Rejtélyesen haldokló halak kutatása során derült ki, hogy melyik a világ legmélyebb folyója: A Malebo-tóból eredő és az Atlanti-óceánba torkolló Kongó alsó szakasza a világ leggyorsabb és legmélyebb folyamja, ahol különleges, felgyorsult formában zajlik az evolúció. A tudósok a Kongó mélységeivel kapcsolatos megdöbbentő kutatási eredményeiket tavaly december 12-én az American Geophysical Union éves találkozóján mutatták be.

Mélytengerei környezetet idéző halat fedeztek fel a folyóban

A Kongó alsó szakaszának biodiverzitását felmérő Congo Project 2006-ban indult útjára az American Museum of Natural History, a University of Kinshasa, a DRC, és a University of Marien Ngouabi, RC együttműködéseként. A különböző fajok eloszlását, kialakulását, valamint a populációknak ebben a különleges,

és sok szempontból egyedi környezetben való formálódását vizsgálták.

A Kongó alsó szakasza számít a Föld egyik legextrémebb édesvízi élőhelyének.

A Kongó a földkerekség egyik legkülönlegesebb folyamaForrás: Shutterstock

A folyam alsó szakaszán felfedezett és rejtélyesen haldokló hal esete segített a tudósoknak feltárni, hogy ez a legmélyebb folyóvíz a Földön. A kutatók azért mérték meg a Kongó mélységét 2008-2009-ben, mert vak halakat vettek észre,

amelyek csak akkor jelentek meg a felszín közelében, amikor döglődtek, vagy már nem éltek.

Melanie Stiassny az American Museum of Natural History Haltani Osztályának kutatója és kollégái több mint 300 halfajt azonosítottak a Kongó alsó szakaszában, de még e fajok sokaságából is kitűnt ez a különösen furcsa hal, amely festékanyag nélküli és vak volt, és ami nagyon úgy nézett ki, mint egy barlangi hal, pedig a Kongó medrében nincs ismert barlang.

A tudomány közel 300 halfajt ismer a Kongó alsó folyásábólForrás: Shutterstock

Sokat gondolkodtak azon, hogy miért nem találni ebből a fajból élő egyedet, aztán 2007-ben Stiassny felfedezett egy még élő, de halálán lévő halat. Ahogy az állat elpusztult a kezében, buborékok formálódtak a bőre alatt és a kopoltyúi felett, ami biztos jele a keszonbetegségnek.

A keszonbetegség, vagy dekompressziós betegség akkor jelentkezik, ha valaki túl gyorsan jön fel a mélyből.

Nagy nyomáson a gázok cseppfolyóssá válnak és beoldódnak a véráramba, vérplazmába, főleg a nitrogén,mivel a levegő jó részét nitrogén alkotja ( a levegő összetétele: 78.084 % nitrogén, 20.946 % oxigén, 0.9340 % argon, illetve egyéb nemes gázok).

A búvárok a nagyobb mélységből csak pontosan kiszámított megállók, az ún. dekompressziós lépcsők betartásával emelkedhetnek biztonságosan a felszínreForrás: Globo Surf

Ha túl gyorsan emelkedik például egy búvár, és emiatt túl gyorsan csökken a környezeti nyomás, a véráramban feloldott gázok buborékokká alakulnak, gátolva,

vagy súlyosabb esetben teljesen megakadályozva ezzel a vér keringését,

illetve az oxigén szállítását, ami embóliát okoz. Ezeket a tüneteket észlelték a furcsa vak hal tetemén is.

 Vak folyami hal, ami óceáni mélységekhez adaptálódott 

Stiassny hala azt sugallta, hogy a keszonbetegség tüneteit mutató állat nagy nyomású környezethez adaptálódott. Ez a pigment nélküli, erősen visszafejlődött szemekkel rendelkező hosszúkás testű hal

az egyetlen faj a Kongó folyamban, amely a rendkívül mély folyófenék kondícióihoz adaptálódott.

Ekkor merült fel, hogy ténylegesen milyen mély lehet a víz a Kongó e szakaszán. 2008 júliusában és 2009-ben elszánt kajakosok eveztek a zuhatagos folyószakasz fölé, hogy megmérjék a folyó mélységét.

A Kongó Mbandaka közelébenForrás: AFP/ONLYWORLD.NET/Guyot-Ana

Ned Gardiner és a hidrológus John Sheldon, Stiassny expedíciójának a tagjai - a kutatóhajó mellett egy narancsszínű csónakban lebegő eszközzel - eszköz mérték a vízmozgás sebességét és a Kongó mélységét.

Előző évben már megpróbálkoztak ezzel, de az akkor alkalmazott eszköz nem működött,

ezért egy olyan műszert hoztak, amelyeket az oceanográfusok használnak a mélytengeri kutatásokhoz.

A Kongó alsó szakaszán rendkívüli sebességgel áramlik a vízForrás: AFP/Marco Longari

A méréseket akusztikus Doppler áramlás profilozóval, differenciált GPS-el és visszhangos mélységmérő készülékkel végezték a kutatók, megmérve az áramlatok irányát és sebességét a vízoszlopon keresztül.

A mérések azt mutatták, hogy a folyam e szakaszának maximális mélység csaknem eléri a 200 métert, a vízsebesség pedig a 4 m/másodpercet.

 Elképesztő mélységek és rettenetes áramlatok

A Kongói Demokratikus Köztársaságban fekvő Luozi település közelében mért vízhozam elképesztően nagynak, 35.800 m3/másodpercesnek bizonyult. A folyóágy itt U alakú, a felszín alatti áramlás sebessége pedig eléri a hihetetlennek tűnő 48.27 km/órát.

A csatornában mért legnagyobb mélység 195,072 méter, ez számít a legmélyebb pontnak, amit a Földön egy folyóban mértek.

A medernek van egy olyan része, ahol az áramló víz egy meredek sziklás vízalatti párkányról függőlegesen száll alá a kanyon völgyébe. Ez a felszín alatti vízesés 12 méter/másodperc sebességgel száll alá a folyam legmélyebb régiójába.

A folyam egyes szakaszain extrém erősek az áramlatokForrás: AFP/Biosphoto/Michel Gunther

A vízesés ugyanakkor felfelé egy örvényt képez, ahol a víztömeg relatíve nyugodtabb. Ez a terület lehet valószínűleg a vak halak élőhelye, ahol a meredeken alászálló áramlatok csapdába ejtik a halakat a nagy mélységekben.

A folyó mélyén élő példányok csak akkor emelkednek a felszínre, ha viharos időben a megváltozott főáramlás felfelé sodorja a halakat. Ezen a területen Stiassny hat, a tudomány számra addig ismeretlen új halfajt fedezett fel.

A Kongó folyamban  megelepően nagy a halfajok biodiverzitásaForrás: Shutterstock

Stiassny és kollégái voltak az elsők, akik azt feltételezték, hogy a tengerekhez hasonlóan az édesvízben is létezhetnek olyan határok (barrier), amelyek az egyes fajok mélységbeli elterjedését korlátozzák. 2002-ben Stiassny és Robert Schelley az American Museum of Natural History Haltani Osztályának kutatója megfigyelték az erre a feltevésre ösztönző halakat.

A Kongó folyam alsó szakaszának egyik lakója, a bölcsőszájúhal-félék családjának (Cichlidae) egy pédánya, a Tylochromis lateralis.Forrás: https://research.amnh.org/vz/ichthyology/congo/active.html

Találtak bölcsőszájúhal-féléket (Cichlidae) - amelyekről tudott, hogy gyorsan alkalmazkodnak az új környezeti feltételekhez - a Kongó egyik oldalán,

amelyek genetikailag távol álltak a hasonló, és a folyam másik oldalán élőktől.

A kutatók itt az evolúciót gyors akcióban" figyelhetik meg, mert 50 vagy legfeljebb 100 éven belül a most egyforma halak egészen másként fognak kinézni.

Más fajok élnek a folyó egyik, és a másik oldalán 

A folyóban a kivételesen erős áramlatok választják szét egymástól a halpopulációkat. Bár a Kongó itt csak 1,6 km széles, az élőhelyek mégis olyan erősen izoláltak, mintha egy hegylánc húzódna köztük. Stiassny-nak az a hipotézise,

hogy a Kongó markáns áramlatai szétválasztják az élőhelyeket parttól-partig, és felszíntől-fenékig.

Ez azt mutatja, hogy víz evolúciós barrierré válhat bizonyos feltételek esetén még a halak számára is.

A folyóban uralkodó szélsőséges környezeti körülmények  éles határral választják szét a különböző halfajok populációitForrás: Michael Taborsky

A folyónak ezen a szakaszán a tomboló zuhatagok, az erőteljes áramlatok, valamint a mélységi vízesések osztják meg úgy a vizes élőhelyet,

mint ahogyan a szárazföldön a hegyláncok szeparálják el egymástól a különböző populációkat.

Ezek az áthatolhatatlan biológiai gátak izolálják a halpopulációkat és ezzel elősegítik az új fajok kialakulását. Munkájuk során érdekes dolgokat figyeltek meg a kutatók.

Egy bölcsőszájú halForrás: Wikimedia Commons

A Kongónak az Atlanti-óceántól 320 kilométer távolságra fekvő szakaszán - mielőtt elérné az óceánt -, a folyam nagy zuhatagai és mélyvízi kanyonjai egy turbulens régiót hoznak létre, ami első ránézésre lakhatatlannak tűnik, mivel a felszíni zuhatagok megakadályozzák az állatok mozgását.

Ennek ellenére mégis sok faj alkalmazkodott ezekhez az extrém hidrológiai viszonyokhoz.

A professzor és kollégái elsősorban ezekre az egyedülálló környezeti körülményekre fókuszálnak; a Kongó unikális tulajdonságai állnak a figyelmük középpontjában.

Erős áramlat ragadja el és löki a felszínre a mélyben élő halakat 

Akkor, amikor valamilyen földrajzi akadály szétválaszt egy populációt (például hegylánc, óceán, vagy gleccser), nem tudnak egymással szaporodni az izolált egyedek.

Ilyenkor mindegyik csoport elkezd adaptálódni az élőhelyhez,

és idővel a génjeik eléggé megváltoznak ahhoz, hogy különálló fajt alkossanak. Ezt a folyamatot írta le Charles Darwin 1859. novemberében „A fajok eredete" című híres könyvében.

Charles Darwin egy 1881-es fotóportréjaForrás: Colin Purrington

A Kongóban élnek például az elefánthalak (Mormyridae), amelyeknek az állkapcsai az ormányuk végén helyezkedik el,és így fel tudják szedni a táplálékot a mederaljzat apró kavicsai közül.

A folyam más-más szakaszán élő elefánthalaknak mindig az aljzat szerkezetéhez adaptálódik az állkapcsa.

A hosszú és vékony állkapcsok a kisszemcsés kavics közötti élelem utáni kutatást teszik lehetővé a mélyben, a rövid, „kövér" állkapcsok pedig az algával bevont alapkőzeten való táplálkozásra alkalmasak.

ElefánthalForrás: http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/de/deed.deCC-Lizenz (BY 2.0)/Spinola

A mérések és megfigyelések azt mutatják, hogy az erőteljes áramlatok erős tölcséreket hoznak létre, amelyek a fenékről a felszínre törnek. Ha a mederaljzat közelében élő kis hal beúszik egy ilyen tölcsérbe,

az nagy sebességgel felkapja a fenékről

és a felszínre löki, és a közel 200 méteres gyors felemelkedés során alakul ki az állatot elpusztító dekompressziós betegség. 

A Föld legizgalmasabb evolúciós laboratóriuma

A konvergens evolúció hasonló morfológiai jellemzőket alakított ki viszonylag rövid idő alatt és igen kis területen az azonos szelektív nyomáson keresztülmenő, egymástól elszeparált, rendszertanilag illetve genetikailag egymástól távoli populációk egyedeinél.

A Kongó alsó szakaszát egyfajta természetes laboratóriumnak tekinthetjük

ahhoz, hogy jobban megértsük az extrém környezetben élő fajok adaptációit és diverzifikációit.

Halászok a Kongó vidékén. A folyam rendkívül gazdag halfajokbanForrás: Shutterstock

A kemény környezeti körülmények ellenére a Kongónak ez a régiója nagyon gazdag halfajokban.

Ez a szakasz a teljes Kongó-medence területének mindössze alig a 2 %-a, mégis a fajok közel 30 %-a itt él, amelyeknek harmada bennszülött, endemikus, máshol elő nem forduló faj. A Kongónak erről a szakaszáról csaknem 300 halfajt ismer a tudomány.

Igazi szörnyek is élnek a Kongóban, mint a képen látható tigrishalForrás: Lives Science

Az evolúció folyamata általában lassú, évezredek, évmilliók alatt történnek a jelentősebb változások,

ahogy azoknál a geológiai faktoroknál is, amelyek elszeparálják a populációkat. A Kongó folyam alsó szakaszán azonban a sajátos környezeti feltételek jelentősen felgyorsítják ezt e folyamatot.

A Kongó valódi evolúciós laboratóriumnak tekinthetőForrás: AFP/Mint Images/Copyright © Frans Lanting / Frans Lanting Stock/Frans Lanting

Nagyszámú megfigyelés bizonyítja azt - több, mint a hegyeknél -, hogy a folyam áramlatai által elválasztott populációknál ez így zajlik, és unikális, hogy ez a látványosan felgyorsult evolúció ilyen kis területen történt. A Kongó alsó vidéke ezért ideális terep ahhoz, hogy a fajok gyors és kis területen történő diverzifikációját valamint evolúcióját tanulmányozzák.