Kryopelagické organismy jsou organismy rostlinného a živočišného původu patřící do zvláštní třídy morfologických a ekologických forem života, které žijí v mořském pelagiálu polárních oblastí na podmořském povrchu rychlého nebo unášeného ledu nebo v jeho tloušťce a jsou s tímto ledem spojeny jejich úplný nebo částečný životní cyklus . V Arktidě a Antarktidě tvoří kryopelagické organismy — řasy , drobní korýši , meroplankton , ryby , stejně jako bakterie , houby , turbellaria a foraminifera — spojené s rychlým a baleným ledem zvláštní společenstva — kryopelagické biocenózy [1] [2] [3 ] [4] ] [5] .
Definici pojmu kryopelagické organismy, které se od ostatních kryopelagických organismů liší podmínkami své existence, poprvé navrhl relativně nedávno - v letech 1967-1968 sovětský ichtyolog A.P.Andriyashev [6] [7] , který shrnul dlouhé -období pozorování mnoha biologů a přírodovědců. Etymologicky je výraz „kryopelagický“ složeným slovem vytvořeným ze dvou řeckých slov – řečtiny. κρύος (kryos) - zima, mráz nebo led a - πέλαγος (pelagos) - volná voda.
Fenomén kryopelagických společenstev úzce souvisejících s ledem je charakteristický pro Arktidu a Antarktidu, kde různé skupiny a druhy kryopelagických organismů téměř neustále žijí na hranici mrznoucí vody při konstantní teplotě pod 0 °C. Vysoká účinnost takových polárních společenstev je dána nejpříznivějšími podmínkami pro fotosyntézu u jednobuněčných řas nikoli ve vodním sloupci, zastíněném před slunečním zářením ledovou slupkou, ale přímo na podvodní ledové hladině. Aktivní fotosyntetická aktivita řas vede k jejich rychlému rozmnožování, a tedy k akumulaci biomasy primární produkce řas, na jejímž základě se vyvíjí další článek - zooplankton , reprezentovaný drobnými korýši, především obojživelníky . Původní kryopelagické společenstva, řasy a zooplankton, jsou v podstatě epibentické formy, které se nevyvíjejí v samotném pelagiálu, ale na ledovém povrchu. Zatímco dočasnými obyvateli kryopelagických biocenóz – svéráznými přistěhovalci, jsou pelagická larvální stadia typických bentických živočichů, kteří tvoří kryopelagický meroplankton. Posledním článkem této biocenózy, živící se zooplanktonem, jsou skutečné pelagické organismy, reprezentované kryopelagickými rybami. Kryopelagická biocenóza se zase uzavírá na nejvyšší články regionálního potravního řetězce – mořské ptáky a mořské savce [1] [2] [3] [5] [8] [9] .
Podvodní povrch ledu v Arktidě a Antarktidě je kolonizován stovkami druhů jednobuněčných řas, které zde nacházejí nejpříznivější světelné podmínky pro svou existenci. Blátivá, hnědá, žlutá, zlatá a hnědožlutá barva spodního povrchu rychlého a ledového ledu v polárních oblastech, která je nejvýraznější v jarním a letním období, je způsobena především intenzivním sezónním vývojem rozsivek, které obývají praskliny, póry a kaverny uvnitř ledové hmoty omývané vodou. Podobný nažloutlý „film“ se tvoří i na kůži a srsti mořských savců. Toto umělé „zabarvení“ je zvláště patrné u kosatek Antarktidy , u kterých bílé skvrny na kůži přecházejí do hnědožluté [10] .
V Arktidě - v Čukotském a Východosibiřském moři, stejně jako v Laptevském moři , bylo nalezeno 136 kryopelagických řas, které kolonizují spodní povrch ledu. Z toho většinu, 121 druhů, představují rozsivky a 14 druhů dinoflageláty . Mezi rozsivky jsou nejčastější Nitzschia frigida , N. cylindrus , N. grunovi , Navicula pelagica a další. Mezi kryopelagickými řasami byla také zaznamenána přítomnost alochtonních sladkovodních a brakických druhů epifytických řas, jejichž přítomnost v mořských společenstvech se vysvětluje odstraňováním mladého ledu sladkovodního původu z ústí řek. [11] .
Při srovnání primární produkce spojené s ledem v Arktidě a Antarktidě byl odhalen fenomén binomické bipolarity, kdy podobné biologické výsledky vznikaly nezávisle za podobných podmínek prostředí v různých polárních biotách. Například druhy rodů Melosira , Pleurosigma , Nitschia , Amphiprora , Navicula , Fragilaria , Gomphonema byly zaznamenány při zanášení ledem v Arktidě a zástupci stejných rodů Pleurosigma , Nitschia , Amphiprora a Fragilaria v Antaře [2] .
Korýši živící se kryopelagickými řasami tvoří druhý článek kryopelagických biocenóz. V obou polárních biotách je tato skupina zastoupena epibentickými (nacházejícími se přímo na povrchu ledu) amfipody, zejména hyperiidi (např. Gammarus wilkitzkii v Arktidě), dále menšími skupinami veslonnožců - Harpacticoida a Calanoida. Jedním z rozdílů ve složení kryopelagických společenstev v Arktidě a Antarktidě je, že v severní polární oblasti významně přispívají ke kryopelagickým společenstvem mysidy , zejména Mysis polaris , a na jaře a v létě v Antarktidě - subglaciální pelagický euphausián , především kril subglaciální ( Euphausia crystalloriphias ) a antarktický kril ( E. superba ) [2] [4] [9] [12] .
Zástupci meroplanktonu jsou na rozdíl od původních obyvatel autochtonní kryopelagické fauny zpravidla dočasnými obyvateli kryopelagických společenstev, účastnících se jejich života pouze ve stádiu vajíček nebo pelagických larev. Kryopelagický meroplankton zahrnuje především larvy bentických měkkýšů , ostnokožců , mnohoštětinatců a cnidarians , stejně jako pelagická vajíčka a larvy pelagických ryb [9] [13] . V Arktidě je rybí meroplankton zastoupen především jikry a larvami tresky polární ( Boreogadus saida ) a tresky ledové ( Arctogadus glacialis ), v Antarktidě pak velkými ( Pagothenia borchgrevinki ) a malými ( Pagothenia brachysoma ) sculpiny. částečně stříbrníkem antarktickým ( Pleuragramma antarcticum ) [2] [13] .
Mezi autochtonní (původní) zástupce kryopelagických biocenóz patří několik typů epipelagických ryb: v Arktidě jsou to tresky polární a ledové, které tvoří masivní podledové akumulace, a v Antarktidě jedna z nejpočetnějších ryb, velkých i malých sculpins. Tyto ryby téměř vždy žijí ve spojení s ledem. Kromě toho je velký sculpin spíše spojen s mělkou vodou neritickou zónou , a tedy s suchozemským ledem, zatímco malý sculpin je spojen hlavně s unášeným ledem. Zde, na ponořeném povrchu ledu, sochaři nacházejí potravu, živí se epibentickým a pelagickým zooplanktonem, stejně jako úkryty před predátory, před nimiž se ryby skrývají v trhlinách a jeskyních v porézním ledu. Dospělé ryby se schovávají hlavně před tuleněmi Weddellovými , zatímco mláďata před tučňáky a buřňáky . Dlouho před objevením fenoménu kryopelagických organismů popsal slavný polární badatel a kapitán James Clark Ross chování sculpinů skrývajících se pod ledem. Relativně nedávno byla také vyřešena hádanka, na kterou nedokázali najít odpověď první polárníci, kteří v žaludcích mrtvých tuleňů Weddellových často nacházeli pouze ocasní části ryb. Nyní je již zřejmé, že plovoucí tuleni zespodu vykousali zadní části sculpinů, které se nestihly zcela schovat v ledu [2] .
Sculpin menší (Antarktida)
saika (Arktida)
Kryopelagické ryby mají řadu fyziologických adaptací k trvalému životu v drsných podmínkách prostředí na pokraji mrazivé vody. Takové adaptace, které se objevily v průběhu milionů let evoluce, byly nejúplněji prozkoumány u velkého sculpina. Tato ryba má nejvyšší koncentrace přírodních nemrznoucích látek, reprezentovaných glykoproteiny , které zabraňují krystalizaci krve a tkáňových tekutin při nízkých teplotách, někdy dosahujících -1,9 °C. Kromě toho byly také zaznamenány velmi vysoké koncentrace hemoglobinu a hematokritu v krvi . Maskovací a antistínový efekt této ryby, která se neustále nachází v blízkosti ledové plochy, je dán přítomností světlo odrážející vrstvy iridoforů umístěných mezi kůží a svaly a přítomností speciálního stříbřitého vrstva „startum argentum“ mezi sklérou a cévnatkou [14] [15] [16] [17] .