Advanced

Adaptive plasticity in eye development in perch (Perca fluviatilis)

Olofsson, Daniel (2012) BIOM35 20121
Degree Projects in Biology
Abstract (Swedish)
Skillnader i abborrars optik med vattenfärg

Abborrar är extrema generalister och finns i sjöar med vitt skilda vattenfärger. Det gör att olika abborre populationer upplever vitt skilda ljusmiljöer. Det visar sig att abborrar anpassar sig till mörkt vatten genom att förändra de optiska egenskaperna hos sina ögonlinser.

Vattenfärgen hos sjöar varierar kraftigt, från kristallklart till mörkbrunt, beroende på mängden humusämnen som är lösta i vattnet. Humusämnen är stora svårnedbrytbara organiska molekyler som bildas när organiskt material bryts ned. Ljusmiljöerna i en klar respektive en brun sjö skiljer sig åt inte bara i ljusintensitet, men också i vilka våglängder som finns tillgängliga. Det beror på att humusämnen i högre... (More)
Skillnader i abborrars optik med vattenfärg

Abborrar är extrema generalister och finns i sjöar med vitt skilda vattenfärger. Det gör att olika abborre populationer upplever vitt skilda ljusmiljöer. Det visar sig att abborrar anpassar sig till mörkt vatten genom att förändra de optiska egenskaperna hos sina ögonlinser.

Vattenfärgen hos sjöar varierar kraftigt, från kristallklart till mörkbrunt, beroende på mängden humusämnen som är lösta i vattnet. Humusämnen är stora svårnedbrytbara organiska molekyler som bildas när organiskt material bryts ned. Ljusmiljöerna i en klar respektive en brun sjö skiljer sig åt inte bara i ljusintensitet, men också i vilka våglängder som finns tillgängliga. Det beror på att humusämnen i högre utsträckning släcker ut korta våglängder (blått ljus) än längre våglängder (rött ljus). Fokallängden hos en lins är våglängdsberoende, korta våglängder bryts mer än långa våglängder. Det gör att man kan anta att abborrar som lever i en brun sjö borde vara anpassade till sin ljusmiljö genom att antingen öka linsens brytningskraft eller öka avståndet mellan linsen och näthinnan för att på så sätt utnyttja de längre våglängderna effektivare.

Fiskar har multifokala linser vilket innebär att ljus av en specifik våglängd har olika fokallängd beroende på var längs med linsradien ljusstrålen kommer in i linsen. Detta resulterar i att olika delar av linsen ansvarar för att fokusera ljus av ett specifikt våglängdsspektrum på näthinnan. Det är därför möjligt att tänka sig att en abborre i en klar sjö där ljusmiljön består av ett bredare spektrum av våglängder borde ha större skillnader i brytningskraft hos linsens olika områden jämfört med en abborre från en mörk sjö som lever i en mer homogen rödaktig ljusmiljö.

De optiska egenskaperna undersöktes hos linser från abborrar från en klar sjö (Rammsjön) och en brun sjö (Ubbasjön) i nordöstra Skåne. Linserna skannades med en tunn laserstråle och en videosekvens av skanningen spelades in. Från inspelningarna kan laserstrålens väg genom linserna analyseras och brytningskraften längs med linsradien bestämmas genom att mäta avståndet från linsens centrum till var den brutna laserstrålen passerar den optiska axeln (fokallängd mätt som back centre distance).

Figur 1 visar grafiskt hur fokallängden (beskrivet som back centre distance) beror på var längs med linsradien laserstrålen befann sig (beam entrance position). De två kurvornas liknande form visar att multifokaliteten inte skiljer sig åt mellan sjöarna. Med andra ord anpassar sig inte abborrarna till skillnader i bredden på det tillgängliga ljusets våglängdsspektrum. Det finns däremot en tydlig effekt på medelfokallängden, där abborrarna från den mörka sjön har kortare fokallängd. Det kan vara en anpassning till en miljö dominerad av långa våglängder som kräver en lins med högre brytningskraft.

De optiska skillnaderna hos abborrepopulationerna är troligtvis ett resultat av fenotypisk plasticitet, dvs. en anpassning som händer under en individs utveckling. Detta då populationerna inte kan ha varit isolerade särskilt länge (maximalt sedan den senaste istiden) samt att isoleringen mellan sjöar av olika vattenfärg troligtvis inte är total, vilket minskar sannolikheten för att genetisk adaptation ska ha skett.




Handledare: Ronald Kröger
Examensarbete för masterexamen 30 hp i akvatisk ekologi 2012
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Olofsson, Daniel
supervisor
organization
course
BIOM35 20121
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
3628865
date added to LUP
2013-04-02 10:45:33
date last changed
2013-04-02 10:45:33
@misc{3628865,
  abstract     = {Skillnader i abborrars optik med vattenfärg

Abborrar är extrema generalister och finns i sjöar med vitt skilda vattenfärger. Det gör att olika abborre populationer upplever vitt skilda ljusmiljöer. Det visar sig att abborrar anpassar sig till mörkt vatten genom att förändra de optiska egenskaperna hos sina ögonlinser.

Vattenfärgen hos sjöar varierar kraftigt, från kristallklart till mörkbrunt, beroende på mängden humusämnen som är lösta i vattnet. Humusämnen är stora svårnedbrytbara organiska molekyler som bildas när organiskt material bryts ned. Ljusmiljöerna i en klar respektive en brun sjö skiljer sig åt inte bara i ljusintensitet, men också i vilka våglängder som finns tillgängliga. Det beror på att humusämnen i högre utsträckning släcker ut korta våglängder (blått ljus) än längre våglängder (rött ljus). Fokallängden hos en lins är våglängdsberoende, korta våglängder bryts mer än långa våglängder. Det gör att man kan anta att abborrar som lever i en brun sjö borde vara anpassade till sin ljusmiljö genom att antingen öka linsens brytningskraft eller öka avståndet mellan linsen och näthinnan för att på så sätt utnyttja de längre våglängderna effektivare. 

Fiskar har multifokala linser vilket innebär att ljus av en specifik våglängd har olika fokallängd beroende på var längs med linsradien ljusstrålen kommer in i linsen. Detta resulterar i att olika delar av linsen ansvarar för att fokusera ljus av ett specifikt våglängdsspektrum på näthinnan. Det är därför möjligt att tänka sig att en abborre i en klar sjö där ljusmiljön består av ett bredare spektrum av våglängder borde ha större skillnader i brytningskraft hos linsens olika områden jämfört med en abborre från en mörk sjö som lever i en mer homogen rödaktig ljusmiljö.

De optiska egenskaperna undersöktes hos linser från abborrar från en klar sjö (Rammsjön) och en brun sjö (Ubbasjön) i nordöstra Skåne. Linserna skannades med en tunn laserstråle och en videosekvens av skanningen spelades in. Från inspelningarna kan laserstrålens väg genom linserna analyseras och brytningskraften längs med linsradien bestämmas genom att mäta avståndet från linsens centrum till var den brutna laserstrålen passerar den optiska axeln (fokallängd mätt som back centre distance).

Figur 1 visar grafiskt hur fokallängden (beskrivet som back centre distance) beror på var längs med linsradien laserstrålen befann sig (beam entrance position). De två kurvornas liknande form visar att multifokaliteten inte skiljer sig åt mellan sjöarna. Med andra ord anpassar sig inte abborrarna till skillnader i bredden på det tillgängliga ljusets våglängdsspektrum. Det finns däremot en tydlig effekt på medelfokallängden, där abborrarna från den mörka sjön har kortare fokallängd. Det kan vara en anpassning till en miljö dominerad av långa våglängder som kräver en lins med högre brytningskraft.

De optiska skillnaderna hos abborrepopulationerna är troligtvis ett resultat av fenotypisk plasticitet, dvs. en anpassning som händer under en individs utveckling. Detta då populationerna inte kan ha varit isolerade särskilt länge (maximalt sedan den senaste istiden) samt att isoleringen mellan sjöar av olika vattenfärg troligtvis inte är total, vilket minskar sannolikheten för att genetisk adaptation ska ha skett.




Handledare: Ronald Kröger
Examensarbete för masterexamen 30 hp i akvatisk ekologi 2012
Biologiska institutionen, Lunds universitet},
  author       = {Olofsson, Daniel},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Adaptive plasticity in eye development in perch (Perca fluviatilis)},
  year         = {2012},
}