Morfologi og fordeling af kridt og folia Tidspunktet for aflejring af kridt i forhold til udfældning af folia har længe været et stående spørgsmål i forbindelse med dannelse af kridtaflejringer. For toskallede dyr generelt er det velkendt, at forlængelse opnås ved tilførsel af nyt materiale i spiralretningen (dvs. til commissuralranden), og at skalfortykkelse sker ved tilførsel af karbonat til den indre skaloverflade, under (dvs. inde i) gammelt skalmateriale17. De kalkholdige aflejringer, der blev observeret i 3D-rekonstruktioner, blev fundet indvendigt og ventral i forhold til folia, og de fleste var fuldstændig forseglet inden for skallen af de omgivende folia. Dette gjaldt for kridt, der blev fundet i umbo, såvel som for kridtaflejringer, der blev dannet direkte under vækstbrud (Fig. 4,6), selv om det fortsat er uklart, om forkalkningen fortsætter i kamrene, efter at de er forseglet, hvilket tidligere er blevet antaget som hypotese23. Selv om det ikke er almindeligt, afslørede undersøgelsen af 3D-rekonstruktioner også tilstedeværelsen af kalkholdige aflejringer, som ikke var helt forseglet i skallen. Disse synes at være resultatet af en lille mængde kridt, der blev udfældet på folia ved commissuren, som ikke blev fuldstændig forseglet, da det næste lag af folia blev aflejret, hvilket efterlod en lille kile af kridt eksponeret mod skallens yderside (Fig. 5C). Placeringen af folia som ydre på kridt indikerer, at folia, og ikke kridt, er udfældet som det yderste skallag, der ligger under periostracum, og som følgelig giver strukturel støtte til skallen, som det er blevet bemærket i tidligere arbejde29. Desuden frembringer aflejringen af folia ydre træk, såsom kamme, vækstbrud og andre ændringer i vækstretningen, hvilket skaber fordybninger på den indre skaloverflade, som efterfølgende fyldes med kridt. Mønstret for kridtdannelse under vækstbrud og andre ydre træk bekræfter tidligere observationer af, at kridt fylder fordybninger på skallernes indre overflader18,20,24,26,27,30,31, men giver også en kontekst for, hvordan disse fordybninger dannes.
For østers repræsenterer vækstbrud en betydelig ændring i vækstretningen og er vigtige i forbindelse med kridtdannelse, fordi disse træk ofte er forbundet med kridtaflejringer. Derfor kan en mere fuldstændig forståelse af, hvordan vækstbrud dannes, bidrage til at belyse funktionen og timingen af kridtvæksten. På baggrund af observationerne vedrørende forholdet mellem kridt og folia er der tre mulige modeller for skalledannelse ved vækstbrud, som alle har forskellige implikationer for funktionen af kridt i østersskaller og også for kappens adfærd under skalledannelsen mere generelt (Fig. 8).
Model 1 Først lægger kappen periostracum (det yderste organiske lag af skallen), som efterfølges af aflejring af et tyndt lag folia direkte nedenunder, mod skallens indre. Dernæst skiller kappen sig fra den tidligere dannede skal og begynder uden at trække sig væsentligt tilbage at danne et lag af periostracum og folia i en skrå vinkel i forhold til det tidligere vækstplan, hvilket skaber en vækstpause. Denne nye geometri skaber en fordybning på den indre overflade af skallen, direkte under det sted, hvor det andet lag af periostracum og folia forgrenede sig fra det første lag. Denne fordybning er efterfølgende fyldt med kridt. Efterhånden som østersen fortsætter med at blive tykkere og udvide sin skal udadtil, forsegles denne kalkaflejring under vækstbruddet inde i skallen med et nyt lag folia. I model 1 skyldes vækstbruddet, at kappen løsner sig fra det oprindelige lag af periostracum, hvilket kan skyldes brud på periostracum ved commissuren eller en anden afbrydelse (Fig. 8: række 1).
Model 2 Først lægger kappen periostracum ned, hvilket efterfølges af aflejring af et tyndt lag folia direkte under det ydre organiske lag. Dernæst løsner kappen sig fra det i øjeblikket dannende lag af periostracum og trækker sig tilbage til et punkt langs den tidligere dannede skal. Derefter begynder kappen at danne et nyt lag af periostracum og folia, indad fra det tidligere lag, i en vinkel skråt i forhold til det tidligere voksende plan. Denne nye geometri skaber en fordybning på den indre overflade af skallen, direkte inden for det sted, hvor det andet lag af periostracum og folia forgrenede sig fra det første. Denne fordybning er efterfølgende fyldt med kridt. Efterhånden som østersen fortsætter med at blive tykkere og udvide sin skal udadtil, forsegles denne kalkaflejring under vækstbruddet inde i skallen af et nyt lag folia. I model 2 skyldes vækstbruddet også, at kappen løsner sig fra det oprindelige lag af periostracum, hvilket kan skyldes brud på periostracum ved kommissuren eller en anden miljømæssig afbrydelse. Dette scenarie adskiller sig fra model 1 med hensyn til kappens adfærd. I model 2 trækker kappen sig tilbage og opbygger nyt skalmateriale indad fra det tidligere vækstplan. I modsætning hertil trækker kappen sig i Model 1 ikke tilbage; den bevæger sig snarere mod det indre rum mellem ventilerne og udfælder det næste lag, mens den forbliver udstrakt (Fig. 8: række 2).
Model 3 Først lægger kappen periostracum, som efterfølges af aflejring af et tyndt lag af folia direkte under det ydre organiske lag. Dernæst udfælder kappen en lille kalkbunke, der strækker sig til den yderste udstrækning af den tidligere dyrkede skal. Mantelpladen løsner sig fra det i øjeblikket dannende lag af periostracum og trækker sig tilbage til et punkt langs den tidligere dannede skal. Derefter udfældes et nyt lag af periostracum og folia inde i den oprindelige kridhøj, og det strækker sig forbi denne kridtaflejring og efterlader således kridtet eksponeret udvendigt på skallen. Dette nye vækstbrud skaber også en fordybning på den indvendige skaloverflade, direkte under det punkt, hvor den første folia, umbo-enden af kridhøjen og det andet lag af folia og periostracum skærer hinanden. Dette rum fyldes efterfølgende med kridt, og efterhånden som østersen fortsætter med at blive tykkere og udvide sin skal udad, forsegles den kalkholdige aflejring under vækstbruddet inde i skallen. Her er dannelsen af vækstbruddet ikke drevet af adskillelsen af kappen fra det første lag af periostracum. I stedet er ændringen i vækstretningen et resultat af dannelsen af kalkhøjen, som retter den nye vækst i en vinkel skråt i forhold til det tidligere vækstplan. For de skaller, der er observeret i denne undersøgelse, er vækstbruddene ikke forbundet med kalkholdige aflejringer (dvs. den indledende kridhøj, der er beskrevet her), der er eksponeret for skallens yderside, som i model 3. Derfor kan vi udelukke Model 3 som en forklaring på vækstbrud og ændringen i skallens vækstretning umiddelbart efter et vækstbrud (Fig. 8: række 3).
Model 1 og 2 er vanskeligere at skelne på baggrund af skallens morfologi alene, fordi de som beskrevet resulterer i det samme eller meget lignende sæt af træk, og de største forskelle mellem disse to modeller vedrører kappens adfærd under dannelsen af vækstbrud. Andre beviser kan dog bruges til at finde ud af, hvilken model der er mest sandsynlig for at frembringe de observerede skaltræk. I model 1 trækker kappen sig ikke tilbage, men bevæger sig i stedet væk fra det tidligere vækstplan ved at dreje væk fra den gamle skal. Derfor bør det nye lag af periostracum og folia være af samme længde som de oprindelige lag, fordi kappen er forblevet fuldt udstrakt. Hvis kappen derimod trækker sig tilbage (model 2) og opbygger det andet lag periostracum udad fra det gamle skalmateriale, vil de nyere lag være kortere (dvs. ende tættere på umbo end det første lag folia), indtil der er sket tilstrækkelig vækst til at udvide de nye folia ud over det gamle skalmateriale. Dette andet mønster er blevet observeret i tværsnittet i fig. 1D. Derfor er model 2, som omfatter inddragelse af kappen, den mest sandsynlige repræsentation af, hvordan vækstbrud dannes, og hvordan kappen opfører sig i denne sammenhæng. Desuden stemmer model 2 godt overens med tidligere arbejde, hvor man direkte har observeret, at østersmanglerne trækker sig sammen under skalledannelse og cementering32. I et eksperiment, hvor skallen på venstre klap af en østers blev fjernet, begyndte mantlen efterfølgende at danne et nyt lag periostracum på gammelt skallemateriale, dorsalt for kommissuren (32, Fig. 7B). Dette illustrerer, at kappen trækker sig tilbage for at danne nyt periostracum og ny skal udad fra gammelt skalmateriale i overensstemmelse med model 2. Yderligere observationsarbejde, som det, der er udført af Yamaguchi32 , kombineret med omhyggelige målinger for at fastslå, hvor langt tilbage kappen trækker sig tilbage under dannelsen af vækstbrud, ville give definitive beviser til støtte for Model 1 eller Model 2.
Kalkede aflejringer og cementering Der blev observeret omfattende kalkede aflejringer på steder, hvor skallerne igen satte sig fast til et substrat, som f.eks. hvor østersen cementerede sig til andre individer eller til netmateriale i buret (Fig. 2L, 7). For østers, der gencederede sig på burmateriale, var periostracum det yderste lag, hvilket indikerer, at det blev lagt ned først for at tilpasse sig den uregelmæssige overflade. Lignende observationer blev også gjort af Yamaguchi32 , som også foreslog, at kappen er en aktiv deltager i skallens cementering ved at presse nyligt dannet periostracum ind i substratet og derved fremme fasthæftningen. Derfor er kridtaflejringer involveret i cementering i det mindste i det omfang, at kridt gør det muligt for østersen at tilpasse sig et ujævnt substrat og samtidig opretholde et gunstigt indre rum.
Interessant nok registrerede Harper33 tilstedeværelsen af en kridtaflejring uden på en M. gigas skal, mellem periostracum og substratet. Hvis tilstedeværelsen af kridt mellem skallen og substratet er en almindelig forekomst, så ville dette indikere, at kridt spiller en mere central rolle i cementeringen end blot at give evnen til at tilpasse sig et ujævnt substrat. I den foreliggende undersøgelse blev tre par østers, der var blevet sammenføjet med hinanden, snittet og undersøgt for disse kridholdige aflejringer uden for periostracaen (fig. 3). Der blev imidlertid ikke fundet nogen. Selv om dette kan tyde på, at der er behov for en større stikprøve for at undersøge dette fænomen, foreslår vi, at de eksterne kridtaflejringer som dem, Harper33 fandt, var uregelmæssige. Dette tyder på, at kridt generelt ikke anvendes direkte til fastgørelse af østers. Men hvordan blev det kridt, som Harper33 observerede, placeret mellem periostracum og substratet?
Mens kappens presning af periostracum mod substratet kan være en komponent i cementeringsprocessen for M. gigas32 , spiller et organisk-organisk klæbemiddel produceret af kappen en central rolle i fastgørelsen af østers til substratet. Harper33 opstillede den hypotese, at den organiske del af cementet er i stand til at bevæge sig gennem det permeable periostracum for at fylde rummet mellem dette lag og substratet og derved fastgøre østersen. Der er yderligere beviser for, at organiske stoffer, der udskilles fra kappen, spiller en central rolle i bestemmelsen af krystalmorfologien i bløddyrskaller34,35,36,37,38,39. Hvis de organiske forstadier til kalkagtig calcit, der er udskilt fra kappen, utilsigtet er sluppet ud gennem det porøse periostracum, kan det forklare tilstedeværelsen af kalk i et rum, der normalt ville være optaget af cement33. Selv om dette stadig er en spekulativ hypotese, vil yderligere arbejde, der karakteriserer de organiske bestanddele i skallagene og tager fat på disse organiske stoffers evne til at mobilisere sig gennem periostracum, hjælpe med at løse disse spørgsmål.
Funktionel økologi af kridt De data, der er præsenteret her, viser, at kridt er forbundet med morfologisk variabilitet hos M. gigas og er nyttigt til cementering, fordi det gør det muligt for dyret at tilpasse sig et uregelmæssigt substrat og samtidig opretholde et gunstigt internt rum. Selv om mange andre toskallede dyr er i stand til at opnå en cementerende livsstil uden brug af kridt, giver den høje porøsitet af kridt en skalstruktur, der er meget mindre tæt end de omkringliggende folier19,40. Desuden er kalkdannelse forbundet med hurtige vækstrater og meget store, tykke skaller10,23. Dette tyder på, at kridt, ud over at være nyttigt til cementering og til at rumme morfologisk plasticitet, muliggør hurtig skalvækst ved at fungere som et relativt billigt byggemateriale under skalopbygningen. Fremtidigt arbejde, hvor man sammenligner styrken eller holdbarheden af cementeringen i østers, der producerer kridt, med østers og andre cementerende toskallede dyr, der ikke gør det (f.eks. Chamids), vil give yderligere indsigt i de afvejninger, der er forbundet med at bruge dette materiale til at hjælpe cementeringen. Endelig, selv om nyere arbejde tyder på, at folia og kridt udfældes synkront20,41 , er der stadig åbne spørgsmål vedrørende tidspunktet for aflejring af folia versus kridt i skallen. Yderligere eksperimenter med anvendelse af både markeringsteknikker (f.eks. calcein) og stabil isotopgeokemi ville hjælpe med at bestemme det tidsmæssige forhold mellem kridt og folia, især i forhold til dannelsen af vækstbrud og andre træk, der er diskuteret her.