Сбор паразитов морских гнатиидных изоподовых рыб с помощью световых ловушек
Summary
Мы представляем метод сбора паразитов морских гнатиидных изоподовых рыб с использованием световых ловушек, размещенных на полевых участках, с помощью дайвинга с задержкой дыхания или подводного плавания.
Abstract
Представлен способ сбора паразитов морских гнатиидных изоподовых рыб с использованием световых ловушек. Изоподы Gnathiid представляют собой основную группу паразитов морских рыб, которые питаются кровью и жидкостью рыб-хозяев, в основном ночью. Подобно клещам и комарам на суше, они лишь временно общаются со своим хозяином и проводят большую часть своей жизни в бентосе. Учитывая их высокую мобильность и преходящую и преимущественно ночную связь с хозяевами, их нелегко собрать, захватив свободноживущих хозяев. Однако они охотно притягиваются к подводным источникам света, создавая возможность собирать их в световые ловушки. Здесь описана конструкция и отдельные этапы, связанные с развертыванием и обработкой специально адаптированных световых ловушек для сбора свободноживущих стадий изопод гнатиид. Представлены и обсуждены результаты отбора проб и возможные модификации базового протокола для различных потребностей в отборе проб.
Introduction
Паразитические ракообразные играют важную роль в экологии и истории жизни рифовых рыб. Биомасса и энергия, которые они отбирают у своих хозяев, значительны и влияют на поведение, физиологию и выживаемость1. Ракообразные изоподы Gnathiid представляют собой наиболее заметную группу паразитов рыб в тропических и субтропических рифовых системах, где они многочисленны и разнообразны2,3 и являются основным продуктом питания более чистящих рыб 4,5. Гнатииды обычно имеют размер 1-3 мм. У них необычные истории жизни, в которых только три ювенильные стадии питаются кровью и биологическими жидкостями рыб 6,7. Они наиболее активны ночью 8,9, и, хотя зрение, по-видимому, играет некоторую роль, поиск хозяина 10 в значительной степени зависит от обонятельных сигналов, чтобы найти хозяев11,12. Каждая из трех стадий кормления молоди питается одной рыбой-хозяином, при этом каждый корм отделен фазой линьки. После окончательного кормления личинки третьей стадии превращаются в некормящихся взрослых особей, которые размножаются, а затем погибают. Учитывая, что кормление требует лишь кратковременной связи с хозяином, в то время как каждый интервал между кормлениями длится несколько дней, гнатииды проводят большую часть своей жизни свободноживущими в бентосе.
Гнатииды влияют на хозяев несколькими способами1. Помимо своей роли в качестве движущей силы взаимодействия между более чистыми рыбами и клиентами 13,14,15, гнатииды могут повышать уровень кортизола и снижать гематокрит у взрослых рыб-хозяев16 и в больших количествах могут даже вызывать смерть 17. Для молоди рыб даже один гнатиид может быть фатальным18,19,20, и даже если рыба выживет, ее способность конкурировать за пространство и убегать от хищников будет поставлена под угрозу 20,21,22. Избегание гнатиид может даже представлять собой одно из преимуществ ночной миграции у некоторых рифовых рыб23.
В дополнение к более чистым рыбам, популяции гнатиид могут подвергаться воздействию других микроплотоядных рыб24, а также кораллов25,26. Потепление океана и связанная с этим потеря живых кораллов, по-видимому, оказывают противоположное воздействие на гнатииды27,28,29.
Учитывая их очевидную экологическую значимость и вероятное влияние антропогенных изменений окружающей среды на их популяции, существуют веские причины для включения их в экологические исследования коралловых рифов. Однако их уникальная история жизни и небольшое количество исследователей, которые их изучают, создают барьер для разработки, внедрения и распространения надежных, воспроизводимых методов отбора проб для их сбора для исследований.
Световые ловушки издавна использовались для сбора мелких морских организмов в ночное время30,31. Они используют и основаны на том факте, что многие ночные активные организмы, в том числе членистоногие, привлекаются к свету. Традиционно они использовались для сбора планктонных организмов в толщеводы 30. Тем не менее, основные принципы могут быть применены к сбору свободно плавающих организмов, которые активны вблизи бентоса. Здесь мы представляем метод легкой ловли, адаптированный для сбора свободноживущих стадий изопод гнатиид вблизи дна океана в отдаленных условиях коралловых рифов, таких как Филиппины. Для сбора в отдаленных районах эти световые ловушки (рис. 1) обладают некоторыми преимуществами по сравнению с другими методами, разработанными для сбора этих организмов32. Они очень портативны и долговечны, требуют всего трех частей, которые легко доступны и недороги. Они также имеют отрицательную плавучесть, так как при развертывании они полностью заполнены морской водой. Поскольку они зависят от света для привлечения, они эффективны только ночью для сбора ночных активных видов. Они также привлекают больше, чем целевые виды, что требует сортировки образцов под препарирующим прицелом для получения целевых организмов. До сих пор наша команда и сотрудники использовали три метода для сбора гнатиид в системах коралловых рифов по всему миру32. К ним относятся ловушки для эмерджентности, ловушки с живой рыбой и легкие ловушки, каждая из которых имеет свои преимущества и ограничения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Традиционные световые ловушки, такие как те, которые используются для сбора личинок рыб, имеют большие размеры и подвешены в толщеводы 34. Напротив, описанные здесь световые ловушки невелики и развернуты на морском дне. Эти ловушки легко транспортируются и быстро развертыв?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Финансирование было предоставлено Национальным научным фондом США (NSF OCE 2023420 и DEB 2231250, P. Sikkel PI). Мы благодарим муниципалитет города Думагете, Восточный Негрос, Филиппины, за разрешение провести это исследование. Мы также благодарим многих добровольцев за их помощь на местах, а также сотрудников и наших коллег из Института экологических и морских наук Университета Силлимана за их поддержку.
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).
