Die Masterarbeit von unserem Yannic Ege: Den Einsiedlern auf der Spur!

MareMundi Teammitglied Yannic Ege berichtet von seiner Masterarbeit über Krebse

Nun ist es soweit, der abschließende Bericht meiner Masterarbeit ist fertiggestellt!

Wer auf dem Gebiet der Einsiedlerkrebse nicht mehr ganz sattelfest ist, darf natürlich gerne auch den vorangegangenen Bericht nochmals lesen:

Neuigkeiten von unserem Kursleiter Yannic Ege

Ansonsten wünsche ich viel Spaß beim Lesen und möchte diesen Bericht mit einer kurzen Übersicht über die Ziele meiner Masterarbeit starten.

 

Die morphologische Unterscheidung erfolgte anhand einer Formbeschreibung der Scheren, welche hierfür präpariert, einer Kritisch-Punkt-Trocknung unterzogen und anschließend mit Hilfe von μCT-Scans dreidimensional rekonstruiert wurden. Zu diesem Zweck wurde ein spezielles Rekonstruktionsprogramm (Amira) verwendet, welches es erlaubt eine digitale Segmentierung des Form-Funktions-Komplexes Schere durchzuführen. Auf diese Weise konnten die Podomere (= Beinglieder) im Einzelnen betrachtet und analysiert werden. In den Abbildungen 2 bis 5 können einige dieser Segmentierungen bestaunt werden!

Abb2: Darstellungen der linken Schere und der einzelnen Scherenglieder von C. erythropus. (A) Chela aus lateraler Ansicht, (B) Chela aus medialer Ansicht, (C) ventrale Ansicht des Dactylus, (D) dorsale Ansicht des Propodus.

 

Abb.3: Darstellungen der rechten Schere und der einzelnen Scherenglieder von P. streaensis. (A) Chela aus lateraler Ansicht, (B) Chela aus medialer Ansicht, (C) ventrale Ansicht des Dactylus, (D) dorsale Ansicht des Propodus.

Bei dem „Benthischen Feger“ (Diogenes pugilator) handelt es sich um einen Vertreter der Linkshändigen Einsiedlerkrebse, welcher eindeutig unterschiedlich gestaltete Scheren aufweist (siehe Abb. 4 & 5). Man spricht hierbei von einer sogenannten Heterochelie, die zumeist mit einer Aufgabenverteilung der Scheren einhergeht.

Abb.4: Darstellungen der linken Schere und der einzelnen Scherenglieder von D. pugilator. (A) Chela aus lateraler Ansicht, (B) Chela aus medialer Ansicht, (C) ventrale Ansicht des Dactylus, (D) dorsale Ansicht des Propodus.

 

Abb.5: Darstellungen der rechten Schere und der einzelnen Scherenglieder von D. pugilator. (A) Chela aus lateraler Ansicht, (B) Chela aus medialer Ansicht, (C) ventrale Ansicht des Dactylus, (D) dorsale Ansicht des Propodus.

Die ex-vivo Funktionsanalyse der Schneideflächen wurde durch Vergleiche mit handelsüblichen Werkzeugzangen durchgeführt, welche in einer Einteilung in Scherenfunktionstypen resultierte. Dies gestaltete sich jedoch als nicht eindeutig, da jede Schere zwei Verschlussmuster aufwies. Infolgedessen wurden primäre sowie sekundäre Funktionstypen unterschieden.

 

Abb.6: Ähnlich einem gut ausgestatteten Handwerker, können auch Krebse auf verschiedene „Werkzeuge“ zurückgreifen. Der Unterschied liegt darin, dass sie ihren „Werkzeuggürtel“ niemals ablegen..

Die morphologische Analyse ergab hingegen verschiedene Umrisstypen der untersuchten Krebsscheren. Je nach Aufbau der Scheren wiesen rechte und linke Scheren eines Taxons gleiche (z.B. C. erythropus) oder unterschiedliche Scherentypen auf (z.B. P. cuanensis).

Abb.7: Auflistung der verschiedenen Scherenumriss- sowie primären und sekundären Scherenfunktionstypen.

Für die in-vivo Funktionsanalyse der Scheren wurde ein verhaltensbiologischer Ansatz genutzt. Hierbei wurde die biologische Rolle Nahrungsaufnahme bzw. Nahrungsmanipulation der Tiere gefilmt und so unterschiedliche Bewegungsabläufe definiert.

Nahrungsaufnahme eines Felsküsten-Einsiedlerkrebs (Clibanarius erythropus). Man erkennt die gleichgestalteten (= homoiochelate) Scheren, welche jeweils die Bewegungsabläuft Zupfen, Ziehen und Festhalten ausführen. Gefüttert wurden alle Tiere mit Kalmarfleisch (Loligo vulgaris).

Durch eine anschließende Auszählung der Bewegungen konnten Seitenpräferenzen der zuvor definierten Bewegungen erfasst werden. Drei der fünf untersuchten Krebsarten lieferten interpretierbare Ergebnisse, wobei P. cuanensis überaus deutliche Seitenpräferenzen von haltenden bzw. abtrennenden Bewegungen erkennen lies.

Abb.8: Tabelle der Bewegungspräferenzen aller untersuchten Einsiedlerkrebse. In Klammern stehende Ergebnisse konnten nicht eindeutig interpretiert werden.

Vergleicht man nun die Ergebnisse der in-vivo-Funktionsanalyse der Scheren mit den zuvor eingeteilten Scherenfunktionstypen, ergibt sich ein deutlicher Zusammenhang. C. erythropus und P. streaensis wiesen keine Seitenpräferenzen auf, was nach der ex-vivo-Funtionsanalyse auch Sinn ergibt, da die Arten homoiochelate Scheren besitzen, welche nahezu gleich groß sind und jeweils die gleichen Funktionstypen aufweisen. P. cuanensis zeigte hingegen Seitenpräferenzen, was sich mit der Heterochelie und den unterschiedlichen Funktionstypen der Scheren deckt – die Begriffe heterochelat und homoiochelat beziehen sich hierbei auf die Scherenkanten.

Aus dem vierten Ziel der Arbeit ergaben sich zwei sehr interessante Hypothesen (Abb. 9), welche mit Hilfe der Geometrischen Morphometrie (Hauptkomponentenanalyse = PCA) untersucht wurden.
Die Bearbeitung dieser Hypothesen beruht natürlich auf einem Vergleich der linken und rechten Scheren, welcher erst durch digitales Spiegeln der rechten Scheren auf die linke Seite ermöglicht wurde. Des Weiteren wurden jeweils PCAs der Dactyli und Propodi der Scheren getrennt voneinander durchgeführt. Bei einer PCA wird die Dimensionalität multivariater Datensätze reduziert, indem eine Vielzahl statistischer Formvariablen durch eine geringere Anzahl aussagekräftiger Hauptkomponenten (PCs für principal components) angegeben wird.

 

Abb.9: Ergebnisse der statistischen Analyse der Geometrischen Morphometrie der untersuchten Einsiedlerkrebsscheren.

 

Abschließend bleibt zu sagen, dass sowohl Übereinstimmungen als auch Widersprüche der auf Grundlage der formulierten Hypothesen diskutierten Ergebnisse der geometrischen Morphometrie auftreten. Und wie am Schluss fast aller Forschungsarbeiten steht auch hier der berühmt-berüchtigte letzte Satz: Weitere Analysen und Forschungen sind notwendig um das Gesamtbild zu vervollständigen!

Ich hoffe ihr habt aus meinem Bericht ein bisschen was Neues erfahren und konntet einen kleinen Einblick in die Forschung eines evolutions-morphologisch arbeitenden Biologen bekommen. In diesem Sinne wünsche ich eine schöne Zeit und vielen Dank fürs Lesen!

Yannic Ege im Labor mit seinen Krebsen

 

Pagarus prideaux

 

Pagarus-anachoretus

Bericht:  Yannic  Ege