Titelaufnahme

Titel
Geometric morphometric analysis of adaptation to the pond environment in "Tropheus moorii" / Michael Wunder
Verfasser/ VerfasserinWunder, Michael
Begutachter / BegutachterinSturmbauer, Christian
ErschienenGraz, 2016
Umfang46 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (GND)Tanganjikasee / Tropheus / Morphologie <Biologie>
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-103337 Persistent Identifier (URN)
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Geometric morphometric analysis of adaptation to the pond environment in "Tropheus moorii" [2.15 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Entlang der Felsküsten des Tanganjikasees gibt es um die 120 verschiedenen Populationen von Buntbarschen der Gattung Tropheus. Diese räumlich getrennten Populationen mit analoger Nahrungsspezialisierung und Einnischung stellen ein ideales Modellsystem für das Studium von mikro-evolutionären Prozessen dar. Um Einsicht in die morphologischen Veränderungen der Fische zu bekommen wurden seit 2005 Kreuzungsexperimente in einem standardisierten Teichhabitat mit vier Teichen durchgeführt. Ein Teich wurde mit Fischen von Tropheus moorii ‘Nakaku, ein zweiter mit Tropheus moorii ‘Mbita und in den verbleibenden zwei Teichen wurden Hybriden gezüchtet. Um Rückkreuzungen zu verhindern wurden die adulten Fische jedes Jahr entfernt und die Jungfische der jeweils nächsten Generation weitergezogen. Mit Hilfe von geometrisch morphometrischen Methoden (GM) wurden die Fische gescannt und digitalisiert um Informationen über die Gestalt und Körperproportionen zu erhalten. Insgesamt wurden 583 Individuen aus zwei Populationen und deren Hybriden aus drei Generationen für GM Analysen verwendet. Die Ergebnisse der Hauptkomponentenanalyse von Gestaltunterschieden zeigten, dass sich Fische aus der zweiten und dritten Generation mehr ähnelten in Relation zu den Fischen der ersten Generation. Die Deformationsgitter-Analyse zeigte, dass die meiste morphologische Variation in der Kopfregion auftrat, was auf eine Anpassung an die Nahrungsaufnahme im Teichlebensraum hindeutet. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Morphologie der Kopfregionen von T. moorii ein phänotypisch plastisches Merkmal darstellt, welches sich zusätzlich durch natürliche bzw. künstliche Selektion rasch an veränderte Umweltbedingungen anpassen kann. Basierend auf dieser Beobachtung schlussfolgern wir, dass die Fähigkeit zur extrem raschen phänotypischen Anpassungen von ökologisch relevanten Merkmalen wesentlich zur spektakulären adaptiven Radiation der ostafrikanischen Buntbarsche beigetragen haben könnte.

Zusammenfassung (Englisch)

Lake Tanganyikas rocky shoreline is populated by 120 distinct populations of the Cichlid fish species from the genus Tropheus, which represent an ideal system to study evolutionary processes. To gain insight into adaptive morphological changes, pond-breeding experiments with a standardized set-up were carried out starting in 2005. Altogether four ponds were stocked, one containing T. moorii ‘Nakaku, one with T. moorii ‘Mbita and two ponds to produce hybrids in both sex-constellations. To prevent backcrossing, the adult fish were removed after each year, so that three generations of pond-offspring were produced. Fish were allowed to interact, compete and mate freely under standardized rearing conditions. To assess the overall morphology of the pond-bred individuals, fish were anesthetized and scanned with a flatbed scanner to obtain digital images for further analysis. Geometric morphometric methods were used to digitize those images and compare the shape of the fish. In total 583 individuals from two populations and their hybrids over three generations were used for geometric morphometric analysis. Results from Principal Component Analysis of shape variation showed that fish from F2 and F3 were more similar to each other than they were to the F1 fish. Also, as expected, the two cohorts of hybrid progeny obtained from the two sex-constellations of the parents were more similar to each other than to the pure pond-offspring from ‘Mbita and ‘Nakaku. Interestingly, the deformation grid analysis showed that most morphological variation occurred in the head region, suggestive of trophic adaptation. Our results suggest that head morphology in T. moorii morphs is a phenotypically plastic trait that can facilitate rapid adaptation to environmental change. Based on our results we postulate that to the ability for extremely rapid morphological change in ecologically relevant traits might have contributed to the spectacular adaptive radiation of East African cichlids.