Noot van de redactie: dit verhaal is bijgewerkt om 11:20 uur E.D.T. op vrijdag 17 mei
Lichtdeeltjes omzetten in visuele informatie is hard werken en je lichaam vertrouwt op zuurstof om de klus te klaren. Dit is waar, of je nu met twee ledematen over het land loopt of met acht door de zee zwemt.
Volgens een recent onderzoek in de Journal of Experimental Biology kan de hoeveelheid zuurstof die beschikbaar is voor ongewervelde zeedieren zoals inktvissen, krabben en octopussen zelfs veel belangrijker zijn voor hun gezichtsvermogen dan eerder werd gedacht. In de studie, die op 24 april online werd gepubliceerd, zagen onderzoekers een significante afname van de activiteit van het netvlies bij vier soorten mariene larven (twee krabben, een octopus en een inktvis) toen de dieren slechts 30 minuten werden blootgesteld aan zuurstofarme omgevingen.
Voor sommige soorten resulteerde zelfs een minuscule daling van het zuurstofgehalte in bijna onmiddellijk verlies van gezichtsvermogen, wat uiteindelijk bijna volledige blindheid veroorzaakte voordat de zuurstof weer omhoog werd geduwd.
Volgens hoofdonderzoeksauteur Lillian McCormick, een promovendus bij de Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Californië, kan een vorm van slechtziendheid een dagelijkse realiteit zijn voor deze soorten, die migreren tussen het zeer zuurstofverzadigde oppervlak van de oceaan en zijn hypoxische (zuurstofarme) diepten tijdens hun dagelijkse voedingsroutines. En naarmate de zuurstofniveaus in de oceaan over de hele wereld blijven dalen, deels als gevolg van klimaatverandering, kunnen de risico's voor deze wezens toenemen.
"Ik ben bezorgd dat de klimaatverandering dit probleem nog erger zal maken," vertelde McCormick aan WordsSideKick.com, "en dat visuele beperkingen vaker in zee kunnen voorkomen."
Om een koppotigen in het oog te steken
Voor de nieuwe studie onderzochten McCormick en haar team de marktinktvis (Doryteuthis opalescens), octopus met twee vlekken (Octopus bimaculatus), tonijnkrab (Pleuroncodes planipes) en sierlijke rotskrab (Metacarcinus gracilis). Deze soorten zijn allemaal lokaal in de Stille Oceaan bij Zuid-Californië en ze houden zich allemaal bezig met een dagelijkse duikroutine die bekend staat als verticale migratie. 'S Nachts zwemmen ze aan de oppervlakte om te eten; overdag dalen ze af naar grotere diepten om zich te verbergen voor de zon (en de hongerige roofdieren die het met zich meebrengt).
Terwijl deze wezens op en neer door de waterkolom migreren, verandert de zuurstofbeschikbaarheid dramatisch. De oceaan zit vol zuurstof aan de oppervlakte, waar lucht en water samenkomen, en aanzienlijk minder verzadigd met zuurstof op 165 voet (50 meter) onder het oppervlak, waar veel schaaldieren en koppotigen zich overdag verbergen.
Om erachter te komen of deze dagelijkse schommelingen in zuurstof het gezichtsvermogen van de dieren beïnvloeden, bevestigde McCormick kleine elektroden op de ogen van elk van haar testlarven, die geen van allen langer waren dan 0,15 inch (4 millimeter). Deze elektroden registreerden de elektrische activiteit in de ogen van elke larve terwijl de netvliezen op licht reageerden - 'een beetje als een ECG, maar dan voor je ogen in plaats van je hart', zei McCormick.
Elke larve werd vervolgens in een bak met water geplaatst en gemaakt om naar een helder licht te kijken terwijl het zuurstofgehalte van het water gestaag werd verlaagd. Niveaus daalden van 100% luchtverzadiging, zuurstofniveaus die je zou verwachten aan de oppervlakte van de oceaan, tot ongeveer 20% verzadiging, wat lager is dan wat ze momenteel ervaren. Na 30 minuten van deze zuurstofarme toestand werden de zuurstofniveaus weer verhoogd tot 100%.
Hoewel elk van de vier soorten een iets andere tolerantie vertoonde, kregen ze alle vier een duidelijke slag te zien wanneer ze werden blootgesteld aan de zuurstofarme omgeving. Over het algemeen daalde de retinale activiteit van elke larve tussen 60% en 100% in zuurstofarme omstandigheden. Sommige soorten, met name de marktinktvis en de steenkrab, bleken zo gevoelig dat ze hun gezichtsvermogen begonnen te verliezen zodra de onderzoekers de zuurstof in de tank begonnen te verminderen.
'Tegen de tijd dat ik het laagste zuurstofniveau bereikte, waren deze dieren bijna verblind', zei McCormick.
Het goede nieuws is dat het verlies van gezichtsvermogen niet permanent was. Binnen ongeveer een uur na terugkeer in een volledig verzadigde zuurstofomgeving herwonnen alle larven ten minste 60% van hun gezichtsvermogen, waarbij sommige soorten terugkeerden naar 100% functionaliteit.
Blind in het water
Het is waarschijnlijk dat omdat de Stille Oceaan van nature veel zuurstofarme omstandigheden ervaart in de buurt van Zuid-Californië, deze zeer gevoelige soorten elke dag worstelen met een vorm van slechtziendheid, zei McCormick. (Er is echter meer onderzoek nodig om het zeker te weten.) Hopelijk voegde McCormick eraan toe dat deze risicosoorten van nature vermijdingsgedrag ontwikkelen, zodat ze naar zuurstofarmere delen van de oceaan zwemmen wanneer er ernstige visusstoornissen optreden.
McCormick zei echter dat snelle deoxygenering veroorzaakt door klimaatverandering het voor deze soorten moeilijker zou kunnen maken zich aan te passen. Volgens een studie uit 2017 in het tijdschrift Nature zijn de totale zuurstofniveaus in de oceaan de afgelopen 50 jaar wereldwijd met 2% gedaald en zullen ze naar verwachting tegen 2100 met nog eens 7% afnemen. Klimaatverandering is een belangrijke factor die deze factoren aandrijft verliezen, ontdekte de Nature-studie, vooral in de bovenste delen van de oceaan, waar de larven die McCromick bestudeerde de neiging hebben het grootste deel van hun leven door te brengen.
Deze door opwarming veroorzaakte desoxygenatie - in combinatie met natuurlijke krachten zoals wind- en watercirculatiepatronen die de zuurstofniveaus in de buurt inconsistent maken in de regio - kan ertoe leiden dat meer kwetsbare wezens hun gezichtsvermogen verliezen wanneer ze het het meest nodig hebben. Dieren die risico lopen, kunnen minder effectief worden in het jagen op voedsel aan de oppervlakte en kunnen subtiele tekenen van roofdieren in hun midden missen, zei McCormick. Het is een grimmige mogelijkheid - er is echter meer onderzoek nodig om te bepalen hoeveel zuurstofgerelateerd verlies van gezichtsvermogen er echt nodig is voordat deze wezens potentieel schadelijke fouten maken.
'Als ik thuis mijn contactlenzen uitneem en rondloop, stoot ik misschien mijn teen, maar ik red me wel,' zei McCormick. 'De volgende vraag is, hoeveel retinale stoornis is gelijk aan een verandering in visueel gedrag?'
Noot van de redactie: dit verhaal is bijgewerkt om de meting van de larven te corrigeren. Ze zijn minder dan 0,15 inch, niet 1,5 inch lang. Het verhaal is ook bijgewerkt om op te merken dat ongewervelde zeedieren doorgaans geen 20% zuurstofverzadiging ervaren in hun normale omgeving.
