GfI-Tagung 2015

Josefine Vater^{1, 2}; Matthias Mertzen^{1, 3} & Timo Moritz^{1, 3}

1) Deutsches Meeresmuseum, Katharinenberg 14-20, 18439 Stralsund, Germany

2) Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Biologie, Schwendenerstr. 1, 14195 Berlin, Germany

3) Institut für Systematische Zoologie und Evolutionsbiologie, Erbertstr. 1, 07743 Jena Germany

Bei vielen Vertretern der basalen Teleostei, wie z.B. der Clupeiformes, Alepocephaloidei, Gonorynchiformes, Characiformes, Salmoniformes, Argentinoidei und Osmeroidei, wurden akzessorische Kiemenorgane beschrieben, die mit dem vierten und fünften Kiemenbogen assoziiert sind und der Konzentration von Nahrung dienen – die Epibranchialorgane. Häufig werden diese Epibranchialorgane als Autapomorphien für einzelne Taxa gewertet. Der Milchfisch Chanos chanos(Forsskål, 1775) ist die einzige rezente Art der Familie Chanidae in der Ordnung der Sandfischartigen (Gonorynchiformes). Am posterioren Ende seines Kiemenkorbes befindet sich ein besonders groß ausgeprägtes Epibranchialorgan. Es ähnelt von dorsal aus betrachtet einem auf dem Seite liegenden „J“. Es gibt zwei Öffnungen, die das Epibranchialorgan am vierten Kiemenbogen mit dem Kiemenraum verbindet. Das Lumen des Epibranchialorgans wird durch zwei Reihen Kiemenreusendornen in zwei Teile geteilt.

Zum Vergleich wurde der Aufbau der letzten beiden Kiemenbögen bei den Clupeiformes Engraulis encrasicolus, Nematalosa japonica und Denticeps clupeoides detailliert untersucht. Es zeigte sich, dass Epibranchialorgane sehr unterschiedlich ausgeprägt sein können. Während Chanos und Nematalosa sehr auffällige und hochspezialisierte Epibranchialorgane besitzen, findet sich bei Engraulis ein wenig spezialisiertes und kleineres Organ. Engraulis scheint weniger auf Filternahrung spezialisiert, kann diese Nahrung aber offensichtlich dennoch durch Hilfe des Organs erschließen. Der basalste Vertreter der Heringe, Denticeps, besitzt kein Epibranchialorgan, was bei seiner insektivoren Ernährung auch nicht überraschend ist. Doch finden sich an den letzten Kiemenbögen Hinweise, dass ein Epibranchialorgan möglicherweise einst vorhanden war und dann im Laufe der Evolution reduziert wurde.

Ein Vergleich der Epibranchialorgane von Chanos und den Clupeiformes deutet darauf hin, dass entsprechende Strukturen nochmals eingehend untersucht werden sollten, um Fragen der Homologie und Konvergenz zu klären.

Jonas Jourdan, Rüdiger Riesch and Martin Plath

Goethe-Universität Frankfurt/Main

Invasive alien species (IAS) are an important component of global change with welldocumented negative impacts on native biodiversity and worldwide economic impacts. Mosquitofishes (genus Gambusia) are currently considered one of the 100 most detrimental invasive species. Eastern mosquitofish (G. holbrooki) were introduced to southern Europe for malaria prophylaxis some 80 to 100 years ago and spread northwards, highlighting the remarkable adaptability to different climatic conditions in their novel distribution range. Their negative impact on local faunas stems partially from their carnivorous life style, and besides the desired effect on mosquito larvae, indigenous fish and amphibian larvae often decline after the introduction of mosquitofish. However, invasive mosquitofish also provide a unique opportunity to investigate climate-driven intra-specific diversification via local adaptation and phenotypic plasticity. Studying genetic diversity and mechanisms of evolutionary change are essential to explain geographic patterns of invasion and range expansion as well as the potential for evolutionary responses to novel environmental conditions, and will augment our understanding of the species’ potential for further invasions and range expansions. In an integrative approach, we focus on adaptive divergence in morphological and life-history traits, as well as population genetic differentiation along south-north gradients in the species’ natural range in the USA (Florida Keys to New Jersey) and in the invasive range in Europe. First results from our life-history analyses detected pronounced differentiation along the native distribution range. We confirmed previous assumptions as we identified one region in the USA as the most likely origin of European mosquitofish populations, which uniformly showed reduced genetic diversity, compared to native populations. However, despite a presumed genetic bottleneck they adapted to a wide range of habitats and climatic conditions in Europe. Moreover, first results suggest that invasive populations also show life-history differentiation comparable to populations across the native distribution range. Common garden reared descendants of wild-caught G. holbrooki will reveal if those adaptations are the results of contemporary evolutionary processes (i.e. selection on allelic variation in the founder population or on variation arising from de novo mutations) or phenotypic plasticity. The latter may be a key mechanism in biological invasions as it allows rapid adaptive phenotypic divergence, which could explain the fast spread of mosquitofish across Europe.