Ein Rezept für Hunderte von Millionen Jahren Erfolg

von Chip Hannum.

Nehmen Sie einige Eier, Süßwasser, Sonnenlicht und lassen Sie sie nur 48 Stunden bei 22°C köcheln…

Der Erfolg von Triops beruht auf mehreren Schlüsselanpassungen. Viele dieser Anpassungen betreffen ihre Eier. Die Eier durchlaufen eine extreme Form der Diapause. Diapause ist das Anhalten der embryonalen Entwicklung, und im Fall von Triops-Eiern können sie vollständig dehydriert ohne metabolische Aktivität jahrelang überleben, bis sie wieder günstigen Bedingungen ausgesetzt werden. Es gibt Eier, die nach 27 Jahren als lebensfähig erwiesen wurden, und es wird vermutet, dass sie viel länger überleben können. Die Eier sind in der Lage, eingefroren zu werden und extremer Hitze ausgesetzt zu werden (allerdings nicht kochend). Sie können sogar unbeschadet durch den Verdauungstrakt eines anderen Tieres passieren und am “anderen Ende” bereit zum Schlüpfen herauskommen. Diese winzigen Eier können mit dem Wind umherblasen, bereit, in einer Grabenpfütze zu landen und neues Territorium mit einer weiteren Generation von Triops zu besiedeln.

Als ob diese Anpassungen nicht genug wären, vermeiden Triops durch einen Mechanismus, der noch nicht verstanden wird, alle Eier in einen Korb, äh, in eine Pfütze zu legen. Die Einzelheiten variieren von Art zu Art, aber die allgemeine Strategie ist, dass ein kleiner Prozentsatz der Eier kurze Zeit nach dem Legen schlüpfen kann. Auf diese Weise, wenn der Pool für einen längeren Zeitraum bestehen bleibt, können sie mehr als eine Generation in einer einzigen Saison aufziehen. Die restlichen Eier benötigen mindestens eine Trockenperiode, bevor sie schlüpfen können. Einige dieser Eier werden nach nur einer solchen Trocknung schlüpfen, aber andere werden nicht schlüpfen, bis zwei oder mehr Zyklen von Trocknung und Benetzung vergangen sind. Auf diese Weise sichern die Triops ihre Wetten gegen einen bestimmten Pool, der nicht lange genug dauert, damit ihre Kinder die Reife erreichen.

Darüber hinaus haben die Eier weitere Tricks, um das Schlüpfen in ungünstigen Situationen zu vermeiden. Es ist nicht nur Wasser, das ein Ei zum Schlüpfen bringt, sondern auch der osmotische Druck dieses Wassers sowie Temperatur und Licht. In einer typischen Triops-Umgebung füllt sich der Pool schnell mit Regenwasser oder Abfluss von saisonalen Überschwemmungen. In dieser Situation ist das Wasser relativ rein, es gibt wenige gelöste Mineralien oder organische Stoffe - es hat einen sehr niedrigen osmotischen Druck.

Umgekehrt hat Wasser in einem etablierten Gewässer einen hohen Gehalt an gelösten Mineralien und organischen Stoffen - es hat relativ hohen osmotischen Druck. Warum ist das wichtig? Triops, besonders wenn sie jung sind, fehlt die Mobilität, Größe und biologische Bewaffnung, um jede Art von Räuber ihrer Größe oder größer zu vermeiden. Ein etabliertes Gewässer kann Fische, aquatische Insekten, Amphibien oder sogar andere Triops enthalten, die kurzen Prozess mit den Schlüpflingen machen. Darüber hinaus kann ein etabliertes Gewässer ein älterer Pool sein, der nicht mehr viel länger dauern wird. Es sei denn, die Wasserbedingungen zeigen ein neues Süßwassergewässer an, werden die Eier nicht schlüpfen.

Links: das intakte Ei von L. apus lubbocki; Rechts: Querschnitt des Eies, der die alveoläre Schichtstruktur zeigt, die zwischen den äußeren und inneren Membranen liegt. Unten sehen Sie Triops cancriformis kurz davor, einige Eier zu legen (Gruppe von rosa Punkten nahe dem hinteren Ende).

Genauso wichtig wie nicht in einem Teich voller hungriger Elritzen zu schlüpfen, ist nicht in 20 cm Schlamm zu schlüpfen. Die Schale von Triops-Eiern hat eine alveoläre Schicht - das bedeutet, es ist eine schwammige Matrix aus Hunderten von winzigen, miteinander verbundenen Kammern, alles in einem Ei von weniger als 0,5 mm! Wenn die Eier zum ersten Mal gelegt werden, ist die alveoläre Schicht mit Flüssigkeit gefüllt und das Ei sinkt. Hier können die Eier in Sediment begraben werden, wo sie ihre Wartezeit beginnen können und weniger wahrscheinlich von den erwachsenen Triops gefressen werden.

Nach dem Trocknen ist die alveoläre Schicht jedoch leer von Flüssigkeit und stattdessen mit Luft gefüllt. Wenn die Eier hydratisiert werden und sie nicht in Sediment begraben sind, schwimmen sie an die Oberfläche und werden dem Sonnenlicht ausgesetzt. Das Vorhandensein von Licht sagt dem Ei, dass es nicht begraben ist und sicher schlüpfen kann. Nach einer Periode des Schwimmens füllt Wasser wieder die alveoläre Schicht und die Eier sinken wieder; wenn sie nicht schlüpfen, werden sie wieder begraben, um zu warten und vermeiden, von ihren Brüdern gefressen zu werden, die schlüpfen.

Der letzte Trick ist die Empfindlichkeit gegenüber der Umgebungstemperatur. Triops-Eier werden im Allgemeinen in einem Temperaturbereich von 15° - 30°C (59° - 86°F) schlüpfen. Dennoch ist dies ein Hinweis auf eine breite Palette von Umweltbedingungen und die Wachstumsrate von Triops ist direkt an die Temperatur gebunden, bis sie lebensbedrohlich wird. Infolgedessen gibt es einen engen Temperaturbereich für jede Art, der auf ideale Bedingungen hinweist, weder zu kühl noch zu warm. Wenn die Umgebung kühler als optimal ist, wird die Wachstumsrate beeinträchtigt und die Schlüpflinge haben möglicherweise nicht genug Zeit, sich zu entwickeln, bevor der Pool austrocknet. Wenn die Umgebung zu warm ist, können die Schlüpflinge sterben, sobald der Pool seine maximale Temperatur erreicht. Je näher an diesem idealen Bereich, desto höher der Prozentsatz der Eier, die schlüpfen. Zusammengenommen machen die Anpassungen bezüglich ihrer Eier die Triops zu wunderbar vorsichtigen Opportunisten.

22°C (71,6°F) scheint die optimale Temperatur für das Schlüpfen zu sein.

Leben in temporären Pools

Die zweite Gruppe von Schlüsselanpassungen ist, wo sie ihr Zuhause haben: temporäre Wasser- gewässer. Mit der einzigen Ausnahme von Lepidurus arcticus, von dem bekannt ist, dass er manchmal mit einer einzigen Fischart in einer Handvoll tiefer norwegischer Seen koexistiert, wird keiner der größeren Branchiopoden in permanenten Gewässern gefunden, es sei denn, es gibt extreme Bedingungen, die räuberische Fische fernhalten. Muschel-, Fee- und Kaulquappenkrebse (Triops) haben sich an das Leben in temporären Süß- oder Brackwasserpools angepasst. Die Salzkrebse leben in Seen, die so salzig sind, dass fast nichts anderes dort leben kann, und sind oft auch temporär.

Dies ist die Art von angenehmer Umgebung, die Triops longicaudatus und newberryi im amerikanischen Südwesten ihr Zuhause nennen könnten. Die natürlich gebildeten Schlaglöcher im Stein füllen sich durch Wüstenregen nur für kurze Zeit

Alle großen Branchiopoden leiden unter einigen gemeinsamen Nachteilen. Obwohl sie die großen Branchiopoden genannt werden, sind keiner von ihnen mehr als mehrere Zentimeter groß. Sie sind nicht in der Lage, sich sehr schnell zu bewegen, und sind einheitlich köstlich für die Tierwelt. Zuletzt erlauben ihre Fortpflanzungsstrategien nicht die Abnutzung der Art aktiver Räuberei, die in einem permanenten Gewässer auftritt. Vor langer Zeit passten sich Triops an eine Nischenumgebung an, die von temporären Pools, in denen es im Allgemeinen keine Räuber größer als sie selbst geben kann. Viele haben sich weiter an Extreme des pH-Werts angepasst und überleben an Orten von sauren Torfmooren bis alkalischen Pools. Die Triops haben unvorhersehbare und variable Nischenumgebungen genommen, wo es scheint, dass nichts Größeres als Süßwasserplankton leben sollte, und sie zu ihrem einzigartig eigenen Paradies gemacht.

Unglaublicher Stoffwechsel und Wachstum

Die dritte Kategorie von Anpassungen ist das, was es ihnen ermöglicht, ihr gesamtes Leben in einigen Litern Regenwasser zu leben, das möglicherweise nur wenige Wochen dauert: ein unglaublicher Stoffwechsel und eine unglaubliche Entwicklungsrate. Obwohl sie zehn Jahre oder länger ruhend gelegen haben können, schlüpfen die Eier, sobald sie zu den richtigen Bedingungen zurückgekehrt sind, innerhalb sehr kurzer Zeit. Einige Arten können innerhalb weniger Stunden bis zu einem Tag schlüpfen. Andere können länger dauern, aber keine warten mehr als ein paar Wochen - das ist kostbare Zeit, die verschwendet wird. Die winzigen Naupilis-Larven, anfänglich nur 1/20 eines Zentimeters oder so in der Länge, können in nur einer Woche auf einige Zentimeter wachsen

• wenn ein menschliches Baby mit der gleichen Rate wachsen würde, wären sie 12 Meter große Riesen am Ende dieser ersten Woche. Besonders in dieser ersten Woche wachsen sie und metabolisieren so absolut schnell wie sie können, basierend auf Temperatur, Sauerstoffgehalt und Nahrungsverfügbarkeit.

Wie Sie sich vorstellen können, benötigen Triops viel Nahrung, um diese phänomenale Wachstumsrate zu erreichen. Jeden Tag müssen sie ungefähr 40% ihrer Körpermasse an Nahrung fressen. Wenn Sie in ein neues und temporäres Gewässer schlüpfen, können Sie nicht wählerisch sein, woher diese Nahrung kommt. Für einen Triops ist es Nahrung, wenn es organisch ist und in ihren Mund passt. Sie fressen bereitwillig welche Art von totem Pflanzen- und Tiermaterial auch immer sie finden. Die aquatische Mikrofauna, die sich im Pool bildet, wie Bakterien, Algen und Rädertiere, wird zu ihrem Menü hinzugefügt. Sie knabbern an Pflanzen, die im Pool wachsen. Wenn eine Mücke ihre Eier in einem Pool mit Triops legt, wird sie feststellen, dass sie wuselnde Snacks für diese schwimmenden Münder bereitgestellt hat.

Mitkrebs- tiere wie Daphnia oder Feenkrebse können sich als Triops-Snacks wiederfinden, wenn sie das Unglück haben, in einem Pool mit Triops zu schlüpfen. Amphibien, die ihre Eier in einem von Triops bewohnten Pool legen, werden feststellen, dass ihre Eier und Jungen von den gefräßigen Triops verschlungen werden. Sie werden sogar einander fressen, wenn andere Nahrungsmengen niedrig werden, und die kleineren, schwächeren Triops einen nach dem anderen abpflücken.

Triops-Larve ungefähr 7 Stunden nach dem Schlüpfen

Nur 3 Stunden später werden Abdomensegmente definiert und der Schwanz beginnt sich zu bilden

Hier links ist ein typischer Größenvertreter junger Larven. Beim Betrachten ist es am besten, ein schwarzes Objekt hinter ihnen zu platzieren.

Mit etwa 15 Stunden hat sie bereits die Hauptmerkmale der erwachsenen Form angenommen

Nur 24 Stunden nach dem Schlüpfen ist sie fast eine Miniatur der erwachsenen Form

Diese unglaubliche Wachstumsrate kombiniert mit der Bereitschaft, alles und jedes zu fressen, was kleiner ist als sie, ermöglicht es ihnen, alles im Pool zu übertreffen mit ihnen. Sie gehen von staubkörnchen-großen Larven zu großen Lebewesen, die in der Lage sind, andere Lebewesen in weniger als einer Woche zu jagen. Immer bedroht vom Gespenst ihres austrocknenden Pools, gibt es keine Zeit zu verschwenden. Sie erreichen das Erwachsenenalter innerhalb weniger Wochen oder weniger: wenn die Bedingungen stimmen, können viele Arten die Geschlechtsreife erreichen und mit dem Legen von Eiern beginnen, bevor zwei Wochen vergangen sind.

Vielfältige Fortpflanzungsstrategien

Die vierte Kategorie von Anpassungen betrifft die sexuelle oder fehlende sexuelle Fortpflanzung. Wahrscheinlich nirgendwo in der Natur besitzt eine einzelne Gruppe von Arten so eine vielfältige Palette von Fortpflanzungsstrategien. Es gibt die offensichtliche Teilung von Männchen und Weibchen mit “normaler” sexueller Fortpflanzung in einigen Populationen. In einigen, wie T. granarius, ist die sexuelle Fortpflanzung obligatorisch. Das extreme Ergebnis von obligat sexuellen Populationen ist, dass einige von ihnen männlich ausgerichtet wurden, bis zu 70% Männchen. Die meisten Triops können sich jedoch durch Parthenogenese fortpflanzen. Bei der Parthenogenese entwickelt sich ein Ei zu einem Embryo, ohne vom Sperma eines Männchens befruchtet worden zu sein, eine Art jungfräuliche Geburt. Dies hat es vielen Populationen ermöglicht, weiblich ausgerichtet zu werden, wo Männchen selten vorkommen, manchmal weniger als ein Männchen pro hundert Weibchen. Diese Strategie wird mit einigen Populationen auf die Spitze getrieben, die eingeschlechtlich werden und vollständig aus Weibchen bestehen.

Noch andere Triops sind hermaphroditisch und besitzen männliche und weibliche Geschlechtsorgane. Dies ist noch komplexer, da einige in der Lage sind, sich selbst zu befruchten, noch andere sich mit einem anderen Hermaphroditen kreuzen müssen, und beide Typen können oder können nicht in der Lage sein, sich parthenogenetisch fortzupflanzen. Einige Populationen sind technisch hermaphroditisch, scheinen aber sich nur parthenogenetisch fortzupflanzen, vielleicht ein evolutionärer Zwischenschritt zu einer eingeschlechtlichen Population.

Das wahrhaft verwirrende an diesen deutlich unterschiedlichen Strategien ist, dass die meisten anerkannten Triops-Arten mehr als eine Fortpflanzungsstrategie unter geografisch isolierten Populationen verwenden. T. longicaudatus ist besonders interessant, da bekannt ist, dass er alle Hauptkategorien aufweist: bisexuell (normale Verteilung und sowohl männlich als auch weiblich ausgerichtet), eingeschlechtlich und hermaphroditisch. Die offensichtliche Fortpflanzungs- inkompatibilität sowie jüngste genetische Analysen deuten darauf hin, dass diese unterschiedlich reproduzierenden Populationen eines Tages als Unterarten ihrer aktuellen Klassifikation anerkannt werden.

Er, Sie, Es??? Es ist nicht immer Sex wie üblich bei Triops

Zusammengenommen haben diese Anpassungen es dieser winzigen Gruppe von Tieren ermöglicht, eine bestimmte Klasse von Nischenumgebungen dreihundert Millionen Jahre lang zu dominieren. In der Zeit, in der sie hier auf dieser Erde waren, hat kein Insekt, kein Fisch, kein Amphibium, kein Reptil und sicherlich kein Säugetier sie als Herrscher der Übergangsumgebung der ephemeren Pools verdrängt.

Wenn man darüber nachdenkt, wie viel sich auf der Erde in diesem Zeitraum geändert hat, ist es erstaunlich, dass eine vor so langer Zeit entwickelte Lebensform fast auf die gleiche Weise weitermacht, wie sie es immer getan hat. Ihre Strategie hat ihnen bisher gut gedient. Wenn der Mensch es vermeiden kann, ihre Lebensräume zu zerstören, ist es wahrscheinlich, dass sie in weiteren dreihundert Millionen Jahren hier sein werden. Man muss sich fragen, ob dasselbe von uns gesagt werden könnte?

Lesen Sie jetzt über die verschiedenen Arten von Triops.