére szolgál, így a cápa vagy a hal nagy pontossággal képes megtalálni a zsákmányt még teljes sötétségben is.
az Actinopterygii Osztály az összes csontos halból áll. Fontos megjegyezni, hogy a csontos halakat Teleost halaknak is nevezik. A csontos halak sok ismerős halat tartalmaznak, mint a basszus, sügér, tőkehal, tonhal, laposhal—alapvetően minden csontos csontvázú hal. Az ebbe az osztályba tartozó halak általános jellemzői közé tartozik a hosszabb bél, mint a cápák és a sugarak, mindkét oldalon egyetlen kopoltyúrés, a test elején egy száj, a farok uszonya, amely egyenlő méretű a tetején és az alján, valamint a tojások külső megtermékenyítése. A csontos halak több ezer tojást termelnek, így rengeteg genetikai variáció létezik a természetes szelekcióhoz, és a csontos halak adaptációi bővelkednek. A lapos hal jó példa néhány idegen adaptációra. A fiatal lapos hal normális halnak tűnik, de fejlődésével az egyik szem valójában a test másik oldalára vándorol, így mindkét szem ugyanazon az oldalon van. Miután a szem mozog, a hal átfordul, így úgy néz ki, mintha mindkét szem ugyanazon az oldalon lenne, de valójában a teteje csak a test egyik oldala. Egy másik példa a hím csikóhal, amely adaptált egy erszényt, és a legtöbb hím állattal ellentétben gondoskodik a fiatalokról, miközben a nőstény úszik. A remorák kifejlesztettek egy tányért a fejükön, hogy ráakadjanak más halakra, és a nagyobb halak által hátrahagyott táplálékkal táplálkozzanak. A Mola mola, vagy óceáni naphal, nem tud úszni nagyon jól, súlya több mint 2000 font, és azt mondták, hogy a legnagyobb típusú zooplankton. Ez a hal eléri a végsebessége 3 mérföld per óra, és úszik körül eszik medúza. Néhány Édesvízi Hal kifejlesztette azt a képességét, hogy fára mászik, vizet spriccel a rovarokra, levegőt lélegzik és hosszú ideig távol marad a vízből.
Hüllők
a hüllők jött létre, mint egy új csoport szárazföldi állatok a kétéltűek. A hüllők rendkívül sikeresek voltak a szárazföldön, és gyorsan a domináns állatokká váltak a következő 150 millió évben. Amikor az emlősök fejlődtek, átvették az erőfölényt, így a hüllők visszamásztak az óceánba. A túlélő hüllők közé tartoznak a kígyók, teknősök és gyíkok, amelyek közül sok kissé megváltozott, hogy sikeresebben élhessenek sósvízi környezetben. Bár a krokodilok alkalmazkodtak a sósabb körülményekhez is, soha nem változtattak teljes mértékben, és továbbra is a sós vizeket részesítik előnyben. A hüllők, amelyek elhagyták a földet a tenger számára, magukban foglalják a cheloniidae családba tartozó tengeri teknősöket, az iguanidae családba tartozó tengeri leguánokat, a Squamata rendbe tartozó tengeri kígyókat.
a teknősök nem sokat változtak az elmúlt 100 millió évben. A teknősökre jellemző kemény héj nagy segítséget nyújtott a védelemben és a kiszáradás megelőzésében. A szárazföldi teknősöknek problémát jelent, hogy a héjuk túl nehéz, de amikor a teknősök a vízben vannak—a víz felhajtóereje megemeli a héj súlyát, és lehetővé teszi a teknős számára, hogy kecsesen mozogjon a közegben. A tengeri teknősök hosszabb lábakat fejlesztettek ki, amelyek evezőszerűbbek voltak, lehetővé téve a teknős számára, hogy nagy sebességgel és mozgékonysággal repüljön át a vízen. A tengeri teknősök másik adaptációja a tengerhez egy csukló a teknős alsó részén, amely lehetővé teszi számukra, hogy sokkal több levegőt vegyenek fel, és ritkábban jöjjenek fel a levegőbe.
Emlősök
a tengeri emlősök közé tartozik a cetfélék (delfinek és bálnák) rendje, a Carnivora rend (állatok, mint a fókák) és a Sirenia rend (dugongok, lamantinok és tengeri tehenek). A tengeri emlősök még mindig melegvérűek, testük hőmérsékletét az óceán hőmérséklete felett kell tartaniuk. A probléma megoldását elősegítő adaptációk közé tartozik a felület csökkentése és a belső térfogat növekedése, a nagyon vastag bőr alatti zsírréteg, valamint a hideg vízzel érintkező területekre jutó vér mennyiségének csökkentése. A szárazföldi állatokkal ellentétben a tengeri emlősök is képesek nagyon mélyen belemerülni a vízbe anélkül, hogy a kanyarokat megkapnák, mert ahogy mélyebbre merülnek, kilégzik, nem pedig belélegzik, mint mi. Kiürítik a levegőt a tüdejükből, ezért nem szívják fel a felesleges nitrogént. A tengeri élethez való Egyéb alkalmazkodás a következők: lassabb szívverés merülések során, csökkent véráramlás a nem létfontosságú szervekhez, szokatlanul magas hemoglobinszám a vérben és szokatlanul magas mioglobinszám az izmokban.
az egyik alapvető különbség a cetfélék és a halak között a farok. Az emlősök farka vízszintes, lehetővé téve mind függőleges, mind vízszintes úszást. A legtöbb hal farka függőleges, ezért az úszási mozgás oldalról oldalra történik. Mind a tengeri halakban, mind a tengeri emlősökben megfigyelt áramvonalas forma a biológiai konvergencia példája. A lekerekített fej és a kúpos testforma lehetővé teszi a tengeri halak és emlősök számára, hogy simán siklanak át a vízen, kevés energiát pazarolva az ellenállás miatt. A nem áramvonalas állatok, mint a rája vagy a gömbhal, feláldozták a hatékony úszást az álcázás vagy a testpáncél előnyeiért.
a tengeri állatok úszásához termelt energia nagy része a hátsó farokból származik. A legtöbb hal egyik oldalról a másikra mozgatja a farkát, így a víz hátrafelé és az oldal körül tolódik, a hal pedig előre mozog. A halak oldalán lévő uszonyok segítenek ellensúlyozni a fej hajlamát, hogy a farok mozgása közben oldalról oldalra lendüljön. A halak hátán, oldalán és a testük alatt is vannak uszonyok. A halak, bálnák, teknősök, sőt a fókák speciális végtagokkal rendelkeznek az úszáshoz.
héjas állatok
körülbelül 500 millió évvel ezelőtt a kemény héjú állatok kiemelkedővé váltak a Mollusca törzs fosszilis nyilvántartásában. Az áthatolhatatlan héj evolúciója nyilvánvalóan nagyon hasznos tulajdonság volt az állat számára, mivel manapság a puhatestűek szinte minden ismert környezetben megtalálhatók. A kemény héjú állatok védve vannak a ragadozástól és a kiszáradástól, és egyesek akár a héjukat is használhatják, ha szükséges, többek között. A puhatestűek hét osztálya a Polyplacophora (a kitonok), a Gastropoda (a csigák), a Bivalvia (a kagylók), a Cephalopoda (polip és tintahal), a Scaphopoda (az agyarhéjak) és az Aplacophora (a Solenogastres és a Caudofoveata osztályok – kis féregszerű héj nélküli puhatestűek). Legalább 30 000 haslábú faj létezik, és ez a legnagyobb taxonómiai osztály.
a kitonok a legprimitívebb állatok a Mollusca törzsben. Minden chiton héj úgy van kialakítva, hogy illeszkedjen egymáshoz és hajlítsa. A chitonok csak tengeri környezetben élnek, és a hátukon átfedő nyolc lemezről is felismerhetők. A kopoltyúk biztonságosan a héj alatt helyezkednek el a lábuk mindkét oldalán. A kitonokban látott adaptációk lehetővé teszik ezeknek az organizmusoknak a túlélését nehéz szörfözés, ezért gyakran megtalálhatók az árapály medencékben.
A Gastropoda osztályba tartozó organizmusok leggyakrabban csigák, limpetek, abalonok, kagylók és whelks néven ismertek. Más, talán kevésbé ismert haslábúak közé tartoznak a nudibranchok vagy a tengeri csigák, valamint néhány pteropoda és heteropoda. A haslábúakat általában egy héj alapján lehet azonosítani, amely jobbra spirálozik, bár egyeseknek, mint például a nudibranchoknak, nincs héjuk, másokban pedig a héj balra fordul. Annak érdekében, hogy beleférjen ebbe a héjba, sok haslábúnak vannak olyan szervei, amelyek mérete csökkent. Bár néhány haslábú az evolúció során elvesztette a héját, a legtöbbnek még mindig van héja, és élvezi a védelmet. Sok haslábú, mint a limpets és az abalone, visszavonul a héjába, amikor megzavarják, és lezárják a nyílást egy speciális lemezzel, az úgynevezett operculummal. Sokféle kagyló létezik, és a fajta nagy része a környezethez való alkalmazkodás közvetlen eredménye. Például durva vizekben a legtöbb állat lapos héjjal rendelkezik a vízállóság csökkentése érdekében. Azoknak az állatoknak, amelyeknek sziklákba kell mászniuk, hogy elrejtsenek, lapos héjaik is vannak, hogy kisebb repedésekbe illeszkedjenek. A legtöbb haslábú egy olyan láb segítségével halad előre, amely nagyon hasonlít a földi csigaéhoz.
a lábasfejűeket, mint a polipokat és a tintahalat sokan félik, bár valójában meglehetősen szelíd, finom és “intelligens” lények. A tintahal és a polipok a legfejlettebb puhatestűek. Fejlett látásuk, gyors úszási képességük és csodálatos képességük van arra, hogy kromatoforjaikkal gyorsan megváltoztassák a színüket. A nőstény polip kiváló szülői képességekkel rendelkezik, és tojásait biztonságban és tisztán tartja, amíg ki nem kelnek. A legtöbb lábasfejű puha testű, héj nélküli, az óceán fenekén járhat vagy úszhat egy szifon segítségével, amely egy erős sugárban vizet spriccel. Az óriás tintahal egyes szegmenseit megtalálták, ami azt jelzi, hogy az egész állat súlya akár 900 kg is lehet, és 18 méter hosszú lehet. Egyes tudósok úgy vélik, hogy vannak olyan tintahal, amelynek hossza meghaladja a 30 métert. Egy másik érdekes adaptáció a lábasfejűekben egy tintás anyag kifejlesztése, amelyet a ragadozók látásának és szaglásának blokkolására használnak.
miért veszítette el vagy csökkentette sok puhatestű a héját?
James W. Valentine, Keith S. Thomson, “állati evolúció”, in AccessScience@McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, DOI 10.1036/1097-8542.035500
Gillian Standring,”az élő vizek”. Doubleday and Company Inc., Kertváros, New York, 1976.
John Reseck, jr., “tengerbiológia”. Reston Publishing Company, Inc., Reston Virginia, 1979.