Ichthyoplankton - Ichthyoplankton

Schema eines Fischeies: A. Vitellinmembran B. Chorion C. Dotter D. Ölkügelchen E. Perivitellinraum
F. Embryo

Fische produzieren viele Eier, typischerweise mit einem Durchmesser von etwa 1 mm, und geben sie normalerweise in die offene Wassersäule ab

Ichthyoplankton (aus dem Griechischen: ἰχθύς , ikhthus , „Fisch“; und πλαγκτός, Planktos , „Drifter“) sind die Eier und Larven von Fischen. Sie sind meist in der sonnenbeschienenen Zone der Wassersäule zu finden , die weniger als 200 Meter tief ist, die manchmal als epilagische oder photische Zone bezeichnet wird . Ichthyoplankton ist planktonisch , das heißt, sie können nicht aus eigener Kraft effektiv schwimmen, sondern müssen mit den Meeresströmungen treiben. Fischeier können überhaupt nicht schwimmen und sind eindeutig planktonisch. Larven im Frühstadium schwimmen schlecht, aber Larven im späteren Stadium schwimmen besser und sind nicht mehr planktonisch, wenn sie zu Jungtieren heranwachsen . Fischlarven sind Teil des Zooplanktons , die kleineres Plankton fressen, während Fischeier ihren eigenen Nahrungsvorrat tragen. Sowohl Eier als auch Larven werden selbst von größeren Tieren gefressen.

Fische können eine große Anzahl von Eiern produzieren, die oft in die offene Wassersäule abgegeben werden. Fischeier haben typischerweise einen Durchmesser von etwa 1 Millimeter (0,039 Zoll). Die frisch geschlüpften Jungen von eierlegenden Fischen werden Larven genannt . Sie sind normalerweise schlecht geformt, tragen einen großen Dottersack (zur Ernährung) und unterscheiden sich im Aussehen stark von jugendlichen und erwachsenen Exemplaren. Die Larvenperiode bei eierlegenden Fischen ist relativ kurz (normalerweise nur einige Wochen), und die Larven wachsen schnell und verändern ihr Aussehen und ihre Struktur (ein Prozess, der als Metamorphose bezeichnet wird ), um Jungtiere zu werden. Während dieses Übergangs müssen die Larven von ihrem Dottersack zur Nahrungsaufnahme von Zooplankton- Beute wechseln , ein Prozess, der von einer typischerweise unzureichenden Zooplanktondichte abhängt und viele Larven verhungern lässt.

Ichthyoplankton kann ein nützlicher Indikator für den Zustand und die Gesundheit eines aquatischen Ökosystems sein . Zum Beispiel wurden die meisten Larven im Spätstadium von Ichthyoplankton normalerweise gejagt, so dass Ichthyoplankton dazu neigt, von Eiern und Larven im Frühstadium dominiert zu werden. Dies bedeutet , dass , wenn der Fisch, wie Sardellen und Sardinen sind Laichen , Ichthyoplankton Proben ihre Laich Ausgabe reflektieren kann und einen Index der relativen Populationsgröße für die Fische bieten. Zunahmen oder Abnahmen der Anzahl adulter Fischbestände lassen sich durch die Überwachung des damit verbundenen Ichthyoplanktons schneller und empfindlicher erkennen als die Überwachung der Adulten selbst. Außerdem ist es in der Regel einfacher und kostengünstiger, Trends bei Eier- und Larvenpopulationen zu beproben als Trends bei erwachsenen Fischpopulationen.

Geschichte

Das Interesse an Plankton entstand im 19. Jahrhundert in Großbritannien und Deutschland, als Forscher entdeckten, dass es Mikroorganismen im Meer gab, die sie mit feinmaschigen Netzen einfangen konnten. Sie begannen, diese Mikroorganismen zu beschreiben und verschiedene Netzkonfigurationen zu testen. Die Ichthyoplankton-Forschung begann 1864, als die norwegische Regierung den Meeresbiologen G. O. Sars beauftragte , die Fischerei an der norwegischen Küste zu untersuchen . Sars fand Fischeier, insbesondere Kabeljau- Eier, die im Wasser trieben. Dies ergab, dass Fischeier pelagisch sein könnten und wie anderes Plankton in der offenen Wassersäule leben. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde das Forschungsinteresse an Ichthyoplankton allgemeiner, als sich herausstellte, dass, wenn Ichthyoplankton quantitativ beprobt wurde , die Proben die relative Größe oder Abundanz der laichenden Fischbestände anzeigen könnten .

Probenahmemethoden

PairoVET Abschleppen
Bongoschlepp
Entnahme einer Planktonprobe

Forschungsschiffe sammeln mit feinmaschigen Netzen Ichthyoplankton aus dem Meer. Die Schiffe schleppen die Netze entweder durch das Meer oder pumpen Meerwasser an Bord und führen es dann durch das Netz.

Zusätzlich zu den Netzschleppen wird Plankton gesammelt, während sich das Forschungsschiff mit einem Continuous Underway Fish Egg Sampler oder CUFES bewegt. Wasser wird aus 3 m Tiefe mit 640 Litern/min an Bord des Schiffes gepumpt. Das Wasser wird durch einen Konzentrator geleitet, wo es durch ein Netz fließt, und das Plankton wird zu einem Sammler umgeleitet. Während CUFES läuft, zeichnet ein Datenlogger Datum, Uhrzeit und Position für jede Probe sowie andere Umgebungsdaten der Schiffssensoren (zB Windgeschwindigkeit, Richtung, SST) auf.

Es gibt viele Arten von Plankton-Tows:

Neuston- Netzkabel werden oft an oder knapp unter der Oberfläche mit einem Nylon-Mesh-Netz hergestellt, das an einem rechteckigen Rahmen befestigt ist
Der PairoVET-Schleppzug, der zum Sammeln von Fischeiern verwendet wird, lässt von einem stationären Forschungsschiff ein Netz etwa 70 Meter ins Meer fallen und zieht es dann zurück zum Schiff.
Bei Ringnetzschleppen handelt es sich um ein Nylonmaschennetz, das an einem runden Rahmen befestigt ist. Diese wurden weitgehend durch Bongonetze ersetzt, die mit ihrem Dual-Net-Design Duplikate liefern.
Der Bongoschlepp zieht Netze in Form von Bongotrommeln von einem fahrenden Schiff. Das Netz wird oft auf etwa 200 Meter abgesenkt und kann dann beim Schleppen an die Oberfläche steigen. Auf diese Weise kann eine Probe über die gesamte photische Zone gesammelt werden, in der das meiste Ichthyoplankton gefunden wird.
MOCNESS- Schleppnetze und Tucker- Trawler verwenden mehrere Netze, die in diskreten Tiefen mechanisch geöffnet und geschlossen werden, um Einblicke in die vertikale Verteilung des Planktons zu geben
Das Manta-Schleppnetz zieht ein Netz von einem sich bewegenden Schiff entlang der Wasseroberfläche und sammelt Larven wie Grunion , Mahi-Mahi und fliegende Fische, die an der Oberfläche leben.

Nach dem Schleppen wird das Plankton mit einem Schlauch zum Steert (Boden) des Netzes gespült und gesammelt. Die Probe wird dann in Konservierungsflüssigkeit gelegt, bevor sie in einem Labor sortiert und identifiziert wird.

Planktonpumpen: Eine andere Methode zum Sammeln von Ichthyoplankton ist die Verwendung eines Continuous Underway Fish Egg Sampler (siehe Abbildung). Wasser aus einer Tiefe von etwa drei Metern wird auf das Schiff gepumpt und mit einem Netz gefiltert. Diese Methode kann während der Fahrt verwendet werden.

Entwicklungsstufen

Ichthyoplankton-Forscher verwenden im Allgemeinen die Terminologie und die Entwicklungsstufen, die 1984 von Kendall und anderen eingeführt wurden. Diese besteht aus drei Hauptentwicklungsstadien und zwei Übergangsstadien.

Der Laich (Eier) eines Clownfisches . Die schwarzen Flecken sind die Augen, die sich entwickeln. Lachs Eier. Durch die transparente Eihülle sind die heranwachsenden Larven zu sehen.	Entwicklungsstadien nach Kendall et al. 1984				Lachseier schlüpfen. Die Larve ist durchgebrochen und wirft die Eihülle ab. In etwa 24 Stunden wird es den restlichen Dottersack aufnehmen und ein Jungtier werden .
	Hauptbühnen	Eierstadium	Laichen bis zum Schlüpfen. Dieses Stadium wird anstelle eines embryonalen Stadiums verwendet, da es Aspekte gibt, die beispielsweise mit der Eihülle zu tun haben, die nicht nur embryonale Aspekte sind.
		Larvenstadium	Vom Schlüpfen bis alle Flossenstrahlen vorhanden sind und das Wachstum der Fischschuppen begonnen hat (Schuppenbildung). Ein wichtiges Ereignis ist , wenn der Chorda mit der zugehörigen Heckflosse auf der ventralen Seite des Rückenmarks entwickelt Flexion (wird flexibel).	Das Larvenstadium kann weiter in Präflexions-, Flexions- und Postflexionsstadien unterteilt werden. Bei vielen Arten entwickeln sich die Körperform und die Flossenstrahlen sowie die Fähigkeit zur Bewegung und Nahrungsaufnahme am schnellsten während der Beugephase.
		Jugendstadium	Beginnt damit, dass alle Flossenstrahlen vorhanden sind und das Schuppenwachstum im Gange ist, und endet, wenn das Jungtier geschlechtsreif wird oder mit anderen Erwachsenen interagiert.
	Übergangsstufen	Larvenstadium des Dottersacks	Vom Schlüpfen bis zur Aufnahme des Dottersacks
		Transformationsphase	Von der Larve bis zum Jungtier. Diese Metamorphose ist abgeschlossen, wenn die Larve die Merkmale eines Jungfisches entwickelt .

Haut-Ionozyten

Drei Tage alte Larve des weißen Wolfsbarschs mit brauner Immunfärbung von Na+/K+-ATPase, um seine Ionozyten zu identifizieren

Ionozyten (früher bekannt als mitochondrienreiche Zellen oder als Chloridzellen) sind für die Aufrechterhaltung eines optimalen osmotischen, ionischen und Säure-Basen-Spiegels im Fisch verantwortlich. Ionozyten werden typischerweise in erwachsenen Kiemen gefunden. Bei embryonalen und larvalen Fischen fehlen jedoch oft oder unterentwickelte Kiemen. Stattdessen finden sich Ionozyten entlang der Haut, des Dottersacks und der Flossen der Larve. Wenn das Wachstum fortschreitet und sich die Kieme weiter entwickelt, können Ionozyten auf dem Kiemenbogen und dem Kiemenfilament gefunden werden. Bei Fischlarven kann die Anzahl, Größe und Dichte der Ionozyten als relative Ionozytenfläche quantifiziert werden, die als Proxy für die osmotische, ionische und/oder Säure-Basen-Kapazität des Organismus vorgeschlagen wurde. Ionozyten sind auch als plastisch bekannt. Die apikalen Öffnungen der Ionozyten können sich in Zeiten hoher Aktivität erweitern, und in Zeiten von Umweltstress können sich entlang der Kiemenlamellen neue Ionozyten entwickeln. Aufgrund des reichlichen Vorkommens von Na ⁺ /K ⁺ -ATPase in der basolateralen Membran können Ionozyten oft immunhistochemisch lokalisiert werden .

Überleben

Die Rekrutierung von Fischen wird durch das Überleben der Fischlarven reguliert. Das Überleben wird durch Beutehäufigkeit, Prädation und Hydrologie reguliert . Fischeier und Larven werden von vielen Meeresorganismen gefressen. Zum Beispiel können sie von wirbellosen Meerestieren wie Copepoden , Pfeilwürmern , Quallen , Flohkrebsen , Meeresschnecken und Krill gefüttert werden . Da sie so häufig vorkommen, verursachen wirbellose Meerestiere eine hohe Gesamtsterblichkeitsrate. Erwachsene Fische jagen auch Fischeier und Larven. Zum Beispiel Schell wurden sättigende selbst beobachtet mit Hering Eier im Jahr 1922 zurück Eine andere Studie fand Kabeljau in einem Heringslaichgebiet mit 20.000 Hering Eier in ihren Mägen, und folgerte , dass sie auf die Hälfte der gesamten Eiproduktion Beute konnte. Fische können auch ihre eigenen Eier ausschlachten. Zum Beispiel fanden separate Studien, dass die nördliche Sardelle ( Engraulis mordax ) für 28% der Sterblichkeit in ihrer eigenen Eierpopulation verantwortlich war , während die peruanische Sardelle für 10% und die südafrikanische Sardelle ( Engraulis encrasicolus ) für 70% verantwortlich war.

Die effektivsten Räuber sind etwa zehnmal so lang wie die Larven, die sie erbeuten. Dies gilt unabhängig davon, ob das Raubtier ein Krebstier, eine Qualle oder ein Fisch ist.

Zerstreuung

Die Larven des Gelben Tangs können mehr als 160 km weit treiben und an einem entfernten Ort erneut aussäen.

Fischlarven entwickeln zunächst die Fähigkeit, die Wassersäule über kurze Distanzen auf und ab zu schwimmen . Später entwickeln sie die Fähigkeit, viel längere Distanzen horizontal zu schwimmen. Diese schwimmenden Entwicklungen wirken sich auf ihre Ausbreitung aus.

Im Jahr 2010 berichtete eine Gruppe von Wissenschaftlern, dass Fischlarven auf Meeresströmungen treiben und Fischbestände an einem entfernten Ort neu ansäen können . Dieser Befund zeigt zum ersten Mal, was Wissenschaftler schon lange vermuteten, aber nie bewiesen haben, dass Fischpopulationen durch Larvendrift mit entfernten Populationen verbunden werden können.

Der Fisch, den sie untersuchen wollten , war der Gelbe Tang , denn wenn eine Larve dieses Fisches ein geeignetes Riff findet, bleibt sie für den Rest ihres Lebens in der Umgebung. So können die Fische nur als treibende Larven große Entfernungen von ihrem Geburtsort zurücklegen. Der tropisch gelbe Tang ist im Aquarienhandel sehr begehrt . In den späten 1990er Jahren brachen ihre Bestände zusammen, und um sie zu retten, wurden neun Meeresschutzgebiete (MPAs) vor der Küste Hawaiis eingerichtet. Jetzt, durch den Prozess der Larvendrift, etablieren sich Fische aus den MPAs an verschiedenen Orten, und die Fischerei erholt sich. „Wir haben eindeutig gezeigt, dass Fischlarven, die in Meeresschutzgebieten laichen, mit Strömungen treiben und befischte Gebiete in großen Entfernungen auffüllen können“, sagte einer der Autoren, der Meeresbiologe Mark Hixon. "Dies ist eine direkte Beobachtung, nicht nur ein Modell, dass erfolgreiche Meeresschutzgebiete die Fischerei über ihre Grenzen hinaus aufrechterhalten können."

Galerie

Coregonus maraena- Eier etwa einen Monat nach der Befruchtung
Seelachs- Ei
Lachseier in verschiedenen Entwicklungsstadien.
Männliche Goldfische ermutigen ein laichendes Weibchen und scheiden Spermien aus, um ihre Eier von außen zu befruchten
Innerhalb weniger Tage schlüpfen die empfindlichen Goldfischeier zu Larven und entwickeln sich schnell zu Brut

Atlantische Heringseier , mit einer frisch geschlüpften Larve
Frisch geschlüpfte Heringslarve in einem Wassertropfen im Vergleich zu einem Streichholzkopf.
Frühzeitig Heringslarven abgebildet in situ mit yolk Reste
Eine 2,7 mm lange Larve des Mondfisch Mola Mola,
boxfish Larve