Daphnien -Daphnia
|
Daphnien |
|
|---|---|
|
|
| Daphnia pulex | |
Wissenschaftliche Klassifikation 
|
|
| Königreich: | Animalia |
| Stamm: | Gliederfüßer |
| Unterstamm: | Krebstiere |
| Klasse: | Branchiopoda |
| Familie: | Daphniidae |
| Gattung: |
Daphnia Müller , 1785 |
| Untergattungen | |
|
|
| Diversität | |
| > 200 spp. | |
| Synonyme | |
|
|
Daphnia ist eine Gattung von kleinen planktonischen Krebstieren , 0,2–6,0 mm (0,01–0,24 Zoll) lang. Daphnien sind Mitglieder der Ordnung Cladocera und sind eines der vielen kleinen Wasserkrebse, die allgemein als Wasserflöhe bezeichnet werden, weil ihr salziger ( Wiktionary ) Schwimmstil den Bewegungen von Flöhen ähnelt. Daphnien spp. leben in verschiedenen aquatischen Umgebungen, die von sauren Sümpfen bis hin zu Süßwasserseen und Teichenreichen.
Die beiden am häufigsten vorkommenden Daphnienarten sind D. pulex (klein und am häufigsten) und D. magna (groß). Sie werden oft mit einer verwandten Gattung in der Ordnung Cladocera assoziiert: Moina , die zur Familie der Moinidae anstelle der Daphniidae gehört und viel kleiner ist als D. pulex (ungefähr die Hälfte der maximalen Länge).
Aussehen und Eigenschaften
Der Körper einer Daphnien- Art ist normalerweise 1–5 mm lang und in Segmente unterteilt , obwohl diese Teilung nicht sichtbar ist. Der Kopf ist verwachsen und im Allgemeinen zum Körper hin gebogen, wobei eine sichtbare Kerbe die beiden trennt. Bei den meisten Arten ist der Rest des Körpers von einem Panzer bedeckt , mit einer ventralen Lücke, in der die fünf oder sechs Beinpaare liegen. Die auffälligsten Merkmale sind die Facettenaugen , die zweiten Antennen und ein Paar Bauchborsten . Bei vielen Arten ist der Panzer fast durchscheinend, so dass sie sich hervorragend für das Mikroskop eignen , da man das schlagende Herz beobachten kann.
Selbst unter relativ schwacher Mikroskopie kann der Fütterungsmechanismus beobachtet werden, wobei sich unreife Jungtiere im Brutbeutel bewegen; Darüber hinaus ist zu sehen, wie das Auge von den Ziliarmuskeln bewegt wird, sowie Blutzellen , die vom einfachen Herzen durch den Kreislauf gepumpt werden . Das Herz befindet sich oben am Rücken, direkt hinter dem Kopf, und die durchschnittliche Herzfrequenz beträgt unter normalen Bedingungen etwa 180 Schläge pro Minute. Daphnia spp. sind wie viele Tiere anfällig für Alkoholvergiftungen und eignen sich aufgrund des durchscheinenden Exoskeletts und der sichtbar veränderten Herzfrequenz hervorragend für die Untersuchung der Wirkung des Beruhigungsmittels auf das Nervensystem . Sie sind tolerant gegenüber Live-Beobachtungen unter einem Deckglas und scheinen keinen Schaden zu erleiden, wenn sie ins offene Wasser zurückgebracht werden. Dieses Experiment kann auch mit Koffein , Nikotin oder Adrenalin durchgeführt werden , die jeweils eine Erhöhung der Herzfrequenz bewirken.
Das Blut-/Kreislaufsystem ist ein offenes Kreislaufsystem, bei dem nur das Herz und das Blut ohne Blutgefäße sind, und wenn das Herz Blut spritzt, da die Schale des Wasserflohs am Rücken und am Kopf befestigt ist und das Blut über den ganzen Körper übertragen wird Körper entlang des Wassers, das in die Lücke eintritt. Da die Kruste transparent ist, können Sie das Herz schlagen sehen, wenn Sie es gut unter einem Mikroskop beobachten. Sein Herz schlägt schnell, weil es klein ist.
Aufgrund seiner Zwischengröße, Daphnia spp. verwenden sowohl Diffusions- als auch Kreislaufmethoden und produzieren Hämoglobin in sauerstoffarmen Umgebungen.
Systematik und Evolution
Daphnia ist eine große Gattung mit über 200 Arten, die zur Familie der Cladoceren Daphniidae gehört. Es wird in mehrere Untergattungen ( Daphnia , Australodaphnia , Ctenodaphnia ) unterteilt, aber die Einteilung war umstritten und befindet sich noch in der Entwicklung. Jede Untergattung wurde weiter in eine Reihe von Artenkomplexen unterteilt . Das Verständnis von Artengrenzen wurde durch phänotypische Plastizität, Hybridisierung, interkontinentale Einführungen und schlechte taxonomische Beschreibungen behindert. Moderne Mitglieder von Daphnia, die zu den Untergattungen Daphnia und Ctenodaphnia gehören, sind seit der Kreide bekannt , obwohl die Gattung wahrscheinlich vor Beginn der Kreide entstanden ist.
Ökologie und Verhalten
Daphnienarten sind normalerweise r- selektiert , was bedeutet, dass sie in die frühe Fortpflanzung investieren, also eine kurze Lebensdauer haben. Die individuelle Lebensdauer von Daphnien hängt von Faktoren wie der Temperatur und der Häufigkeit von Raubtieren ab , kann jedoch in einigen kalten, oligotrophen , fischfreien Seen 13 bis 14 Monate betragen . Unter typischen Bedingungen ist der Lebenszyklus jedoch viel kürzer und überschreitet normalerweise nicht 5–6 Monate.
Daphnien spp. sind typischerweise Filtrierer , die hauptsächlich einzellige Algen und verschiedene Arten von organischem Detritus einschließlich Protisten und Bakterien aufnehmen. Das Schlagen der Beine erzeugt einen konstanten Strom durch den Panzer, der dieses Material in den Verdauungstrakt bringt. Die eingeschlossenen Nahrungsmittelpartikel werden in ein Lebensmittel geformt Bolus , der dann den Verdauungstrakt bewegt sich nach unten , bis auf der ventralen Oberfläche der Anschluss angeordnet Anhängsel durch den Anus ungültig erklärt. Das zweite und dritte Beinpaar werden für die Filterfütterung der Organismen verwendet und sorgen dafür, dass große, nicht absorbierbare Partikel ferngehalten werden, während die anderen Beinpaare den Wasserstrahl erzeugen, der in den Organismus strömt.
Das Schwimmen wird hauptsächlich durch den zweiten Antennensatz angetrieben, der größer ist als der erste Satz. Die Aktion dieses zweiten Antennensatzes ist für die Sprungbewegung verantwortlich.
Daphnien spp. Verhaltens - Änderungen oder Modifikationen an ihrer Morphologie in Gegenwart von Raub Kairomone (chemical Signale) zeigen , sind bekannt, einschließlich größerer Größe an dem Schlüpfen erhöhten Voluminosität, und die Entwicklung von „neck-Zähne“ , z. B. jungen D. pulex Habe eine größere Größe nach dem Schlüpfen, zusammen mit der Entwicklung von Nackenzähnen am Hinterkopf, wenn in Anwesenheit von Chaoborus kairomones Diese morphologischen Abwehrmechanismen haben gezeigt, dass sie die Sterblichkeit aufgrund von Chaoborus- Prädation reduzieren , die ein klaffenbegrenztes Raubtier ist. verwandte Gene (Deacetylasen) spielen vermutlich eine wichtige Rolle bei der Expression/Entwicklung dieser morphologischen Abwehrmechanismen bei Daphnien Chitin-modifizierende Enzyme (Chitin-Deacetylasen) katalysieren nachweislich die N-Deacetylierung von Chitin, um die Proteinbindungsaffinität zu beeinflussen dieser Chitinfilamente.
Lebenszyklus
Die meisten Daphnien- Arten haben einen Lebenszyklus, der auf der "zyklischen Parthenogenese" basiert und zwischen parthenogenetischer (asexueller) und sexueller Fortpflanzung wechselt . Während des größten Teils der Wachstumssaison vermehren sich die Weibchen ungeschlechtlich. Sie produzieren bei jeder Häutung eine Brut diploider Eier ; diese Bruten können bei kleineren Arten wie D. cucullata nur ein oder zwei Eier enthalten, bei größeren Arten wie D. magna jedoch über 100 . Unter typischen Bedingungen schlüpfen diese Eier nach einem Tag und verbleiben etwa drei Tage (bei 20 °C) im Brutbeutel des Weibchens. Sie werden dann ins Wasser entlassen und durchlaufen weitere vier bis sechs Stadien über 5–10 Tage (bei schlechten Bedingungen länger), bevor sie ein Alter erreichen, in dem sie sich fortpflanzen können. Die ungeschlechtlich produzierten Nachkommen sind typischerweise weiblich.
 Weibliche Daphnien mit Eiern  Ruhender Eierbeutel ( Ephippium ) und die gerade daraus geschlüpfte juvenile Daphnide
|
Gegen Ende der Vegetationsperiode ändert sich jedoch die Fortpflanzungsweise, und die Weibchen produzieren zähe "Ruheeier" oder "Wintereier". Wenn sich die Umweltbedingungen verschlechtern (zB Gedränge), entwickeln sich einige der ungeschlechtlich gezeugten Nachkommen zu Männchen. Die Weibchen produzieren haploide sexuelle Eier, die die Männchen befruchten . Bei Arten ohne Männchen werden auch Ruheeier ungeschlechtlich produziert und sind diploid. In jedem Fall werden die Ruhe Eier durch einen gehärteten Mantel (bestehend aus zwei geschützten chitinous Platten) genannt ephippium , und sind an den weiblichen nächsten Molt abzustreifen. Die Ephippia kann Zeiten extremer Kälte, Trockenheit oder schlechter Nahrungsverfügbarkeit standhalten und schlüpfen – wenn sich die Bedingungen verbessern – zu Weibchen (sie werden fast als Extremophile eingestuft).
Parasiten
Das Diagramm links zeigt den Lebenszyklus von Pasteuria ramosa , einem bakteriellen Parasiten der Daphnien . Anfällige Wirte erwerben die Infektion durch Sporen im Sediment oder in Suspension. Der Parasit entwickelt sich hauptsächlich in der Körperhöhle und im Muskelgewebe des Wirts, nimmt an Dichte zu und breitet sich schließlich aus, um den gesamten Wirt zu besetzen. Typische Auswirkungen auf den Wirt sind Sterilität und Gigantismus. Sporen werden hauptsächlich freigesetzt, nachdem der Wirt gestorben ist und auf das Substrat sinkt, und manchmal direkt durch ungeschickte Prädation ins Wasser.
Erhaltung
Mehrere Daphnien- Arten gelten als bedroht . Diese werden von der IUCN als gefährdet eingestuft : Daphnia nivalis , Daphnia coronata , Daphnia occidentalis und Daphnia jollyi . Einige Arten sind Halophile und können in hypersalinen Seenumgebungen gefunden werden, von denen ein Beispiel die Makgadikgadi-Pfanne ist .
Verwendet
Daphnien spp. sind ein beliebtes Lebendfutter in der tropischen und marinen Fischhaltung . Sie werden häufig an Kaulquappen oder kleine Amphibienarten wie den Afrikanischen Zwergfrosch ( Hymenochirus boettgeri ) verfüttert .
Daphnien spp. können in bestimmten Umgebungen verwendet werden, um die Auswirkungen von Toxinen auf ein Ökosystem zu testen , was sie zu einer Indikatorgattung macht, die aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer und Reproduktionsfähigkeit besonders nützlich ist. Da sie nahezu transparent sind, können ihre inneren Organe leicht an lebenden Exemplaren untersucht werden (zB um den Einfluss der Temperatur auf die Herzfrequenz dieser ektothermen Organismen zu untersuchen). Daphnien werden auch häufig für Experimente verwendet, um Aspekte des Klimawandels zu testen , da UVB die Zooplanktonarten ernsthaft schädigt (z. B. die Nahrungsaktivität verringert).
Aufgrund ihrer dünnen Membranen, die die Aufnahme von Medikamenten ermöglichen , werden sie verwendet, um die Wirkung bestimmter Medikamente wie Adrenalin oder Capsaicin auf das Herz zu überwachen.
Invasive Arten
Einige Arten haben dauerhafte Abwehrmechanismen gegen Fischfresser entwickelt, wie Stacheln und lange Haken am Körper, die auch dazu führen, dass sie sich mit ihrer hohen Anzahl an Angelschnüren und Wolkenwasser verfangen. Arten wie Daphnia lumholtzi (beheimatet in Ostafrika, dem asiatischen Subkontinent Indien und Ostaustralien) haben diese Eigenschaften und sollten mit größter Sorgfalt vor einer weiteren Ausbreitung in nordamerikanischen Gewässern bewahrt werden.
Einige in Nordamerika heimische Daphnien- Arten können scharfe Stacheln am Ende ihres Körpers und helmartige Strukturen auf ihrem Kopf entwickeln, wenn sie Raubtiere entdecken, aber dies ist für solche Arten insgesamt vorübergehend und sie überwältigen oder entmutigen einheimische Raubtiere nicht vollständig sie essen. Während Daphnia spp. sind eine wichtige Basis der Nahrungskette in Süßwasserseen (und Frühlingsbecken), sie werden zu einem Ärgernis, wenn sie von einheimischen makroskopischen Raubtieren nicht gefressen werden können, und es bestehen Bedenken, dass die ursprünglichen stachel- und hakenlosen Wasserflöhe und spp. am Ende von den invasiven verdrängt werden. (Dies ist jedoch möglicherweise nicht der Fall, und die neuen Eindringlinge können meist ein verheddertes und verstopfendes Ärgernis sein.)
