Het verzamelen van mariene gnathiid isopode visparasieten met lichtvallen
Summary
We presenteren een methode om mariene gnathiid isopod visparasieten te verzamelen met behulp van lichtvallen geplaatst op veldlocaties via breath-hold duiken of duiken.
Abstract
Een methode om mariene gnathiid isopod visparasieten te verzamelen met behulp van lichtvallen wordt gepresenteerd. Gnathiid isopoden zijn een belangrijke groep zeevisparasieten die zich voeden met bloed en vocht van gastheervissen, meestal ‘s nachts. Net als teken en muggen op het land, associëren ze zich slechts tijdelijk met hun gastheer en brengen ze het grootste deel van hun leven vrij leven door in de benthos. Gezien hun hoge mobiliteit en voorbijgaande en overwegend nachtelijke associatie met gastheren, kunnen ze niet gemakkelijk worden verzameld door vrijlevende gastheren te vangen. Ze worden echter gemakkelijk aangetrokken door onderwaterlichtbronnen, waardoor ze de mogelijkheid krijgen om ze in lichtvallen te verzamelen. Hier worden het ontwerp en de afzonderlijke stappen geschetst die betrokken zijn bij de inzet en verwerking van speciaal aangepaste lichtvallen voor het verzamelen van vrijlevende stadia van gnathiide isopoden. Monsterresultaten en mogelijke wijzigingen van het basisprotocol voor een verscheidenheid aan verschillende bemonsteringsbehoeften worden gepresenteerd en besproken.
Introduction
Parasitaire schaaldieren zijn belangrijk in de ecologie en levensgeschiedenis van rifvissen. De biomassa en energie die ze van hun gastheren verwijderen zijn aanzienlijk en beïnvloeden gedrag, fysiologie en overleving1. Gnathiid isopod schaaldieren vertegenwoordigen de meest prominente groep visparasieten in tropische en subtropische rifsystemen, waar ze zowel overvloedig als divers zijn 2,3 en het primaire voedselproduct zijn van schonere vissen 4,5. Gnathiiden zijn over het algemeen 1-3 mm groot. Ze hebben ongewone levensgeschiedenissen waarin alleen de drie juveniele stadia zich voeden met het bloed en lichaamsvloeistoffen van vissen 6,7. Ze zijn het meest actief ‘s nachts8,9, en hoewel het gezichtsvermogen een rol lijkt te spelen, is het vinden van gastheer 10 sterk afhankelijk van olfactorische signalen om gastheren11,12 te vinden. Elk van de drie juveniele voedingsstadia voedt zich met een enkele gastheervis, waarbij elk voer wordt gescheiden door een ruifase. Na de laatste voeding metamorfoseren larven in het derde stadium tot niet-voedende volwassenen, die zich voortplanten en vervolgens sterven. Gezien het feit dat voeding slechts een korte associatie met de gastheer vereist, terwijl elk intervoedingsinterval dagen duurt, brengen gnathiiden het grootste deel van hun leven vrij leven door in de benthos.
Gnathiids beïnvloeden gastheren op meerdere manieren1. Afgezien van hun rol als aanjagers van interacties tussen schonere vissen en klanten 13,14,15, kunnen gnathiiden de cortisolspiegel verhogen en hematocriet verlagen bij volwassen visgastheren 16 en in grote aantallen zelfs de dood veroorzaken 17. Voor jonge vissen kan zelfs een enkele gnathiid dodelijk zijn18,19,20, en zelfs als de vis overleeft, is zijn vermogen om te concurreren om ruimte en te ontsnappen aan roofdieren aangetast20,21,22. Het vermijden van gnathiïden kan zelfs een van de voordelen zijn van nachtelijke migratie bij sommige rifvissen23.
Naast schonere vissen kunnen gnathiidpopulaties worden beïnvloed door andere micro-vleesetende vissen24, evenals koralen25,26. De opwarming van de oceaan en het daarmee gepaard gaande verlies van levende koralen lijken tegengestelde effecten te hebben op gnathiiden27,28,29.
Gezien hun duidelijke ecologische belang en de waarschijnlijke invloed van antropogene milieuveranderingen op hun populaties, zijn er dwingende redenen om ze op te nemen in ecologische studies van koraalriffen. Hun unieke levensgeschiedenis en het kleine aantal onderzoekers dat ze bestudeert, vormen echter een barrière voor de ontwikkeling, implementatie en verspreiding van betrouwbare, reproduceerbare bemonsteringsmethoden om ze te verzamelen voor onderzoek.
Lichtvallen worden al lang gebruikt om ‘s nachts kleine mariene organismen te verzamelen30,31. Ze profiteren van en zijn gebaseerd op het feit dat veel nachtelijk actieve organismen, waaronder geleedpotigen, worden aangetrokken door licht. Van oudsher worden ze gebruikt om planktonorganismen te verzamelen in de waterkolom30. De basisprincipes kunnen echter worden toegepast op het verzamelen van vrijzwemmende organismen die actief zijn in de buurt van de benthos. Hier presenteren we een lichtvangmethode die is aangepast voor het verzamelen van vrijlevende stadia van gnathiide isopoden in de buurt van de oceaanbodem in afgelegen koraalrifomgevingen zoals de Filippijnen. Voor het verzamelen in afgelegen gebieden bieden deze lichtvallen (figuur 1) enkele voordelen ten opzichte van andere methoden die zijn ontwikkeld voor het verzamelen van deze organismen32. Ze zijn zeer draagbaar en duurzaam en vereisen slechts drie onderdelen, die gemakkelijk verkrijgbaar en goedkoop zijn. Ze zijn ook negatief drijvend, omdat ze bij het inzetten volledig gevuld zijn met zeewater. Omdat ze afhankelijk zijn van licht voor aantrekking, zijn ze alleen ‘s nachts effectief voor het verzamelen van nachtactieve soorten. Ze trekken ook meer aan dan de doelsoorten, waardoor de monsters onder een ontleedbereik moeten worden gesorteerd om de doelorganismen te verkrijgen. Drie methoden zijn tot nu toe gebruikt door ons team en medewerkers om gnathiiden te verzamelen in koraalrifsystemen over de hele wereld32. Deze omvatten opkomstvallen, levende vis-aasvallen en lichte vallen, elk met voordelen en beperkingen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Traditionele lichtvallen, zoals die worden gebruikt voor het verzamelen van larvale vissen, zijn groot en hangen in waterkolom34. De hier beschreven lichtvallen zijn daarentegen klein en worden op de zeebodem ingezet. Deze vallen kunnen gemakkelijk worden vervoerd en snel worden ingezet. Ze kunnen worden geplaatst door adem in te houden (gratis) te duiken op ondiepe locaties (zoals in deze studie) of op duiken op diepere locaties, en trekken zowel gevoed als ongevoed aan
Juveniele stadia.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Financiering werd verstrekt door de Amerikaanse National Science Foundation (NSF OCE 2023420 en DEB 2231250, P. Sikkel PI). Wij danken de gemeente Dumaguete City, Negros Oriental, Filipijnen, voor de toestemming om dit onderzoek uit te voeren. We bedanken ook de vele vrijwilligers voor hun veldhulp en de medewerkers en onze collega’s van het Silliman University Institute for Environmental and Marine Sciences voor hun steun.
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).
