Arktisen kampamaneetin esiintyminen ja populaatioiden välinen geneettinen vaihtelu Itämerellä

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019042613363
Title: Arktisen kampamaneetin esiintyminen ja populaatioiden välinen geneettinen vaihtelu Itämerellä
Author: Hakala, Sanja
Contributor: Helsingin yliopisto, Bio- ja Ympäristötieteellinen tiedekunta, Biotieteiden laitos
Date: 2012
URI: http://hdl.handle.net/10138/301277
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019042613363
Thesis level:
Abstract: Kampamaneetteja elää kaikissa mereisissä elinympäristöissä rannikoilta ulapalle ja merten syvänteisiin. Itämerellä on vanhastaan raportoitu elävän pikkumaneettia (Pleurobrachia pileus). Vuonna 2005 eteläiselle Itämerelle levisi pelätty tulokaslaji amerikankampamaneetti (Mnemiopsis leidyi), joka raportoitiin myös pohjoiselta Itämereltä vuonna 2007. Kuitenkin syksyllä 2008 määritettiin molekulaarisin menetelmin kolmas laji, arktinen kampamaneetti (Mertensia ovum), jota ei ole aiemmin löydetty murtovedestä. Selvitin, mitä kampamaneettilajeja pohjoisella Itämerellä elää ja mitkä ovat niiden todelliset levinneisyysalueet Itämerellä. Lisäksi tutkin arktisen kampamaneetin populaatioiden geneettistä vaihtelua pohjoisen ja eteläisen Itämeren välillä AFLP:llä (Amplified Fragment Lenght Polymorphism). Aineistoni sisältää sulkumekanismilla varustetuilla eläinplanktonhaaveilla kerätyt näytesarjat pohjoiselta ja eteläiseltä Itämereltä. Laskin ja mittasin yksilöt elävinä ja kuivasin ne DNA:n eristystä varten. Tein lajinmääritykset lajikohtaisten 18S rRNA- ja ITS1-alueille suunniteltujen PCR-alukkeiden avulla. Kultakin näytteenottopisteeltä keräsin tausta-aineistoa lämpötila-suolaisuusluotaimella. AFLP-näytepisteiksi valitsin kaksi pistettä pohjoiselta ja kaksi eteläiseltä Itämereltä, ja kultakin pisteeltä kymmenen yksilöä. Aineistoni mukaan amerikankampamaneettia ei esiinny pohjoisella Itämerellä, vaan sen levinneisyyden raja on Bornholmin altaalla. Arktinen kampamaneetti on koko Itämeren alueella yleinen ja paikoin hyvin runsaslukuinen. Yksilömäärät ovat suurimmillaan pohjoisella ja keskisellä Itämerellä, mikä viittaa siihen, että laji on sopeutunut pohjoisen ympäristöoloihin. Laji esiintyy laikuttaisesti, mutta yksilömäärät ovat samansuuntaisia laajalla alueella, joten populaatio vaikuttaa olevan vakaa. Havaitut arktisen kampamaneetin yksilömäärät vastaavat aiemmin Itämereltä raportoituja pikkumaneetin yksilömääriä. Myös vanhat kuvaukset Itämeren kampamaneettien elintavoista ja rakenteesta sopivat paremmin arktiseen kampamaneetiin kuin pikkumaneettiin. On todennäköistä, että Itämeren kampamaneetit ovat olleet arktista kampamaneettia jo viime vuosisadalla ja että laji on määritetty virheellisesti pikkumaneetiksi. Omassa aineistossani pikkumaneettia esiintyy harvalukuisena vain Pohjanmeren suulla. Arktisen kampamaneetin esiintymiseen eri vesikerroksissa vaikuttavat lämpötila ja suolaisuus. Itämeren arktiset kampamaneetit elävät pääasiassa syvimmissä vesikerroksissa lähellä pohjaa, missä vesi on suolaista ja viileää. Arktiset kampamaneetit ovat Itämerellä noin kymmenen kertaa Arktiksella eläviä yksilöitä pienempiä. Suomenlahden yksilöt ovat suurempia kuin eteläisen Itämeren. AFLP toimii kampamaneeteilla erinomaisesti, joskin DNA-näytteiden kontaminaation vähentämiseen on syytä kiinnittää huomiota. Arktisen kampamaneetin yksilöiden välinen geneettinen vaihtelu on samassa suuruusluokassa kaikilla näytepisteilläni, ja samanlaista kuin merieläimillä yleensä. Pohjoisen Itämeren populaatio on geneettisesti hiukan tasaisempi ja eteläisellä Itämerellä yksilöiden välillä on enemmän vaihtelua. Etelän ja pohjoisen Itämeren yksilöt muodostavat omat, toisistaan eroavat populaationsa, mutta populaatioiden välillä on havaittavissa geenivirtaa. Populaatioiden väliset geneettiset erot ovat merieläimillä tyypillisesti pieniä, ja sama on havaittavissa myös Itämeren arktisella kampamaneetilla. Aineiston geneettisestä vaihtelusta noin 90 % oli näytepisteiden sisäistä 10 % näytepisteiden välistä. Ero on pääosin etelän ja pohjoisen näytepisteiden välillä, sillä merialueiden sisäiset parittaiset erot olivat hyvin pieniä. Tämä opinnäytetyö osoittaa, että Itämerellä yleisin ja laajimmalle levinnyt kampamaneettilaji on arktinen kampamaneetti. Tätä ennen se on pohjoisella Itämerellä virheellisesti määritetty ensin pikkumaneetiksi ja myöhemmin amerikankampamaneetiksi. Tutkimukseni osoittaa, kuinka tärkeää luotettava lajinmääritys on ekologiselle tutkimukselle.Ctenophores live in all marine environments from coast to deep sea. Historically the Baltic Sea has been reported to host the marine species ‘sea gooseberry’ (Pleurobrachia pileus). In the year 2005 a notorious invasive species ‘American comb jelly’ (Mnemiopsis leidyi) spread to the southern parts of the Baltic, and it was reported to occur in the Northern Baltic in 2007. However, in 2008 a third species ‘Arctic comb jelly’ (Mertensia ovum) was identified from the Northern Baltic with molecular methods. This species has not previously been found in brackish water. In this master’s thesis I assess which ctenophore species live in the Northern Baltic and what are their true distributions in the Baltic Sea. In addition, I study the genetic variation among the northern and southern populations of the Arctic comb jelly using AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism) that has not been used with ctenophores before. I sampled ctenophores from 21 sites in the northern Baltic and 13 sites in the southern Baltic using a plankton net with cod-end and a closing mechanism. I counted and measured the animals alive before drying them for DNA extraction. I identified the species using species specific primers for 18S rRNA and ITS1. From each sampling site, environmental variables were measured with Conductivity-Temperature-Depth sonde. For AFLP analysis I chose two sampling sites from the Finnish bay and two sites from the Southern Baltic, and analysed ten individuals of M. ovum per cite. According to my data M. leidyi does not occur in the Northern Baltic, and the northernmost border of its distribution is at Bornholm Basin. M. ovum is common throughout the Baltic Sea, and very numerous in places. The number of individuals is highest at the northern and central Baltic Sea, suggesting it is better adjusted to the northern conditions. The distribution is patchy but the number of individuals is similar over large areas, suggesting the population is stable. The numbers of M. ovum reported here are similar to the numbers historically reported for P. pileus in the Baltic Sea. Additionally, old descriptions of P. pileus ecology and morphology in the Baltic Sea match better those of M. ovum. It seems likely that the ctenophores in the Baltic Sea were actually M. ovum in the last century, and that the old species identifications are incorrect. In my data P. pileus occurs in low numbers only at the very border of the North Sea. The occurrence of M. ovum in different water layers is controlled by temperature and salinity. In the Baltic Sea M. ovum occurs mainly in the deepest water layers, where the water is cold and the salinity is the highest. In the Baltic Sea the size of M. ovum is ten times smaller than in the arctic areas. The individuals are bigger in the Finnish bay compared to more southern areas. AFLP works well with ctenophores, although the contamination level of the samples should be controlled better. The genetic variation among individuals of M. ovum is at the same magnitude in all of my study sites, but slightly smaller in the northern Baltic than in the southern Baltic. The northern and southern populations form separate clusters in Bayesian clustering, but there is admixture among populations. The genetic differences among populations are typically small in marine animals, and this is true in my M. ovum data too, where 90% of the variation is within sampling sites and only 10% between them. The pattern matches isolation by distance, where the biggest genetic variation is between the northern and southern samples, and the two sampling sites from each area have very little variation between them. I show that the most common and most widely distributed ctenophore species in the Baltic Sea is the Arctic ctenophore M. ovum. Historically, in the northern Baltic, this species has been misidentified first as P. pileus and later as M. leidyi. My study highlights the importance of correct species identification in ecological studies.
Discipline: Ekologia ja evoluutiobiologia


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Hakala ctenophores 2012.pdf 1.266Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record