Студент-биолог морской биологии изучает форму морды калифорнийских игл

Aug 28, 2023

В лаборатории Маккарти-холла аспирантка-биолог Анабель Эспиноза достает музейный образец калифорнийской иглы из стеклянной банки. Затем она помещает образец под микроскоп, чтобы изучить форму его головы.

Всматриваясь в микроскоп, она сосредоточивает внимание на голове, чтобы определить взаимосвязь между морфологией головы, экологией и эволюцией этих длинных и тонких рыб.

Исторически сообщалось, что в прибрежных водах Южной Калифорнии обитали пять видов иглобрюхих с лицом, напоминающим морского дракона, змееподобным телом и тонкой мордой. Рыбы-иглы, вырастающие от 6 до 8 дюймов в длину, являются родственниками морского конька и морского дракона, которые загадочно живут среди морских трав и водорослей.

В исследовании 2019 года, опубликованном в Журнале биологии рыб морскими биологами, в том числе профессорами биологических наук Калифорнийского университета в Стейт-Фуллертоне Дугласом Дж. Эрниссом и Кристи Л. Форсгрен, было предложено отнести четырех из этих иглобрюхих к одному виду, поскольку они имеют одинаковый генетический состав и схожие характеристики.

Несмотря на это, у этого недавно пересмотренного вида (Syngnathus Californiensis), по-видимому, есть две заметные формы головы с разными характеристиками рта и морды, сказал Райан Уолтер, доцент биологических наук, научный руководитель Эспинозы.

Чтобы узнать больше об этих двух, казалось бы, разных морфологиях этого вида, Эспиноза характеризует разнообразие форм головы у разных особей и ищет связи с окружающей средой, в которой обитают эти рыбы.

«Диссертация Анабель поможет документировать важные морфологические вариации, которые, вероятно, лежат в основе экологических различий среди калифорнийских иглобрюхих», — сказал Уолтер.

Эспиноза добавила, что ее исследование даст ученым больше информации о морфологических различиях видов в зависимости от места обитания этих иглобрюхих.

«Эти знания улучшат наше понимание эволюционных процессов и разнообразия иглобрюхих в восточной части Тихого океана», — сказал Эспиноза, который изучал ДНК иглобрюхих в студенческие годы вместе с Уолтером.

Ее исследовательский проект финансируется Советом Калифорнийского государственного университета по вопросам океана, науки и технологий (COAST) доктора Кеннета Х. Коула, стипендией CSUF за успехи студентов-ветеранов и стипендией Паланте.

Для своей лабораторной работы Эспиноза получила музейные образцы из ихтиологических коллекций Музеев естественной истории округа Лос-Анджелес и Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Уолтер сказал, что Эспиноза применяет геометрическую морфометрию — метод, который может выявить тонкие, но важные различия в форме организмов и частях тела.

«Эта техника была использована на рыбьих плавниках и челюстях, крыльях бабочек и черепах млекопитающих, чтобы выявить важные источники изменчивости и выявить эволюционную новизну», — добавил он.

Результаты ее исследования показывают, что морфология морды калифорнийской иглы, по-видимому, связана с местом, где она обитает.

«В частности, северные популяции игл — от Сан-Франциско до Аляски — имеют более удлиненную морду, тогда как иглы из южных мест — от Санта-Барбары до Нижней Калифорнии — имеют более широкую и короткую морду», — сказала Эспиноза, которая практически представила свое исследование этим летом на выставке Evolution. 2023 г., глобальная исследовательская конференция.

Различия могут быть связаны с размером зоопланктона, крошечных водных микроорганизмов, которыми иглы питаются в их среде обитания, а также с эффективностью типов их морд.

«Вид зоопланктона более разнообразен в более низких широтах, доступны меньшие и большие размеры. Рыбы-иглы, обитающие в южных местах, имеют более широкую морду. Более широкая морда позволяет рыбам-иглам питаться добычей разного размера», — объяснил Эспиноза.

«Мое исследование показало, что иглы из северных популяций имеют более удлиненную морду, тогда как зоопланктон в более высоких широтах, как правило, крупнее».

Предыдущие исследования пищевого поведения показали, что рыбы-иглы с более удлиненной мордой добиваются большего успеха при ловле более крупной добычи, чем более мелкой, говорят исследователи.