även om fokus här främst ligger på anpassningar av marina kroppsstrukturer, inkluderar Marina anpassningar också symbios, kamouflage, defensivt beteende, reproduktionsstrategier, kontakt och kommunikation och anpassningar till miljöförhållanden som temperatur, ljus och salthalt.
Chordate Origins
djur i Phylum Chordata inkluderar ryggradsdjur och några av de mer primitiva icke-ryggradsdjur som protochordates, lancelets, ekollonmaskar, manteldjur och pterobranchs. De första ryggradsdjur som förekommer i fossila fynd under kambrium ålder var djur som liknade fiskar och hade andnings gälar bildas av svalg gill slitsar belägna i en uppsättning påsar. Det första syftet med skelettet och skalorna var att skydda djuret, att lägga till stöd för notokordet och att hålla hjärnan skyddad. Senare utvecklades en sann ryggrad (snarare än en notokord) hos marina djur. I alla ryggradsdjur utvecklades ett hjärta för att pumpa blod genom kapillärerna för utbyte av gaser och syre. Blodet i de flesta fiskar går från hjärtat till gälarna och därifrån flyttas det till hjärnan och andra viktiga kroppsstrukturer.
Agnatha, eller käklös fisk, levde från slutet av kambrium till slutet av Devonian period. Dessa fiskar var täckta av benpansar, en anpassning som hjälpte till att skydda dem från andra djur. Parasitiska lampreys och djuphavsfisk härstammar från den svaga simning, botten bostad käklös fisk. Senare i mitten Silurian utvecklades en fisk med käkar och tänder, känd som Gnathostomata vertebrate. De flesta fiskar härstammar från detta ryggradsdjur, inklusive alla tetrapoder. Käftarna anpassades faktiskt från de främre elementen i gälarna och tänderna kom från mycket beniga skalor nära huden på fiskens mun. När jaws hade utvecklats i fisk blev många nya strategier för att överleva i ekosystemet tillgängliga. Under denna tid förbättrades simningsförmågan med utvecklingen av parade fenor.
detta var en tid med stor diversifiering i haven. Fyra grupper av fiskar grenade ut: Placodermi (utdöd nu), Acanthodii (utdöd), Elasmobranchii och Holocephali (hajar, strålar och chimaeras) och Actinopterygii (mer högt utvecklade Benfiskar). Placodermi hade extrema mängder rustning och var mycket vanliga köttätare i Silurian och Devonian perioder. Acanthodii var små filtermatare. Klasserna Elasmobranchii, Holocephali och Actinopterygii överlevde, anpassade sig till många olika havsförhållanden och förgrenade sig vidare till ett brett spektrum av arter. Några av de många anpassningarna är följande.
de flesta hajar i klassen Elasmobranchii måste fortsätta simma, annars sjunker de till havets botten. Denna egenskap har lett till två distinkta former av hajar: de pelagiska och bentiska formerna. De pelagiska hajarna rör sig ständigt genom vattnet och förlitar sig på denna rörelse för att passera vatten över gälarna för andning. De bentiska formerna ligger på botten och tar in vatten genom ett par hål på toppen av huvudet som kallas spiracles. Strålar kan också ligga på havsbotten och andas genom en spirakel på toppen av huvudet. Strålar har en utplattad kroppstyp som gör att de kan gömma sig under leran och gräva upp krabbor och skalade djur. Tarmarna och lever av hajar och strålar är också kortare och större än benfisk. Strålar har utvecklat stingers i ändarna av sina svansar som en form som skydd och vissa har till och med utvecklat en typ av batteri som kan leverera en stark elektrisk stöt. En annan viktig utveckling som hjälper till att överleva arter i klassen Elasmobranchii var utseendet på sidolinjen. Sidolinjen är ett sensoriskt organ i pelagiska hajar och vissa fiskar. Denna linje går hela vägen från huvudet till svansen och fungerar för att triangulera avstånd så att hajen eller fisken kan hitta byte med stor precision även i totalt mörker.
klassen Actinopterygii består av alla Benfiskar. Det är viktigt att notera att benfisk också kallas Teleostfiskar. Benfisk innehåller många bekanta fiskar som bas, abborre, torsk, tonfisk, hälleflundra—i princip alla fiskar med ett benigt skelett. De allmänna egenskaperna hos en fisk i denna klass inkluderar en längre tarm än hajar och strålar, en enda gillslits på varje sida, en mun på framsidan av kroppen, en svansfena som är lika stor på toppen och botten och yttre befruktning av ägg. Benfisk producerar tusentals ägg, så det finns gott om genetisk variation för naturligt urval och anpassningar i Benfiskar finns i överflöd. Den platta fisken är ett bra exempel på några av de främmande anpassningarna. Den unga platta fisken verkar vara en vanlig fisk men när den utvecklas migrerar ett öga faktiskt över till andra sidan kroppen så att båda ögonen är på samma sida. Efter att ögat rör sig, vänder fisken över så det ser ut som att båda ögonen är på samma sida men faktiskt är toppen bara ena sidan av kroppen. Ett annat exempel är den manliga sjöhästen, som har anpassat en påse och, till skillnad från de flesta handjur, tar hand om de unga medan honan simmar bort. Remoras har utvecklat en tallrik på huvudet för att haka på andra fiskar och mata på mat som den större fisken lämnar efter sig. Mola mola, eller ocean sunfish, kan inte simma mycket bra, väger över 2000 kg och har sagts vara den största typen av djurplankton. Denna fisk når en toppfart på 3 miles per timme och flyter runt att äta maneter. Vissa sötvattensfiskar har utvecklat förmågan att klättra i träd, Spruta vatten på insekter, andas luft och hålla sig ur vatten under långa perioder.
Reptiler
reptilerna kom som en ny grupp landdjur från amfibierna. Reptiler var extremt framgångsrika på land och blev snabbt det dominerande djuret under de kommande 150 miljoner åren. När däggdjur utvecklades tog de över den dominerande ställningen och lämnade reptilerna att krypa tillbaka i havet. Reptilerna som överlevde inkluderar ormar, sköldpaddor och ödlor, varav många har förändrats lite så att de kan leva mer framgångsrikt i saltvattenmiljöer. Även om krokodiler också har anpassat sig till saltare förhållanden, gjorde de aldrig en fullständig förändring och föredrar fortfarande bräckt vatten. Reptiler som övergav marken för havet inkluderar havssköldpaddorna i familjen Cheloniidae, den marina leguanen i familjen Iguanidae och havsormarna i ordningen Squamata.
sköldpaddorna har inte förändrats för mycket under de senaste 100 miljoner åren. Det hårda skalet som kännetecknar sköldpaddor har varit en stor hjälp för skydd och förebyggande av uttorkning. Landsköldpaddor har problem med att deras skal är för tungt men när sköldpaddor är i vattnet—vattnets flytkraft lyfter skalets vikt och gör att sköldpaddan kan röra sig graciöst genom mediet. Havssköldpaddor utvecklade längre fötter som var mer paddelliknande så att sköldpaddan kunde flyga genom vattnet med stor hastighet och smidighet. En annan anpassning av havssköldpaddor till havet är ett gångjärn i den nedre delen av sköldpaddan som gör att de kan ta in mycket mer luft och komma upp för luft mindre ofta.
Däggdjur
marina däggdjur inkluderar ordningen Cetacea (tumlare och valar), ordningen Carnivora (djur som sälar) och ordningen Sirenia (dugonger, manater och havskor). Marina däggdjur är fortfarande varmblodiga och måste hålla temperaturen på sina kroppar över havet. Anpassningar som har hjälpt till att lösa detta problem inkluderar minskning av ytan och ökningen av den inre volymen, ett fettlager av späck under mycket tjock hud och en minskning av mängden blod som går till områden i kontakt med kallt vatten. Till skillnad från landdjur kan marina däggdjur också dyka mycket djupt i vattnet utan att få böjarna eftersom de dyker ner djupare andas ut istället för att andas in som vi gör. De utvisar luft från lungorna och absorberar därför inte överskott av kväve. Andra anpassningar till marint levande inkluderar: en långsammare hjärtslag under Dyk, minskat blodflöde till icke-vitala organ, ovanligt högt hemoglobinantal i blod och ett ovanligt högt myoglobinantal i muskler.
en grundläggande skillnad mellan valar och fisk är svansen. Svansarna hos däggdjur är horisontella som gör det möjligt att simma både vertikalt och horisontellt. Svansarna hos de flesta fiskar är vertikala, så simningsrörelsen är sida vid sida. Den strömlinjeformade formen som observeras hos både marina fiskar och marina däggdjur är ett exempel på biologisk konvergens. Det rundade huvudet och avsmalnande kroppsformen gör att marina fiskar och däggdjur glider smidigt genom vattnet och slösar lite energi på grund av motstånd. Djur som inte är strömlinjeformade, som stingray eller globefish, har offrat effektiv simning för fördelar med kamouflage eller kroppspansar.
det mesta av kraften som genereras för simning i marina djur kommer från svansen på baksidan. De flesta fiskar flyttar svansen från sida till sida så att vatten skjuts bakåt och runt sidan och fisken rör sig framåt. Fenor vid sidan av fisken hjälper till att motverka huvudets tendens att svänga från sida till sida när svansen rör sig. Fisken har också fenor på ryggen, sidorna och under kroppen. Fisk, valar, sköldpaddor och jämn sälar har specialiserade lemmar för simning.
djur med skal
för cirka 500 miljoner år sedan blev djur med hårda skal framträdande i fossilregistret i Phylum Mollusca. Utvecklingen av ett ogenomträngligt skal var uppenbarligen ett mycket användbart drag för ett djur att ha, för nu finns blötdjur i nästan alla kända miljöer. Djur med hårda skal skyddas från predation och uttorkning och vissa kan till och med använda sitt skal för att flyta vid behov bland annat. De sju klasserna av blötdjur är Polyplacophora (chitonerna), Gastropoda (sniglarna), Bivalvia (musslorna), Cephalopoda (bläckfisk och bläckfisk), Scaphopoda (tuskskal) och Aplacophora (klasserna Solenogastres och Caudofoveata – små maskliknande skallösa blötdjur). Det finns minst 30 000 arter av snäckor och det är den största taxonomiska klassen.
chitonerna är de mest primitiva djuren i Phylum Mollusca. Varje chitonskal är gjord så att den passar ihop och böjer sig. Chitons lever bara i marina miljöer och känns också igen av de åtta plattorna som överlappar varandra på ryggen. Gälarna ligger säkert under skalet på vardera sidan av foten. Anpassningarna som ses i chitoner tillåter dessa organismer att överleva tung surf, så de finns ofta i tidvattenpooler.
organismer i klassen Gastropoda är mest kända som sniglar, limpets, abaloner, conchs och whelks. Andra snäckor kanske mindre kända inkluderar nudibranchs eller havssniglar, och några pteropoder och heteropoder. Gastropoder kan vanligtvis identifieras av ett skal som spiraler till höger även om vissa som nudibranchs inte har ett skal och i andra vrider skalet åt vänster. För att passa in i detta skal har många snäckor organ som är reducerade i storlek. Även om vissa snäckor har förlorat sitt skal under hela evolutionen, har de flesta fortfarande ett skal och dra nytta av skyddet. Många snäckor som limpets och abalone kommer att dra sig tillbaka i sitt skal när de störs och stänger öppningen med en speciell platta som kallas operculum. Det finns många olika typer av skal och det mesta av sorten är ett direkt resultat av anpassning till miljön. Till exempel, i grovt vatten har de flesta djur platta skal för att minska vattenbeständigheten. Djur som behöver krypa in i stenar för att gömma sig har också platta skal för att passa in i mindre sprickor. De flesta snäckor går framåt med hjälp av en fot som är mycket lik den hos en markbunden snigel.
bläckfiskar, som bläckfiskar och bläckfisk fruktas av många, men de är faktiskt ganska mjuka, känsliga och ”intelligenta” varelser. Bläckfisk och bläckfiskar är de mest avancerade blötdjur. De har högt utvecklad syn, förmågan att simma snabbt och den fantastiska förmågan att snabbt byta färg med sina kromatoforer. Den kvinnliga bläckfisken har utmärkta föräldrakunskaper och håller sina ägg säkra och rena tills de kläcks. De flesta bläckfiskar har mjuka kroppar utan skal och kan gå på havsbotten eller simma med en sifon som sprutar vatten i en kraftfull stråle. Vissa segment av jätte bläckfiskar har återhämtats vilket indikerar att hela djuret kan väga upp till 900 kg och vara 18 meter långt. Vissa forskare tror att det kan finnas bläckfisk med längder över 30 meter. En annan intressant anpassning i bläckfiskarna är utvecklingen av en bläckig substans som används för att blockera sinnena av syn och lukt hos rovdjur.
Varför har många blötdjur förlorat eller minskat sina skal?
James W. Valentine, Keith S. Thomson, ”djur evolution”, i AccessScience@McGraw-Hill, http://www.accessscience.com, DOI 10.1036/1097-8542.035500
Gillian Standring,”de levande vattnen”. Doubleday och Company Inc., Garden City, New York, 1976.
John Reseck, jr., ”marinbiologi”. Reston Publishing Company, Inc., Reston Virginia, 1979.