hoewel de nadruk hier vooral ligt op de aanpassingen van de structuren van het mariene lichaam, omvatten mariene aanpassingen ook symbiose, camouflage, defensief gedrag, reproductieve strategieën, contact en communicatie, en aanpassingen aan omgevingsomstandigheden zoals temperatuur, licht en zoutgehalte.
Chordate oorsprong
dieren in de Phylumchordata omvatten de gewervelde dieren en enkele van de meer primitieve niet-vertebraten zoals de protochordaten, lanceletten, eikelwormen, manteldieren en de pterobranchen. De eerste gewervelde dieren die in het fossielenbestand tijdens de Cambrium leeftijd waren dieren die leken op vissen en hadden respiratoire kieuwen gevormd door faryngeale kieuw spleten gelegen in een set van buidels. Het eerste doel van het skelet en de schubben was het dier te beschermen, de notochordel te ondersteunen en de hersenen te beschermen. Later ontwikkelde zich een echte ruggengraat (in plaats van een notochord) bij zeedieren. Bij alle gewervelde dieren ontwikkelde zich een hart om bloed door de haarvaten te pompen voor de uitwisseling van gassen en zuurstof. Het bloed in de meeste vissen gaat van het hart naar de kieuwen en van daaruit wordt het verplaatst naar de hersenen en andere belangrijke lichaamsstructuren.
de Agnatha, of kaakloze vis, leefde van het late Cambrium tot het einde van de Devoonperiode. Deze vissen waren bedekt met benige pantser, een aanpassing die hielp hen te beschermen tegen andere dieren. Parasitaire lampreis en diepzee hagfish stammen af van de zwakke zwemmende, bodem woning kaakloze vis. Later in het midden van het Siluur ontwikkelde zich een vis met kaken en tanden, bekend als het gewervelde Gnathostomata. De meeste vissen stammen af van dit gewervelde dier, inclusief alle tetrapoden. De kaken werden aangepast van de voorste elementen van de kieuwen en de tanden kwamen van zeer benige schubben in de buurt van de huid van de bek van de vis. Toen de kaken zich eenmaal hadden ontwikkeld in vissen, kwamen er veel nieuwe strategieën van overleven in het ecosysteem beschikbaar. Gedurende deze tijd werden de zwemmogelijkheden verbeterd door de ontwikkeling van gepaarde vinnen.
dit was een tijd van grote diversificatie in de oceanen. Vier groepen vissen vertakt: de Placodermi (nu uitgestorven), de Acanthodii (uitgestorven), de Elasmobranchii en Holocephali (haaien, roggen en chimaeras) en de Actinopterygii (meer hoog geëvolueerde benige vissen). De Placodermi had extreme hoeveelheden pantser en waren zeer overwegend carnivoren in de Silurische en Devonische periode. De Acanthodii waren kleine filtervoeders. De Elasmobranchii -, Holocephali-en Actinopterygii-klassen overleefden, zich aanpasten aan veel verschillende oceaanomstandigheden en zich verder vertakten tot een breed scala aan soorten. Enkele van de vele aanpassingen zijn als volgt.
de meeste haaien van de klasse Elasmobranchii moeten blijven zwemmen, anders zinken ze naar de bodem van de oceaan. Dit kenmerk heeft geleid tot twee verschillende vormen van haaien: de pelagische en bentische vormen. De pelagische haaien bewegen constant door het water en vertrouwen op deze beweging om water over de kieuwen te laten stromen voor ademhaling. De bentische vormen liggen op de bodem en nemen in water door een paar gaten aan de bovenkant van hun hoofd genoemd spiracles. Stralen kunnen ook op de oceaanbodem liggen en ademen door een spiracle aan de bovenkant van hun hoofd. Roggen hebben een afgeplat lichaamstype dat hen in staat stelt zich onder de modder te verbergen en krabben en gepelde dieren op te graven. De darmen en levers van haaien en roggen zijn ook korter en groter dan benige vissen. Stralen hebben stingers ontwikkeld aan de uiteinden van hun staarten als een vorm als bescherming en sommige hebben zelfs een soort batterij ontwikkeld die een sterke elektrische schok kan leveren. Een andere belangrijke ontwikkeling die hielp bij het overleven van soorten in de klasse Elasmobranchii was het verschijnen van de zijlijn. De laterale lijn is een zintuig in pelagische haaien en sommige vissen. Deze lijn loopt helemaal van kop tot staart en functioneert om afstanden te trianguleren zodat de haai of vis prooi met grote precisie kan lokaliseren, zelfs in totale duisternis.
de klasse Actinopterygii bestaat uit alle benige vissen. Het is belangrijk op te merken dat beenvissen ook Teleostvissen worden genoemd. Benige vissen omvatten veel bekende vissen zoals de baars, baars, kabeljauw, tonijn, heilbot—in principe elke vis met een benige skelet. De Algemene kenmerken van een vis in deze klasse omvatten een langere darm dan haaien en roggen, een enkele kieuw spleet aan elke kant, een mond aan de voorkant van het lichaam, een staartvin die gelijk is in grootte aan de bovenkant en de bodem en externe bevruchting van eieren. Benige vissen produceren duizenden eitjes, dus er is veel genetische variatie voor natuurlijke selectie en aanpassingen in benige vissen in overvloed. De platvis is een goed voorbeeld van een aantal vreemde aanpassingen. De jonge platvis lijkt een normale vis te zijn, maar als hij zich ontwikkelt, trekt één oog eigenlijk naar de andere kant van het lichaam zodat beide ogen aan dezelfde kant staan. Nadat het oog beweegt, draait de vis om zodat het lijkt alsof beide ogen aan dezelfde kant staan, maar eigenlijk is de bovenkant slechts één kant van het lichaam. Een ander voorbeeld is het mannelijke zeepaardje, dat een buidel heeft aangepast en, in tegenstelling tot de meeste mannelijke dieren, voor de jongen zorgt terwijl het vrouwtje wegzwemt. Remoras hebben een bord op hun hoofd ontwikkeld om zich vast te klampen aan andere vissen en zich te voeden met voedsel dat de grotere vis achterlaat. De Mola Mola, of maanvis, kan niet goed zwemmen, weegt meer dan 2.000 pond en is naar verluidt het grootste type zoöplankton. Deze vis bereikt een topsnelheid van 3 mijl per uur en drijft rond het eten van kwallen. Sommige Zoetwatervissen hebben het vermogen ontwikkeld om bomen te beklimmen, water naar insecten te spuiten, lucht in te ademen en lange tijd uit het water te blijven.
reptielen
de reptielen ontstonden als een nieuwe groep landdieren uit de amfibieën. Reptielen waren zeer succesvol op het land en werden al snel het dominante dier voor de volgende 150 miljoen jaar. Toen zoogdieren evolueerden, namen ze de dominante positie over en lieten de reptielen terug de oceaan in kruipen. De reptielen die overleefden omvatten de slangen, schildpadden en hagedissen waarvan velen een beetje veranderd zijn zodat ze beter kunnen leven in zoutwater omgevingen. Hoewel krokodillen zich ook hebben aangepast aan zoute omstandigheden, hebben ze nooit een volledige verandering doorgevoerd en geven ze nog steeds de voorkeur aan brak water. Reptielen die het land verlieten voor de zee zijn de zeeschildpadden uit de familie Cheloniidae, de zeeleguaan uit de familie Iguanidae en de zeeslangen uit de orde Squamata.
de schildpadden zijn de laatste 100 miljoen jaar niet te veel veranderd. De harde schaal karakteristiek van schildpadden is een grote hulp in bescherming en het voorkomen van uitdroging geweest. Landschildpadden hebben een probleem met hun schild dat te zwaar is, maar wanneer schildpadden in het water zijn—het drijfvermogen van het water verhoogt het gewicht van de schelp en laat de schildpad gracieus door het medium bewegen. Zeeschildpadden ontwikkelden langere voeten die meer paddle-achtig waren waardoor de schildpad met grote snelheid en behendigheid door het water kon vliegen. Een andere aanpassing van zeeschildpadden aan de zee is een scharnier in het onderste gedeelte van de schildpad dat hen in staat stelt om veel meer lucht op te nemen en minder vaak naar lucht te komen.
Zoogdieren
zeezoogdieren omvatten de orde Cetacea (bruinvissen en walvissen), de orde Carnivora (dieren zoals zeehonden) en de orde Sirenia (doejongs, lamantijnen en zeekoeien). Zeezoogdieren zijn nog warmbloedig en moeten de temperatuur van hun lichaam boven die van de oceaan houden. Aanpassingen die hebben geholpen dit probleem op te lossen zijn onder meer de vermindering van het oppervlak en de toename van het interne volume, een vette laag blubber onder zeer dikke huid, en een vermindering van de hoeveelheid bloed gaan naar gebieden in contact met het koude water. In tegenstelling tot landdieren zijn zeezoogdieren ook in staat om heel diep in het water te duiken zonder de bochten te krijgen, want als ze dieper duiken, ademen ze uit in plaats van in te ademen zoals wij. Ze verdrijven lucht uit hun longen en absorberen daarom geen overtollige stikstof. Andere aanpassingen aan het mariene leven zijn: een langzamere hartslag tijdens duiken, verminderde bloedtoevoer naar niet-vitale organen, ongewoon hoog hemoglobinegehalte in het bloed en een ongewoon hoog myoglobinegehalte in de spieren.
een fundamenteel verschil tussen walvisachtigen en vissen is de staart. De staarten van zoogdieren zijn horizontaal waardoor ze zowel verticaal als horizontaal kunnen zwemmen. De staarten van de meeste vissen zijn verticaal, dus de zwemmende beweging is zij aan zij. De gestroomlijnde vorm die zowel bij zeevissen als bij zeezoogdieren wordt waargenomen, is een voorbeeld van biologische convergentie. Door de afgeronde kop en de taps toelopende lichaamsvorm kunnen zeevissen en zoogdieren soepel door het water glijden, waardoor weinig energie wordt verspild door weerstand. Dieren die niet gestroomlijnd zijn, zoals de pijlstaartrog of de globefish, hebben efficiënt zwemmen opgeofferd voor de voordelen van camouflage of kogelvrije vesten.
het grootste deel van het vermogen dat wordt opgewekt om in zeedieren te zwemmen, komt van de staart aan de achterkant. De meeste vissen zullen hun staart van links naar rechts bewegen zodat het water naar achteren en rond de zijkant wordt geduwd en de vissen naar voren bewegen. Vinnen aan de zijkant van de vis helpen de neiging van het hoofd om te zwaaien van links naar rechts als de staart beweegt tegen te gaan. Vissen hebben ook vinnen op hun rug, zijkanten en onder hun lichaam. Vissen, walvissen, schildpadden en zelfs zeehonden hebben gespecialiseerde ledematen om te zwemmen.
dieren met schelpen
ongeveer 500 miljoen jaar geleden werden dieren met harde schelpen prominent aanwezig in het fossielenbestand van de Mollusca. De evolutie van een ondoordringbare schelp was duidelijk een zeer nuttige eigenschap voor een dier om te bezitten omdat nu weekdieren worden gevonden in bijna elke bekende omgeving. Dieren met harde schelpen worden beschermd tegen predatie en uitdroging en sommige kunnen zelfs hun schelp gebruiken om onder andere te drijven. De zeven klassen van weekdieren zijn de Polyplacophora (de chitonen), Gastropoda (de slakken), Bivalvia (de mosselen), Cephalopoda (octopus en inktvis), Scaphopoda (de slagtandschelpen) en Aplacophora (klassen Solenogastres en Caudofoveata – kleine wormachtige schelploze weekdieren). Er zijn minstens 30.000 soorten buikpotigen en het is de grootste taxonomische klasse.
de chitons zijn de meest primitieve dieren in het geslacht Mollusca. Elke chitonschelp is zo gemaakt dat hij in elkaar past en buigt. Chitons leven alleen in mariene omgevingen en zijn ook herkenbaar aan de acht platen die op hun rug overlappen. De kieuwen bevinden zich veilig onder de schaal aan weerszijden van hun voet. Door de aanpassingen in kevertjes kunnen deze organismen zware branding overleven, zodat ze vaak in getijdenpoelen voorkomen.
organismen in de klasse Gastropoda zijn het meest bekend als slakken, limpetten, zeeoren, schelphoorns en wulken. Andere buikpotigen die misschien minder bekend zijn, zijn de naaktslakken of zeeslakken, en sommige pteropoden en heteropoden. Buikpotigen kunnen meestal worden geïdentificeerd door een schelp die spiraal naar rechts hoewel sommige zoals de naaktslakken hebben geen schelp en in andere schelp draait naar links. Om in deze schaal te passen, hebben veel buikpotigen organen die kleiner zijn. Hoewel sommige buikpotigen hun schelp tijdens de evolutie hebben verloren, hebben de meeste nog steeds een schelp en profiteren van de bescherming. Veel buikpotigen zoals limpets en abalone zullen zich terugtrekken in hun schelp wanneer ze verstoord worden en de opening afsluiten met een speciale plaat genaamd het operculum. Er zijn veel verschillende soorten schelpen en het grootste deel van de variëteit is een direct gevolg van aanpassing aan de omgeving. In ruw water hebben de meeste dieren bijvoorbeeld platte schelpen om de waterbestendigheid te verminderen. Dieren die in rotsen moeten kruipen om zich te verbergen hebben ook platte schelpen om in kleinere scheuren te passen. De meeste buikpotigen gaan vooruit met behulp van een voet die erg lijkt op die van een aardse slak.
koppotigen, zoals octopussen en pijlinktvissen, worden door velen gevreesd, maar het zijn eigenlijk vrij zachte, delicate en “intelligente” wezens. Inktvis en octopussen zijn de meest geavanceerde weekdieren. Ze hebben hoog ontwikkeld gezichtsvermogen, de mogelijkheid om snel te zwemmen en de verbazingwekkende mogelijkheid om snel van kleur te veranderen met behulp van hun chromatoforen. De vrouwelijke octopus heeft uitstekende opvoedkundige vaardigheden en houdt haar eieren veilig en schoon tot ze uitkomen. De meeste koppotigen hebben zachte lichamen zonder schelp en kunnen op de oceaanbodem lopen of zwemmen met een sifon die water spuit in een krachtige straal. Sommige segmenten van grote inktvissen zijn teruggevonden, wat aangeeft dat het hele dier tot 900 kg kan wegen en 18 meter lang kan zijn. Sommige wetenschappers geloven dat er misschien inktvis met een lengte van meer dan 30 meter. Een andere interessante aanpassing in de koppotigen is de ontwikkeling van een inktachtige substantie die gebruikt wordt om de zintuigen van zicht en geur bij roofdieren te blokkeren.
Waarom hebben veel weekdieren hun schelp verloren of verkleind?James W. Valentine, Keith S. Thomson, “Animal evolution”, in 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.