Czystsze ryby -Cleaner fish

Dwa wargacze wargatki usuwające martwy naskórek i zewnętrzne pasożyty z granika ziemniaczanego
Film przedstawiający wargatka czyszczącego skrzela czyszczącego skrzela wydłużonej ryby chirurga

Ryby czystsze to ryby , które wykazują specjalistyczną strategię żywieniową, świadcząc usługi innym gatunkom, określanym mianem klientów, usuwając martwy naskórek , ektopasożyty i zainfekowaną tkankę z powierzchni lub komór skrzelowych. Ten przykład symbiozy czyszczenia reprezentuje zachowanie wzajemności i współpracy, ekologiczną interakcję, która przynosi korzyści obu zaangażowanym stronom. Jednak czystsze ryby mogą spożywać śluz lub tkankę, tworząc w ten sposób formę pasożytnictwa zwaną oszustwem. Zwierzętami-klientami są zazwyczaj ryby różnych gatunków, ale mogą to być również gady wodne ( żółwie morskie i legwany morskie ), ssaki (manaty i wieloryby ) lub ośmiornice . Szeroka gama ryb, w tym wargacz , pielęgnice , sum , pipefish , lumpeks i babka , wykazują zachowania czyszczące na całym świecie w wodach słodkich, słonawych i morskich, ale szczególnie skoncentrowane w tropikach ze względu na wysoką gęstość pasożytów. Podobne zachowanie występuje u innych grup zwierząt, takich jak krewetki czystsze .

Istnieją dwa rodzaje czystszych ryb, obowiązkowych sprzątaczy w pełnym wymiarze godzin i fakultatywnych sprzątaczy w niepełnym wymiarze godzin, w których stosuje się różne strategie w oparciu o zasoby i lokalną obfitość ryb. Zachowanie czyszczące ma miejsce w wodach pelagicznych, a także w wyznaczonych miejscach zwanych stacjami czyszczenia. Na czystsze czasy trwania interakcji z rybami i wspomnienia powracających klientów ma wpływ układ neuroendokrynny ryb, obejmujący hormony argininowe wazotocynę , izotocynę i serotoninę .

Rzucające się w oczy ubarwienie to metoda stosowana przez niektóre czystsze ryby, w przypadku których często wyświetlają lśniący niebieski pasek, który rozciąga się na całej długości ciała. Inne gatunki ryb, zwane naśladowcami, naśladują zachowanie i fenotyp ryb czystszych, aby uzyskać dostęp do tkanki rybnej klienta.

Wyspecjalizowane zachowania żywieniowe czystszych ryb stały się cennym zasobem w akwakulturze łososia w Atlantyku w Kanadzie , Szkocji , Islandii i Norwegii w zapobieganiu epidemii wszy morskich , co jest korzystne dla gospodarki i środowiska poprzez minimalizację stosowania chemicznych środków odwszawiających. Specjalnie hodowane do tego celu są taszynka ( Cyclopterus lumpus ) i wargacz ( Labrus bergeylta ). Najczęstszymi pasożytami, którymi żywią się czystsze ryby, są gatunki gnathiidae i widłonogi .

Różnorodność i przykłady

ryba morska

Poniżej znajduje się wybór kilku z wielu morskich gatunków czyszczących.

Powszechnie badanymi rybami czyścicielami są wargacze z rodzaju Labroides występujące na rafach koralowych na Oceanie Indyjskim i Pacyfiku .

Gobies neonowe z rodzajów Gobiosoma i Elacatinus zapewniają usługi sprzątania podobne do wargaczowatych, choć tym razem na rafach na zachodnim Atlantyku , stanowiąc dobry przykład zbieżnej ewolucji zachowań czyszczących.

Ryby ziemniaczane są wykorzystywane w akwakulturze jako ryby czyszczące łososiowate, ale nie wiadomo, czy wykazują zachowanie czyszczące na łososiach żyjących na wolności.

Ryby słonawe?

Woda słonawa odnosi się do środowisk wodnych, które mają zasolenie pomiędzy systemami wody słonej i słodkiej. Na tych obszarach zaobserwowano również symbiozę czyszczenia między dwoma pielęgnicami słonawowodnymi z rodzaju Etroplus z Azji Południowej . Mały gatunek Etroplus maculatus jest czystszą rybą, a znacznie większy Etroplus suratensis jest gospodarzem, który otrzymuje usługę czyszczenia.

Ryby słodkowodne

Oczyszczanie zaobserwowano rzadko w wodach słodkich w porównaniu z wodami morskimi. Jest to prawdopodobnie związane z mniejszą liczbą obserwatorów (takich jak nurkowie) w wodzie słodkiej w porównaniu do wody słonej. Jednym z niewielu znanych przykładów czyszczenia słodkowodnego jest młodociany sum Raphael czyszczący rybożerne Hoplias cf. malabaryk . W akwariach publicznych widziano , jak zagłówki Synaptolaemus czyszczą większe ryby.

Mechanizmy

Fakultatywne ryby czyszczące

Fakultatywnie czyszcząca ryba nie polega wyłącznie na specjalistycznym czyszczeniu pożywnego pokarmu. Fakultatywnych sprzątaczy można dalej podzielić na stacjonarnych i wędrownych fakultatywnych sprzątaczy. Fakultatywne osoby czyszczące mogą wykazywać zachowanie czyszczące przez cały okres swojego życia lub wyłącznie jako osobniki młodociane w celu uzyskania dodatkowych składników odżywczych podczas szybkiego wzrostu. Przykładami fakultatywnych czyścicieli są powszechnie gatunki wargaczy, takie jak wargacz błękitny , wargacz noronha ( Thalassoma noronhanum ) i wargacz złocisty ( Ctenolabrus rupestris ), okoń morski żyjący w wodach Kalifornii i taczanka ( Cyclopterus lumpus ).

Na przykładzie wargacza niebieskiego z wód karaibskich, ich alternatywną strategię żywieniową opisano jako ogólną zbieraczkę , co oznacza, że ​​żywią się szeroką gamą mniejszych organizmów wodnych w zależności od dostępności. Zauważono, że podczas sprzątania wargacz niebieski bada potencjalnych klientów i żywi się tylko niektórymi, co sugeruje, że wargacz szuka określonego rodzaju pasożyta jako suplementu diety. Określono również ilościowo, że zachowanie żerowania wargaczowatych nie zmienia się proporcjonalnie do możliwości czyszczenia, ponownie sugerując, że zachowanie czyszczące u tej fakultatywnej ryby ma na celu uzupełnienie diety, a nie z konieczności.

Obowiązkowe czystsze ryby

Obowiązkowa czystsza ryba polega wyłącznie na specjalistycznym czyszczeniu pokarmu. Dlatego też obowiązkowe środki czyszczące mają większą wydajność czyszczenia szerszego zakresu pasożytów w porównaniu do ryb fakultatywnych. Aby zmaksymalizować zużycie składników odżywczych, obowiązkowi sprzątacze wykorzystują większą część stacji czyszczących. Obowiązkowe czystsze ryby można również podzielić na stacjonarne i wędrujące. Te wybory dotyczące historii życia są dokonywane w oparciu o ilość konkurencji międzygatunkowej ze strony innych obowiązkowych sprzątaczy w okolicy. Przykładem obowiązkowych środków czyszczących jest babka nos rekina ( Elacatinus evelynae ) na rafie karaibskiej, gdzie zaobserwowano, że wykonuje do 110 czyszczeń dziennie.

Klient Mulloidichthys flavolineatus na stacji oczyszczania.

Czystsze stacje

Stacje czyszczące to strategia stosowana przez niektóre czystsze ryby, w której klienci gromadzą się i wykonują określone ruchy, aby przyciągnąć uwagę czystszych ryb. Stacje czyszczące są zwykle kojarzone z unikalnymi cechami topologicznymi, takimi jak te widoczne na rafach koralowych i zapewniają przestrzeń, w której czyściciele nie mają ryzyka drapieżnictwa ze strony większych ryb drapieżnych, ze względu na obopólne korzyści z usług sprzątaczy.

Interakcje są rozpoczynane przez klienta i kończone przez sprzątającego, co oznacza, że ​​klient szuka usługi, nad którą sprawuje kontrolę.

Oszukiwanie

Pasożytnictwo oszukańcze występuje, gdy sprzątaczka zjada śluz lub zdrową tkankę od klienta. Może to być szkodliwe dla klienta, ponieważ śluz jest niezbędny do zapobiegania uszkodzeniom spowodowanym promieniowaniem UV, a otwarte rany mogą zwiększać ryzyko infekcji. Czystsze ryby zachowują równowagę między jedzeniem ektopasożytów a śluzem lub tkanką ze względu na odpowiednie korzyści odżywcze, czasami pomimo ryzyka dla klienta. Na przykład karaibska babka czyszcząca ( Elacatinus evelynae ) zjada łuski i śluz od żywiciela w okresach niedoboru ektopasożytów, aby uzupełnić swoją dietę. Relacja symbiozy między klientem a żywicielem nie załamuje się, ponieważ liczebność tych pasożytów zmienia się znacznie sezonowo i przestrzennie, a ogólna korzyść dla większej ryby przewyższa wszelkie oszustwa ze strony mniejszego sprzątacza.

Pamięć

Czyściciele ryb (zwłaszcza fakultatywni czyściciele) oceniają wartość potencjalnych klientów przy podejmowaniu decyzji, czy zainwestować w klienta, czy oszukać i zjeść śluz lub tkankę. Obserwacje interakcji sprzątacza i klienta wykazały, że sprzątaczki mogą zapewnić klientowi stymulację dotykową jako sposób na nawiązanie relacji i zdobycie „zaufania” klienta. Ta interakcja kosztuje sprzątacza, ponieważ nie jest to czas spędzony na karmieniu. Ta fizyczna interakcja pokazuje kompromis czystszej ryby . Sprzątacz minimalizuje czas karmienia, aby nawiązać niezapomnianą relację z klientem, co również przyczynia się do zarządzania konfliktami z potencjalnie drapieżnym klientem.

Neurobiologia

Struktura białkowa hormonu nieswoistego, wazotocyny , pochodzącego z tylnego płata przysadki mózgowej .

Czystszy układ neuroendokrynny ryb został przebadany w odniesieniu do wazotocyny argininowej (AVT) i izotocyny. Są to hormony specyficzne dla ryb, analogiczne do ludzkich hormonów zaangażowanych w życie społeczne. W eksperymentach laboratoryjnych, w warunkach niskiej AVT, sprzątaczki są bardziej zaangażowane w interakcje międzygatunkowe. Warunki wysokiego poziomu AVT zwykle wykazują intensywne interakcje z klientami, ale więcej przypadków oszukiwania. Oznacza to, że ekspresja AVT działa jak przełącznik dla czystszego karmienia ryb, pokazując mniej interakcji z klientem (ale bardziej uczciwe sprzątanie) lub zwiększone interakcje z klientem (przy mniej uczciwym sprzątaniu). Zaobserwowano również, że obowiązkowi sprzątacze mają wyższą ogólną aktywność mózgu, zwłaszcza w móżdżku, prawdopodobnie związaną z ruchami związanymi ze sprzątaniem.

Stwierdzono również, że serotonina wpływa na zachowanie podczas czyszczenia. Wysoki poziom serotoniny zwiększa motywację do interakcji z klientami, a brak serotoniny zmniejsza interakcję z klientem i spowalnia uczenie się.

Mimika

Fangblenny w niebieskie paski to agresywna imitacja wargacza .

Gatunki mimiczne wyewoluowały formy ciała, wzory i kolory, które imitują inne gatunki, aby uzyskać przewagę konkurencyjną. Jednym z najlepiej zbadanych przykładów mimikry na rafach koralowych jest związek między agresywnym mimikiem Plagiotremus rhinorhynchos ( niebieski pręgowany fangblenny ) a wargaczowatym Labroides dimidiatus . Wyglądając jak L. dimidiatus , P. rhinorhynchos jest w stanie zbliżyć się, a następnie żywić się tkanką i łuskami ryb-klientów, udając sprzątacza.

Obecność czystszego naśladowcy, P. rhinorhynchos , zmniejsza skuteczność żerowania czystszego modelu L. dimidiatus . P. rhinorhynchos żywi się żywiąc się tkankami i łuskami ryb-klientów, co sprawia, że ​​ryby-klienci są o wiele bardziej ostrożni podczas pobytu w stacjach oczyszczania. Bardziej agresywne mimiki mają większy negatywny wpływ na tempo żerowania i powodzenie czystszych ryb. Kiedy mimiki pojawiają się w większym zagęszczeniu w porównaniu z czystszymi, następuje znaczny spadek wskaźnika sukcesu czystszych ryb. Skutki stosunku naśladowcy/modele są podatne na rozmycie, przez co wzrost liczby ryb klientów umożliwia zarówno naśladowcom, jak i modelom większy dostęp do klientów, ograniczając w ten sposób negatywny wpływ naśladowców na sukces w zbieraniu pokarmu przez modele.

Do podobnych gatunków należą również Plagiotremus tapeinosoma ( Mimic blenny ), Aspidontus .

Implikacje

Akwakultura łososiowatych

Przykład obiektu akwakultury na wolnym powietrzu w Chile.

Akwakultura to hodowla organizmów wodnych, gdzie na Północnym Atlantyku rozwija się hodowla łososia . Czystsze ryby są wykorzystywane do zjadania pasożytniczych wszy morskich z łososia w celu ograniczenia epidemii powodujących choroby w populacjach. Dwie najczęściej używane ryby czyścicielskie to taczanka, Cyclopterus lumpus i wargacz wargacz Labrus bergeylta. Ryby te występują w całym Oceanie Atlantyckim, od Grenlandii po Francję, od Zatoki Hudsona po New Jersey oraz w dużych koncentracjach w Zatoce Fundy i na wybrzeżu St. Pierre, w pobliżu Nowej Fundlandii. Wargacz Ballan jest szeroko rozpowszechniony na północno-wschodnim Oceanie Atlantyckim. Preferowano przejście w kierunku ryczałt, ponieważ wargacze są mniej aktywnymi żerownikami w miesiącach zimowych.

Metody

Czystsze ryby są hodowane komercyjnie i wprowadzane do klatek morskich dla łososiowatych. Łosoś i tasy są w stanie współistnieć, gdzie tasy spędzają określoną ilość czasu na żerowaniu w celu uzupełnienia pokarmu, a tylko przez część swojego czasu odwszawiają łososia. Przy znacznych stosunkach środków czyszczących do klienta wysiłki są wystarczające, aby zminimalizować epidemie wszy. Klatki morskie zaprojektowano z dodatkowym podłożem, do którego mogą przyczepiać się ryby grudkowate w okresach bezczynności, aby zminimalizować poziom stresu u czystszych ryb i zmaksymalizować zdolność odwszawiania.

Wyzwania związane z używaniem czystszych ryb

Wszy morskie powodujące uszkodzenia morfologiczne łososia hodowlanego w Nowym Brunszwiku w Kanadzie.

Obiekty akwakultury na Północnym Atlantyku wykorzystują fakultatywne ryby czyszczące ( Cyclopterus lumpus i Labrus bergeylta ) w celu kontrolowania składników odżywczych, które otrzymują podczas hodowli, przed ich użyciem w akwakulturze. Jednym z wyzwań związanych ze stosowaniem fakultatywnych środków czyszczących jest to, że należy zmaksymalizować usuwanie pasożytów z łososia, jednocześnie równoważąc dodatkowe składniki odżywcze z suplementowanej paszy, aby zapewnić zdrowie czystszych ryb i bezpieczeństwo klientów łososiowatych. Kolejnym wyzwaniem, które pojawia się w zarządzaniu zachowaniem czystszych ryb, jest zrównoważenie liczby czyścicieli z liczbą klientów. Przy niskim stosunku środków czyszczących do klienta zwiększa się ryzyko inwazji wszy. Przy wysokim stosunku liczby sprzątaczy do klientów zwiększa się konkurencja między sprzątaczami i istnieje większe ryzyko oszukiwania i spożywania śluzu i miąższu łososiowatych, zwiększając tym samym ryzyko infekcji.

Ograniczenie do minimum występowania chorób w komercyjnych stadach ryb rydzowych ma kluczowe znaczenie dla kontynuacji ich stosowania w akwakulturze. Rozwój szczepionek dla tasy jest aktualnym obszarem badań, ponieważ zapotrzebowanie na tasy rośnie w branży akwakultury. W celu zminimalizowania występowania chorób u czystszych ryb, komercyjne stada tasy są uzupełniane dzikimi osobnikami w okresie lęgowym, aby zminimalizować depresję inbredową . Genom ryzaka nie został jeszcze w pełni zsekwencjonowany, więc subtelne szczegóły między populacjami nie są jeszcze doceniane.

Inną kwestią związaną z wykorzystaniem czystszych ryb w akwakulturze jest minimalizacja uciekinierów z klatek morskich. Jeśli uciekną czystsze ryby rozmnażają się z naturalnymi populacjami w środowisku, może to zmniejszyć naturalne zdolności przetrwania dzikich ryb.

Środowisko

Czystsze ryby przejęły strategie redukcji wszy, które w przeszłości opierały się na chemicznych środkach odwszawiających. Zmniejsza to ilość ścieków wpływających na otaczające dzikie siedliska w akwakulturze na wolnym powietrzu. Stwierdzono również, że wprowadzanie czystszych ryb do klatek akwakultury łososiowatych jest mniej stresujące dla łososiowatych niż interwencja medyczna w przypadku epidemii wszy morskich.

Czystsze ryby żyjące na wolności przyczyniają się do ogólnego zdrowia społeczności wodnych, zmniejszając uszkodzenia morfologiczne i fizjologiczne innych gatunków ryb przez pasożyty. Utrzymanie tych populacji ryb pomaga utrzymać stabilną złożoną sieć interakcji.

Gospodarczy

Epidemie wszy morskiej szkodzą przetrwaniu hodowanych ryb łososiowatych i powodują większość strat w przychodach z akwakultury. Zatrudniając czystsze ryby zamiast interwencji medycznej w zwalczaniu wszy morskiej, hodowcy akwakultury oszczędzają pieniądze.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Multimedia związane z czystszą rybą w Wikimedia Commons