איסוף טפילי דגים איזופודים ימיים עם מלכודות אור
Summary
אנו מציגים שיטה לאיסוף טפילי דגים איזופודים ימיים באמצעות מלכודות אור המוצבות באתרי שדה באמצעות צלילה עוצרת נשימה או צלילה.
Abstract
מוצגת שיטה לאיסוף טפילי דגים איזופודים ימיים באמצעות מלכודות אור. איזופודים גנתידים הם קבוצה עיקרית של טפילי דגים ימיים הניזונים מדם ונוזלים מדגים פונדקאים, בעיקר בלילה. כמו קרציות ויתושים על היבשה, הם מתקשרים רק באופן זמני עם הפונדקאי שלהם ומבלים את רוב חייהם החופשיים בבנטוס. בהתחשב בניידות הגבוהה שלהם ובקשר הארעי והלילי בעיקר שלהם עם המארחים, לא ניתן לאסוף אותם בקלות על ידי לכידת מארחים חופשיים. עם זאת, הם נמשכים בקלות למקורות אור מתחת למים, מה שיוצר את ההזדמנות לאסוף אותם במלכודות אור. כאן מתוארים התכנון והצעדים האישיים הכרוכים בפריסה ועיבוד של מלכודות אור מותאמות במיוחד לאיסוף שלבי חיים חופשיים של איזופודים גנתיאידים. תוצאות הדגימה ושינויים אפשריים של הפרוטוקול הבסיסי למגוון צרכי דגימה שונים מוצגים ונדונים.
Introduction
סרטנים טפיליים חשובים באקולוגיה ובתולדות החיים של דגי שונית. הביומסה והאנרגיה שהם מוציאים מהפונדקאים שלהם הם ניכרים ומשפיעים על התנהגות, פיזיולוגיה והישרדות1. סרטנים איזופודים גנתידים מייצגים את הקבוצה הבולטת ביותר של טפילי דגים במערכות שוניות טרופיות וסובטרופיות, שם הם נפוצים ומגוונים2,3 והם פריט המזון העיקרי של דגים נקיים 4,5. גודל הגנתיאידים הוא בדרך כלל 1-3 מ”מ. יש להם תולדות חיים יוצאות דופן שבהן רק שלושת שלבי הנעורים ניזונים מהדם ומנוזלי הגוף של דגים 6,7. הם פעילים ביותר בלילה 8,9, ובעוד שנראה כי הראייה משחקת תפקיד כלשהו, מציאת פונדקאי 10 מסתמכת במידה רבה על רמזי ריח כדי למצוא מארחים11,12. כל אחד משלושת שלבי ההאכלה הצעירים ניזון מדג פונדקאי יחיד, כאשר כל מזון מופרד בשלב ההתכה. לאחר ההזנה הסופית, הזחלים בשלב השלישי עוברים מטמורפוזה למבוגרים שאינם ניזונים, אשר מתרבים ואז מתים. בהתחשב בכך שהאכלה דורשת קשר קצר בלבד עם הפונדקאי, בעוד שכל מרווח בין האכלות נמשך ימים, הגנתיאידים מבלים את רוב חייהם החופשיים בבנטוס.
Gnathiids להשפיע על המארחים במספר דרכים1. מלבד תפקידם כמניעים של אינטראקציות בין דגים נקיים יותר לבין לקוחות 13,14,15, גנאתיאידים יכולים להעלות את רמות הקורטיזול ולהפחית את המטוקריט בדגים בוגריםפונדקאים 16 ובמספרים גבוהים, יכול אפילו לגרום למוות 17. עבור דגים צעירים, אפילו גנתיאיד בודד יכול להיות קטלני18,19,20, וגם אם הדג שורד, יכולתו להתחרות על מקום ולברוח מטורפים נפגעת20,21,22. הימנעות מכרסמים עשויה אף להוות את אחד היתרונות של נדידה לילית אצל חלק מדגי השונית23 .
בנוסף לדגים נקיים יותר, אוכלוסיות מכרסמים יכולות להיות מושפעות מדגים טורפים זעירים אחרים24, כמו גם אלמוגים25,26. נראה כי להתחממות האוקיינוס ולאובדן הנלווה של אלמוגים חיים יש השפעות מנוגדות על גנתיאידים27,28,29.
בהתחשב בחשיבותם האקולוגית הברורה ובהשפעה הצפויה של שינויים סביבתיים אנתרופוגניים על אוכלוסיותיהם, יש סיבות משכנעות לכלול אותם במחקרים אקולוגיים של שוניות אלמוגים. עם זאת, היסטוריית החיים הייחודית שלהם והמספר הקטן של החוקרים החוקרים אותם יוצרים מחסום לפיתוח, יישום והפצה של שיטות דגימה אמינות הניתנות לשחזור כדי לאסוף אותם למחקר.
מלכודות אור שימשו זה מכבר לאיסוף אורגניזמים ימיים קטנים בלילה30,31. הם מנצלים ומבוססים על העובדה שאורגניזמים פעילים ליליים רבים, כולל פרוקי רגליים, נמשכים לאור. באופן מסורתי הם שימשו לאיסוף אורגניזמים פלנקטוניים בעמודת המים30. עם זאת, ניתן ליישם את העקרונות הבסיסיים לאיסוף אורגניזמים השוחים בחופשיות הפעילים ליד הבנתוס. כאן אנו מציגים שיטת לכידת אור המותאמת לאיסוף שלבי חיים חופשיים של איזופודים גנתידים ליד קרקעית האוקיינוס בסביבות שוניות אלמוגים מרוחקות כמו הפיליפינים. עבור איסוף באזורים מרוחקים, מלכודות האור האלה (איור 1) מציעות כמה יתרונות על פני שיטות אחרות שפותחו לאיסוף האורגניזמים האלה32. הם ניידים ועמידים מאוד, דורשים רק שלושה חלקים, אשר ניתן להשיג בקלות וזול. הם גם צפים באופן שלילי, שכן כאשר הם פרוסים, הם מלאים לחלוטין במי ים. מכיוון שהם תלויים באור למשיכה, הם יעילים רק בלילה לאיסוף מינים פעילים ליליים. הם גם מושכים יותר ממיני היעד, מה שדורש מיון של הדגימות תחת טווח ניתוח כדי להשיג את אורגניזמים המטרה. שלוש שיטות שימשו עד כה את הצוות שלנו ואת משתפי הפעולה שלנו כדי לאסוף גנאתידים במערכות שוניות אלמוגים ברחבי העולם32. אלה כוללים מלכודות הופעה, מלכודות פיתיון דגים חיים, ומלכודות אור, כל אחת עם יתרונות ומגבלות.
Protocol
Representative Results
Discussion
מלכודות אור מסורתיות, כגון אלה המשמשות לאיסוף דגי הזחל, הן גדולות ומרותות בעמודמים 34. לעומת זאת, מלכודות האור המתוארות כאן קטנות ופרושות על קרקעית הים. מלכודות אלה ניתנות להובלה בקלות ולפריסה מהירה. ניתן למקם אותם על ידי עצירת נשימה (צלילה חופשית) באתרים רדודים (כמו במחקר זה) או…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המימון ניתן על ידי הקרן הלאומית למדע של ארה”ב (NSF OCE 2023420 ו- DEB 2231250, P. Sikkel PI). אנו מודים לעיריית העיר דומגואטה, נגרוס אוריינטל, הפיליפינים, על הרשות לערוך מחקר זה. אנו מודים גם למתנדבים הרבים על עזרתם בשטח ולצוות ולעמיתינו במכון האוניברסיטאי סילימן למדעי הסביבה והים על תמיכתם.
Materials
| Buckets, small sample containers | hardware store | ||
| Funnels | Supplier No. 2209-03 | Funnels: AMERICAN SCIENTIFIC LLC SE - 75 mm (3”) | https://us.vwr.com/store/product/8884369/plastic-funnels |
| Main body of light traps (made from commercially available PVC sanitarty pipes) | (SKU 145640) | Alasco Sanitary uPVC Pipes Series 1000 107mm/4' | https://alascopvcpipes.com/product/alasco-standard-sanitary-upvc-pipe-series-1000/. This brand can be found in the Philippines. Other simular brands can also be used |
| Modeling clay | Can be found in art suppliy and childreans toy stores | To seal the funnel after retreival | |
| Plankton mesh (50-100 µm) | any reputable brand and source | https://www.adkinstruments.in/products/plankton-nets-in-various-mesh-size-1633936883 | |
| Screw on lids for the light trap | Alasco Sanitary Clean-Out 4" | https://alascopvcpipes.com/product/alasco-standard-sanitary-upvc-clean-out/. This brand can be found in the Philippines. Other simular brands can also be used | |
| Scuba/snorkel equipment | any reputable brand and source | ||
| Stereo-microscopes | Scientific suppliers | ||
| Underwater touches | Princeton Tec Ecoflare or Fantasea Nanospotter 6023 |
References
- Sikkel, P. C., Welicky, R. L. The ecological significance of parasitic crustaceans. Parasitic Crustacea. 17 (17), 421-477 (2019).
- Svavarsson, J., Bruce, N. L. New gnathiid isopod crustaceans (Cymothoida) from Heron Island and Wistari Reef, southern Great Barrier Reef. Zootaxa. 4609 (1), 4609 (2019).
- Shodipo, M. O., Sikkel, P. C., Smit, N. J., Hadfield, K. A. First record and molecular characterisation of two Gnathia species (Crustacea, Isopoda, Gnathiidae) from Philippine coral reefs, including a summary of all Central-Indo Pacific Gnathia species. International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife. 14, 355-367 (2021).
- Losey, G. S. Cleaning symbiosis in Puerto Rico with comparison to the tropical Pacific. 4 (4), 960-970 (1974).
- Grutter, A. S., et al. Parasite infestation increases on coral reefs without cleaner fish. Coral Reefs. 37, 15-24 (2018).
- Smit, N. J., Davies, A. J. The curious life-style of the parasitic stages of gnathiid isopods. Advances in Parasitology. 58. , 289-391 (2004).
- Tanaka, K. Life history of gnathiid isopods-current knowledge and future directions. Plankton and Benthos Research. 2 (1), 1-11 (2007).
- Sikkel, P. C., Schaumburg, C. S., Mathenia, J. K. Diel infestation dynamics of gnathiid isopod larvae parasitic on Caribbean reef fish. Coral Reefs. 25, 683-689 (2006).
- Santos, T. R. N., Sikkel, P. C. Habitat associations of fish-parasitic gnathiid isopods in a shallow reef system in the central Philippines. Marine Biodiversity. 4, 83-96 (2019).
- Nagel, L. The role of vision in host-finding behaviour of the ectoparasite Gnathia falcipenis (Crustacea). Isopoda). Marine and Freshwater Behaviour and Physiology. 42 (1), 31-42 (2009).
- Sikkel, P. C., Sears, W. T., Weldon, B., Tuttle, B. C. An experimental field test of host-finding mechanisms in a Caribbean gnathiid isopod. Marine Biology. 158, 1075-1083 (2011).
- Vondriska, C., Dixson, D. L., Packard, A. J., Sikkel, P. C. Differentially susceptible host fishes exhibit similar chemo-attractiveness to a common coral reef ectoparasite. Symbiosis. 81 (3), 247-253 (2020).
- Grutter, A. S. Parasite infection rather than tactile stimulation is the proximate cause of cleaning behaviour in reef fish. Proceedings of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 268 (1474), 1361-1365 (2001).
- Sikkel, P. C., Cheney, K. L., Côté, I. M. In situ evidence for ectoparasites as a proximate cause of cleaning interactions in reef fish. Animal Behaviour. 68 (2), 241-247 (2004).
- Sikkel, P. C., Herzlieb, S. E., Kramer, D. L. Compensatory cleaner-seeking behavior following spawning in female yellowtail damselfish. Marine Ecology Progress Series. , 1-11 (2005).
- Triki, Z., Grutter, A. S., Bshary, R., Ros, A. F. Effects of short-term exposure to ectoparasites on fish cortisol and hematocrit levels. Marine Biology. 163, 1-6 (2016).
- Hayes, P. M., Smit, N. J., Grutter, A. S., Davies, A. J. Unexpected response of a captive blackeye thicklip, Hemigymnus melapterus (Bloch), from Lizard Island, Australia, exposed to juvenile isopods Gnathia aureamaculosa Ferreira & Smit. Journal of Fish Diseases. 34 (7), 563-566 (2011).
- Grutter, A. S., Pickering, J. L., McCallum, H., McCormick, M. I. Impact of micropredatory gnathiid isopods on young coral reef fishes. Coral Reefs. 27 (3), 655-661 (2008).
- Artim, J. M., Sellers, J. C., Sikkel, P. C. Micropredation by gnathiid isopods on settlement-stage reef fish in the eastern Caribbean Sea. Bulletin of Marine Science. 91 (4), 479-487 (2015).
- Sellers, J. C., Holstein, D. M., Botha, T. L., Sikkel, P. C. Lethal and sublethal impacts of a micropredator on post-settlement Caribbean reef fishes. Oecologia. 189, 293-305 (2019).
- Allan, B. J., et al. Parasite infection directly impacts escape response and stress levels in fish. Journal of Experimental Biology. 223 (16), (2020).
- Spitzer, C. A., Anderson, T. W., Sikkel, P. C. Habitat associations and impacts on a juvenile fish host by a temperate gnathiid isopod. International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife. 17, 65-73 (2022).
- Sikkel, P. C., et al. Nocturnal migration reduces exposure to micropredation in a coral reef fish. Bulletin of Marine Science. 93 (2), 475-489 (2017).
- Artim, J. M., Hook, A., Grippo, R. S., Sikkel, P. C. Predation on parasitic gnathiid isopods on coral reefs: a comparison of Caribbean cleaning gobies with non-cleaning microcarnivores. Coral Reefs. 36, 1213-1223 (2017).
- Artim, J. M., Sikkel, P. C. Live coral repels a common reef fish ectoparasite. Coral Reefs. 32, 487-494 (2013).
- Paula, J. R., et al. The role of corals on the abundance of a fish ectoparasite in the Great Barrier Reef. Coral Reefs. 40, 535-542 (2021).
- Sikkel, P. C., et al. Changes in abundance of fish-parasitic gnathiid isopods associated with warm-water bleaching events on the northern Great Barrier Reef. Coral Reefs. 38 (4), 721-730 (2019).
- Shodipo, M. O., Duong, B., Graba-Landry, A., Grutter, A. S., Sikkel, P. C. Effect of acute seawater temperature increase on the survival of a fish ectoparasite. In Oceans. 1 (4), (2020).
- Artim, J. M., Nicholson, M. D., Hendrick, G. C., Brandt, M., Smith, T. B., Sikkel, P. C. Abundance of a cryptic generalist parasite reflects degradation of an ecosystem. Ecosphere. 11 (10), (2020).
- Richardson, A. J., et al. Using continuous plankton recorder data. Progress in Oceanography. 68 (1), 27-74 (2006).
- McLeod, L. E., Costello, M. J. Light traps for sampling marine biodiversity. Helgoland Marine Research. 71 (1), 1-8 (2017).
- Artim, J. M., Sikkel, P. C. Comparison of sampling methodologies and estimation of population parameters for a temporary fish ectoparasite. International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife. 5 (2), 145-157 (2016).
- Pagán, J. A., Veríssimo, A., Sikkel, P. C., Xavier, R. Hurricane-induced disturbance increases genetic diversity and population admixture of the direct-brooding isopod, Gnathia marleyi. Scientific reports. 10 (1), (2020).
- Doherty, P. J. Light-traps: selective but useful devices for quantifying the distributions and abundances of larval fishes. Bulletin of Marine Science. 41, 423-431 (1987).
- Jones, C. M., Nagel, L., Hughes, G. L., Cribb, T. H., Grutter, A. S. Host specificity of two species of Gnathia (Isopoda) determined by DNA sequencing blood meals. International Journal for Parasitology. 37 (8-9), 927-935 (2007).
- Hendrick, G. C., Dolan, M. C., McKay, T., Sikkel, P. C. Host DNA integrity within blood meals of hematophagous larval gnathiid isopods (Crustacea). Isopoda, Gnathiidae). Parasites & Vectors. 12 (1), 1-9 (2019).
