Examination of statocysts of scyphomedusae and cubomedusae to clarify phylogenetic relationships and to develop a method for the age determination of medusae
Final Report Abstract
Die Ergebnisse des Projekts zeigten, dass sich sowohl lichtmikroskopische als auch mikrotomo-grafische Daten für Formenanalysen der Statocysten und einzelner Statolithen eignen. Der Vorteil der Mikrotomografie liegt darin, dass sie die Analyse von Statolithen in ihrer natürlichen Lage innerhalb der Statocyste erlaubt, sodass die Anordnung der Statolithen innerhalb der Statocyste dargestellt werden kann. Wir konnten bestätigen, dass sich diese Darstellung sehr gut für interspezifische Vergleichsuntersuchungen eignet, die für taxonomische Studien genutzt werden können. Erstmals wurden tomografische Daten für automatische Vermessungen von Statolithen in drei Dimensionen genutzt. Die Statolithen ließen sich durch das angewendete Mikrotomografiesystem auch bei höchstmöglicher Auflösung von 0,5 µm/Px nicht in ihrer natürlichen Kristallform darstellen. Licht- und Elektronenmikroskopie eigneten sich dagegen gut für die Darstellung der Kristallformen. Vergleiche von Statocystenformen sowie Formenanalysen der Statolithen deckten taxaspezifische Unterschiede auf. Beide Strukturen könnten sich für phylogenetische Vergleichsuntersuchungen eignen. Die Calcein Markierung wurde erstmals angewendet, um das Schichtwachstum der Statolithen der Scyphozoa nachzuweisen. Durch die Schichtdickenbestimmung war zum ersten Mal die Berechnung einer täglichen Zuwachsrate möglich. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass es durch das uneinheitliche Wachstum der Statolithen der Scyphozoa, die in Vielzahl in der Statocyste liegen, nicht möglich ist von der Statolithengröße auf das Medusenalter zu schließen. Dagegen könnte die Methode neue Erkenntnisse zum Wachstum der Statolithen der Cubozoa erbringen, die als Einzelkristalle in den Statocysten liegen und vermutlich einheitlicher wachsen. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass die Anzahl der Statolithen sowie die Statocystengröße mit zunehmendem Medusenalter signifikant ansteigen. Erstmals wurde gezeigt, dass es möglich ist mit Hilfe eines Slidescanners größere Anzahlen von Statolithen mit lichtmikroskopischen Bildern aufzunehmen und diese systematisch auszuwerten. Diese Methode macht die Auszählung von Statolithenanzahlen in einer Statocyste mit einem größeren Stichprobenumfang möglich, als dies in früheren Studien der Fall war. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich aus dem Vergleich der Statolithenzahl und/oder der Statocystengröße von Freilandindividuen mit kultivierten Individuen bekannten Alters auf das Alter der Freilandindividuen schließen lässt. Diese Erkenntnis ist ein wesentlicher Schritt zur Entwicklung einer Methode zur Altersbestimmung von Medusen. Eine solche Methode wäre ein Fortschritt für die Erforschung der Entstehungsprozesse von „Quallenblüten“ und könnte somit zu einer Verbesserung des Managements dieses Phänomens beitragen. Die Antragstellerinnen möchten die in diesem Projekt entwickelten Methoden für einen Folgeantrag nutzen. Der Fernsehsender arte plant im Jahr 2016 eine Produktion in der die Hintergründe für die in den Medien häufig dramatisch dargestellten Massenauftreten von Quallen wissenschaftlichen hinterfragt werden sollen. Filmaufnahmen und Interviews zu dem Thema sind am Senckenberg Institut und der Universität Hamburg geplant. In diesem Rahmen werden möglicherweise auch die in dem durchgeführten DFG-Projekt erzielten Forschungserfolge dargestellt.
Publications
- Application of X-ray micro-computed tomography in cnidarian tissues with special emphasis on their statocysts. The 8th Workshop of the Hydrozoan Society, 20-27 June 2015, Ischia, Italien
Holst S, Michalik P, Noske M, Sötje I
