Extension of the taxonomic resolution of the marine microcopepod family Oncaeidae and development of an interactive identification system
Final Report Abstract
Ziel des Forschungsvorhaben war es, auf der Basis verfügbarer Software für die Entwicklung von Bestimmungsschlüsseln ein flexibles, erweiterungsfähiges System zur taxonomischen Gruppierung und computergestützten Bestimmung (= ID-System) der pelagischen Mikrocopepodenfamilie Oncaeidae (poecilostome Cyclopoida) im Weltmeer zu entwickeln. Die Artbestimmung ist bei dieser >100 Arten umfassenden Familie äußerst unsicher, da es sich um sehr kleine Tiere handelt (0.2-1.2 mm Körperlänge als Adulte) und die Zahl von morphologisch ähnlichen Schwester- bzw. Zwillingsarten in unterschiedlichen Regionen des Weltozeans bisher nicht ausreichend bekannt ist. Die systematische Untergliederung der Familie ist gegenwärtig zudem noch unvollständig erforscht: Es sind 7 Gattungen beschrieben, von denen die sehr heterogene Gattung Oncaea s.l. (>60 Arten) sich voraussichtlich in ca. 17 gattungsgleiche Artengruppen unterteilen lässt. Im vorliegenden Projekt wurde zunächst die Artengruppenbildung auf ihre Gültigkeit nach heutigem Kenntnisstand überprüft; sie konnte im Wesentlichen bestätigt und im Detail revidiert und ergänzt werden. Die relevanten morphologischen Merkmale der Gattungs- und Artengruppenbildung innerhalb der Oncaeidae, welche sich vor allem in der Morphologie der Mundwerkzeuge unterscheiden, wurden in einer Publikation zusammenfassend erläutert. Aufgrund der erforderlichen Mikropräparationstechniken sind die gruppenspezifischen Merkmale schwer zu erfassen und für einen generell verwendbaren Bestimmungsschlüssel ungeeignet. Für den Aufbau eines weltweit gültigen Bestimmungsschlüssels für Oncaeidae sollte daher versucht werden, ein ID-System mit einfach erfassbaren Merkmalen für die Gattungen und Artengruppen der Oncaeidae im Weltmeer zu entwickeln. Als Basis für diese Arbeiten wurde zunächst ein umfangreicher Katalog der morphologischen Merkmale aller Oncaeidae des Weltozeans erstellt, welcher sich aus (1) zuverlässigen Literaturdaten, (2) eigenen unveröffentlichten Datensätzen und (3) zusätzlichen mikroskopischen Analysen der Antragstellerin für sehr kleine Arten mit unvollständiger Beschreibung zusammensetzte. Mit Hilfe der kommerziellen Software Lucid 3.5 wurden diese Informationen auf ihre Eignung zur Bestimmung der Gattungen und Artengruppen überprüft. Ausführliche Tests zeigten, dass der Trennwert der „einfachen“ Merkmale (d.h. ohne Berücksichtigung der Mundwerkzeuge) für eine eindeutige Gruppendefinition nicht ausreichte, da die morphologischen Überlappungsbereiche zwischen Arten mit unterschiedlicher Gruppenzugehörigkeit zu breit waren. Eine Artdifferenzierung war mit diesen Merkmalen jedoch für alle ausreichend klar definierten Oncaeidae-Arten des Weltozeans zu erreichen und die Gruppen- bzw. Gattungszugehörigkeit dann über die Artmerkmale zu ermitteln. Die Zielsetzung wurde daher auf die Erstellung eines generellen, weltweit gültigen ID-Systems für Oncaeidae-Arten erweitert. Der geplante artspezifische regionale Bestimmungsschlüssel für das Europäische Mittelmeer ließ sich dann durch Ausgliederung aus dem weltweiten System erstellen. Das im Projekt entwickelte ID-System „OncIdent“ wurde wie geplant auf der Webseite www.rbschnack.de zur online-Nutzung bereitgestellt. Damit steht nun erstmalig ein computerbasiertes interaktives Bestimmungs- und Informationssystem für eine der arten- und individuenreichsten pelagischen Mikrocopepodenfamilien im Weltmeer für Anwendungsbereiche in der ökologischen Forschung wie in Biodiversitätsanalysen, Monitoring und Umweltmanagement im Internet zur Verfügung. Das System umfasst alle bisher beschriebenen und eindeutig identifizierbaren Arten dieser Familie, ist jedoch aufgrund der Begrenzungen im gegenwärtigen Kenntnisstand zwangsläufig noch auf weibliche Tiere beschränkt. Das System ist erweiterungsfähig und kann laufend auf den aktuellen taxonomischen Kenntnisstand gebracht werden. Der Nutzer kann mit einfach zu erfassenden Merkmalen beginnen und sich auf Wunsch auch im Bestimmungsgang führen lassen. Ein nach wie vor bestehendes Problem bei der Identifizierung liegt in der bisher für die meisten Oncaeidae-Arten nicht ausreichend erfassten Streubreite von artspezifischen stetigen Merkmalen (z.B. Längenrelationen der Endopod-Dornen an den Schwimmbeinen). Dieses Problem erfordert bisher die Berücksichtigung eines relativ breiten Sicherheitsbereiches für diese Merkmale in der Datenmatrix. Bei zukünftigen taxonomischen Untersuchungen an Oncaeidae-Arten sollte daher die Variationsbreite arttypischer Merkmale unbedingt ermittelt werden, wie dies in einem ersten Ansatz bei Cho et al. (2013) geschehen ist.
Publications
- 2013. A new species of the dentipes-subgroup of Triconia and a redescription of T. giesbrechti and T. elongata (Copepoda: Cyclopoida: Oncaeidae) from the tropical Pacific and the Korea Strait. J. Nat. Hist. 47 (25-28): 1707- 1743
Cho K, Kim W-S, Böttger-Schnack R, Lee W
(See online at https://doi.org/10.1080/00222933.2013.771757) - 2013. Definition of species groups of Oncaeidae (Copepoda: Cyclopoida) as basis for a worldwide identification key. J. Nat. Hist. 47 (5-12): 265-288
Böttger-Schnack R, Schnack D
- 2013. Depth structuring of pelagic copepod biodiversity in waters adjacent to an Eastern Indian Ocean coral reef. J. Nat. Hist. 47 (5-12): 639-665
McKinnon AD, Duggan S, Böttger-Schnack R, Gusmão LFM, O´Leary RA
- 2015. Development of an interactive identification key for Oncaeidae (Copepoda: Cyclopoida). J. Nat. Hist.
Böttger-Schnack R, Schnack D
(See online at https://doi.org/10.1080/00222933.2015.1022614) - 2016: Oncaeidae of the World Ocean - Interactive identification key for female Oncaeidae (Copepoda) - OncIdent 2.0
Böttger-Schnack R, Schnack D
