Hvem tisser i det globale bassenget?

En gigantisk database over undervannsutskillelser av fisk, frosker og andre skapninger kan hjelpe forskere å forstå effekten av fiske og klimaendringer.

Ian Wade Photography / Getty

Det var mer tidkrevende enn økologen Michael Vanni forventet å samle mer enn 10 000 linjer med data om avfallsprodukter fra akvatiske dyr, fra innsjøørret til daminsekter til havskjell. Men han brydde seg ikke. Jeg elsker data om fisketisser, sier han.



Vanni, fra Miami University i Ohio, og hans medforfatter, Peter McIntyre, fra University of Wisconsin, Madison, hadde kastet seg inn i prosjektet for sin egen forskning. Men de innså snart at det gigantiske datasettet de satte sammen kunne være en ressurs for andre forskere også - alt arbeidet med dyreavfall trengte ikke å gå til spille i seg selv.

Hvorfor noen bryr seg om fisketisser eller frosketisser eller snegletisser i utgangspunktet har med resirkulering å gjøre. Næringsstoffer i et økosystem brukes om og om igjen mens de sykler gjennom næringskjeden. I en skog, for eksempel, når blader faller til bakken, bryter sopp og bakterier dem ned og returnerer næringsstoffene til jorden, hvor plantene kan bruke dem igjen. Spesielt i vannmiljøer, sier Vanni, gjør dyr mye av denne resirkuleringen. Når fisk skiller ut nitrogen og fosfor, kan alger ta molekylene opp igjen.

For å forstå dette regnskapet for et gitt økosystem, vil det hjelpe å kunne se på et hvilket som helst dyr og forutsi hvor mye resirkulering det gjør. Det var det Vanni og McIntyre ønsket å vite: Finnes det måter vi kan forutsi hvor mye nitrogen og fosfor et dyr vil skille ut? sier Vanni. Er det generelle regler for alt dyreliv?

Du vil ikke bokstavelig talt skremme tissen ut av dem.

For å svare på spørsmålet samlet de så mye data de kunne finne om utskillelse fra dyr som lever i vann, enten ferskvann eller hav – med andre ord alt som tisser i det globale bassenget.

Vanni sier det er ganske enkelt å samle inn disse dataene for et lite dyr. Du legger dyret i en beholder med vann, venter en gitt tid, og måler deretter hva det etterlot seg. Så lenge du ikke stresser dyret for mye i prosessen - du vil ikke bokstavelig talt skremme tissen ut av dem - vil du få en god ide om hva det skiller ut.

(Et ord om bæsj: Hos fisk, akkurat som hos pattedyr, kommer noen molekyler fra maten inn i blodet og frigjøres senere i urinen. Avfallsprodukter som går hele veien gjennom tarmen uten noen gang å bli absorbert blir til avføring. Ulike dyr håndterer avfallet sitt. strømmer forskjellig; fugler kombinerer for eksempel de to typene. Denne studien handler mer eller mindre om urin. Dyr som lever i vann slipper den ut hele tiden. Det er vanskeligere å studere avføring, sier Vanni, fordi – som hjemme vitenskapsmann kan ha observert - dyr slipper det ikke så forutsigbart.)

Vanni og McIntyre kontaktet forskere som hadde publisert studier om utskillelse av vannlevende dyr og ba om deres rådata. De endte opp med data fra rundt 100 kilder, totalt 10 534 observasjoner fra hele verden. Fisk utgjorde 36 prosent av observasjonene, og 7 prosent kom fra amfibier og krypdyr. De resterende 57 prosentene kom fra virvelløse dyr som insekter, krepsdyr, bløtdyr og ormer. (De fleste vannlevende pattedyr er for store til å enkelt studere på denne måten; ingenting i datasettet var mye større enn noen få pund.) Hver observasjon inkluderte et dyrs art, størrelse, habitat, vanntemperatur og posisjon i næringskjeden.

Med den informasjonen fant forskerne ut at de kunne komme ganske nær ved å forutsi et dyrs nitrogen- og fosforutskillelse, sier Vanni, uten egentlig å få det til å tisse i en bøtte.

Men det er langt fra det eneste spørsmålet forskere kan svare på med alle disse utskillelsesdataene. Har nært beslektede dyr utviklet lignende utskillelseshastigheter? Tisser den samme arten forskjellig i forskjellige miljøer? Å forstå hvordan hver skapning påvirker næringsstoffene i hjemmet kan hjelpe forskerne å forutsi effekten av fiske, som luker ut større dyr, eller klimaendringer, som forventes å krympe kroppsstørrelser. Det kan også hjelpe forskere med å håndtere skadedyrfisk som resirkulerer for mange næringsstoffer i vannet, og oppmuntrer til algeoppblomstring.

Vi ønsket å legge ut dataene slik at folk kunne bruke dem, og vi håper andre vil skrive artikler om dette, sier Vanni, som påpeker at det meste av forskningen hans ble finansiert av NSF. Han og McIntyre publiserte deres studere om å forutsi dyreutskillelse desember 2016 i Økologi. Hele datasettet er tilgjengelig som separat papir i samme journal, med alle som delte data oppført som medforfatter. Det er absolutt slik vitenskapen går, sier Vanni: forskere bygger store datasett og gjør dem tilgjengelige for andre.

Så mye innsats som han la ned på kvalitetskontroll for 10 000 poeng med tissedata, legger han til, det er ingenting sammenlignet med hva andre forskere genererer innen felt som genomikk. Det var bare veldig forfriskende å se hvor ivrige folk var etter å dele dataene sine, sier Vanni – resirkulering av sine egne næringsstoffer, som det var, inn i det vitenskapelige økosystemet.