Com menja el zooplàncton?

Va de nombres estranys i medis viscosos

Qui no recorda la famosa pel·lícula Fantastic voyage ('Viatge al·lucinant', 1966), protagonitzada per la icònica Raquel Welch i Stephen Boyd, i sobre la qual el gran divulgador científic Isaac Asimov va rebre l’encàrrec d’escriure'n el llibre? L’argument girava entorn d’un científic desertor que cau en coma per culpa d’un atemptat. Sembla que l’única manera de salvar aquest personatge, que guarda secrets tremendament importants en la seva ment, és miniaturitzar un submarí fins a la mida de poc més que la d’una cèl·lula sanguínia i introduir-se dins del seu cos per arribar al cervell i eliminar el coàgul que amenaça la seva vida. També potser recordareu que el submarí estava propulsat per una hèlix, com passa amb la majoria de vehicles aquàtics. Doncs bé, un submarí d’aquesta mida no avançaria ni un parell de mil·límetres propulsat amb una hèlix. Per què? Doncs per culpa d’un nombre màgic anomenant nombre de Reynolds.

No, no m’he begut l’enteniment. El nombre de Reynolds és un concepte matemàtic que separa fluids amb règims laminars dels turbulents. En altres paraules, descriu la relació entre forces viscoses i inercials. Les partícules petites tenen un nombre de Reynolds baix i estan movent-se en el món viscós, on l’aigua adquireix una densitat semblant a la mel o la melassa. Les partícules grans tenen nombres alts, que corresponen al món inercial, el que coneixem tots, i on l’aigua és fluida i ens rellisca entre els dits. Què vol dir això? Doncs, que al submarí de Fantastic voyage (amb un nombre de Reynolds baix) de poc li serviria una hèlix per avançar, car aquesta giraria i giraria sense anar enlloc. Per moure’s hauria de menester altres mecanismes, com ara un flagell, o milers de cilis.

Tot plegat em porta a pensar que dins el zooplàncton trobem organismes que viuen en el món viscós (per exemple protozous) i d’altres en l’inercial (salpes, meduses, etc.), o fins i tot alguns que estan a cavall entre els dos mons, com ara els copèpodes, i que el fet d’estar en un o altre dels dos mons els marcarà les diferents estratègies d’alimentació.

Presa meva, on ets?

Però abans d’entrar a explicar com menja el zooplàncton, m’agradaria fer esment d'un petit detall que comparteixen tots els integrants del zooplàncton pel que fa a la seva alimentació. Tots han d’aconseguir el seu menjar en un medi extremadament diluït. Per exemple, per menjar un ciliat (l’equivalent en mida a una poma per a nosaltres i que té una abundància de més o menys un individu per mil·lilitre a les nostres costes), un copèpode hauria d’escanejar 1.000 mm³. Sembla poc, però si pensem que un copèpode no fa gaire més que un mil·límetre significa que ha d’escanejar i recórrer aproximadament 10 vegades la seva longitud (5 vegades, si es troba just al centre) en qualsevol direcció. Imagineu que per menjar una poma haguéssiu de buscar en una esfera d’aproximadament 10 o 20 metres de diàmetre per trobar-la. Si ho féssiu amb els ulls tapats (els copèpodes no tenen desenvolupat el sentit de la vista) passaríeu molta gana. Per sort, tant els copèpodes com altres integrants del zooplàncton tenen diferents mecanismes per detectar i/o atraure les seves preses.

D'esquerra a dreta, Oithona i Clausocalanus, dos gèneres de copèpodes amb mecanismes d’alimentació diferents. Fotografies: Albert Calbet

Mecanismes d’alimentació del zooplàncton

Alimentació per difusió de soluts inorgànics o orgànics

Molts membres del zooplàncton unicel·lular, sobretot els mixòtrofs, poden alimentar-se com les algues, fent entrar per difusió nutrients dissolts dins la cèl·lula. L’alimentació per difusió acostuma a anar lligada, encara que no és condició necessària, a la motilitat, per tal de trencar gradients i evitar que els soluts s’esgotin al voltant de la cèl·lula. Hi ha organismes, com ara Karlodinium veneficum que poden incorporar soluts a través de la seva membrana i menjar preses vives al mateix temps.

La dinoflagel·lada Karlodinium veneficum pot alimentar-se per difusió de substàncies dissoltes i capturant preses vives. Fotografia: Albert Calbet

Captura de preses a l’aguait de manera passiva

Meduses, ctenòfors i alguns protozous, com ara els radiolaris i foraminífers, es mantenen a la deriva a l’aguait de topar amb alguna presa. Si voleu veure un vídeo d’un foraminífer menjant-se un copèpode i altres vídeos de captura de preses per part de protozous, aquí us deixo l’enllaç al web Plankton Ocean: https://planktonocean.com/2020/10/05/microzooplankton-terrible-predators-of-the-oceans-the-movies.

Normalment, aquest tipus d’alimentació està acompanyada d’estructures tòxiques encarregades d’immobilitzar les preses i facilitar l’atracció amb algun altre mecanisme de captura, com pot ser pseudòpodes enganxosos, o similar. Un cas particular és el d’alguns pteròpodes (petits caragols planctònics) que, d’una manera similar a les aranyes, secreten xarxes de moc adhesiu per tal de recol·lectar més preses.

Captura de preses a l’aguait de manera activa

Algunes espècies de ciliats, com ara Didinium nasutum o Mesodinium rubrum, molts copèpodes com les omnipresents Oithona spp., i també quetògnats, entre d’altres, són alguns dels integrants d’aquest grup d’organismes. Tots comparteixen un mecanisme de captura similar al dels grans felins de la sabana o la selva: esperen a l’aguait fins a detectar una presa i s'hi llancen a sobre. La diferència, però, entre lleons i zooplàncton (a part de la mida i el pèl) és que els primers basen la detecció de preses en la vista i els segons tenen estructures mecanosensibles que els orienten cap a l’aliment. A llargues distàncies, però, també certs receptors químics (similars als olfactius dels grans depredadors terrestres) els poden orientar en quina direcció és més favorable desplaçar-se.

Les salpes i els doliòlids són filtradors. Fotografia: Albert Calbet

Corrents d’alimentació i alimentació en mode creuer

Apendiculàries, salpes i doliòlids, igual que cladòcers i alguns coanoflagel·lats, creen corrents d’alimentació arrossegant cèl·lules petites de fitoplàncton i bacteris envers estructures filtradores altament eficients. Molts crustacis, com ara cirrípedes, alguns copèpodes calanoides i el krill també creen corrents d’alimentació per atraure preses. Ho fan sense que aquests corrents impliquin un mecanisme de desplaçament. Per contra, altres espècies de copèpodes i protozous també creen corrents d’alimentació, que les fan servir alhora per desplaçar-se (alimentació en creuer).

El cas particular dels copèpodes és força curiós, ja que fins a començament dels vuitanta es creia que eren filtradors. Ara sabem que són suspensívors i que manipulen les preses una per una o en petits grups d’una manera activa. Va ser el Dr. Alcaraz i els seus col·laboradors els que l’any 1980 van ser els primers a descriure el mecanisme final pel qual els copèpodes atrauen, manipulen i, fins i tot, de vegades proven i rebutgen les preses. Tot això ho fan amb l’ajut dels seus apèndixs bucals anomenats maxil·lípedes. Les primeres filmacions del mecanisme es van fer amb un Eucalanus crassus enganxat pel tòrax a un pèl de gos (la mascota d’un membre del grup) amb Superglue i les podeu trobar al web d’un dels coautors de l’article: http://www.planktonsafari.net/video-archive.

Foraminífer alimentant-se de dos copèpodes que ha capturat. Fotografia: Albert Calbet

Com veieu, els mecanismes pels quals el zooplàncton detecta i captura preses poden ser molt diversos i no són particulars de cap grup en concret. Les convergències evolutives cap a un mecanisme o altre són freqüents. Si voleu una visió més científica sobre el tema us recomano un article del professor Thomas Kiørboe de l’any 2011, que us deixo citat en la literatura.

La imatge mostra amb detall els apèndixs bucals d’un copèpode del gènere Oithona. Microscòpia elctrònica de rastreig. Fotografia: Albert Calbet i José Manuel Fortuño

Literatura

Alcaraz, M., Paffenhöfer, G.-A., and Strickler, R. (1980). Catching the algae: a first account of visual observations on filter-feeding calanoids. Evolution and ecology of zooplankton communities, ed. W.C. Kerfoot. (New England: University Press), 241-248.

Kiørboe, T. (2011). How zooplankton feed: mechanisms, traits and trade-offs. Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 86, 311-339.