Использование спектроскопии для изучения влияния восприятия света и цвета у рыб.

[janis]

Огромное разнообразие видов цихлид, особенно в пределах озера или реки, заинтриговало ученых. Различные гипотезы были подвергнуты проверке, и хотя они помогают объяснить некоторые разнообразия, есть еще много вопросов, на которые нужно ответить. Один вопрос заключается в том, как виды могут дифференцироваться в пределах области, когда между ними нет физического барьера. Чтобы ответить на этот вопрос, ученые использовали спектральный анализ, чтобы определить, достаточно ли визуальных факторов, чтобы привести к видообразованию.Было обнаружено, что виды цихлид озера Виктория вокруг острова Макуби гибридизируются и, несмотря на то, что они очень похожи, они стали двумя отдельными видами. Используя спектральный анализ, ученые определили, что световые волны на разных глубинах влияют на окраску рыб по-разному. Два вида, Pundamilia nyererei и Pundamilia pundamilia , проводят больше времени на глубине, что подчеркивало их различные цветовые узоры. 

Исследователи из области естественных наук нашли спектроскопию в качестве важного исследовательского инструмента. Фактически, спектральный анализ широко используется эволюционными исследователями, геологами, учеными-климатологами и биологами, поскольку мы делаем успехи, чтобы понять влияние энергии и света.В Лейденском университете в Нидерландах исследователи используют спектроскопию для исследования дифференциации видов популяций рыб Чихлид вблизи острова Макубе, расположенного в озере Виктория, Танзания. Для такого исследования исследователи могут исследовать только свои предметы в естественной среде.Для потенциальных исследователей, стремящихся расширить свое понимание естественного мира, надежные и удобные для путешествий инструменты спектроскопии окажутся очень полезными. Avantes предоставляет усовершенствованные инструменты спектроскопии, которые могут использоваться как на поле, так и в лаборатории.

Биоразнообразие Цихлид

Виды Цихлид - разнообразное и широко распространенное разнообразие пресноводных рыб. Рыбу можно найти по всей Америке, африканскому континенту, Юго-Восточной Азии и частям индийского субконтинента. Член семьи Cichlid, Tilapia - популярная рыба-рыба, а также декоративные Angelfish и Oscar, которые популярны среди любителей аквариумов.Для эволюционных исследователей виды цихлид особенно были давней тайной. По оценкам, около 2,500 видов цихлид присутствуют во всем мире, и среди них 500 видов встречаются только на озере Виктория и нигде в мире.Мужская цихлидная рыба известна тем, что имеет вид радуги, а ее длина колеблется от одного дюйма до трех футов, в то время как женская рыба имеет простой цвет, что затрудняет их определение. Эти виды удивительно разнообразны и возникли только из одного сорта, начиная с 10 000 до 15 000 лет назад. Что касается эволюционного временного масштаба, то эволюция цихлид - поразительно недавнее событие.

Эволюционная головоломка Cichlid

Существует еще одна причина эволюционного любопытства видов цихлид. Различение видов часто происходит из-за географической изоляции, которая известна как аллопатрическое видообразование; однако виды цихлидов, присутствующие в восточноафриканских озерах, дифференцировались без каких-либо физических ограничений между популяциями.Численность Cichlid имеет уникальные характеристики, которые позволили большинству из них найти отличительную нишу в своей среде. Один разновидность в небольшой области может развиваться, чтобы добывать на одном источнике пищи, в то время как в пределах той же области другой сорт может питаться другим источником.Например, рот одного вида цихлид открывается с левой стороны, и они питаются чешуйками в правой части их добычи, а челюсть другого вида открывается с правой стороны, и они питаются чешуйками в левой части их добычу.Исследователи уже давно озадачены этим странным способом эволюционной дифференциации. Симпатрическое (то есть в пределах того же географического положения) дифференциация среди видов цихлид может быть объяснена теорией сенсорного возбуждения.В Институте биологии Лейденского университета, Нидерланды, исследователи Матрин Маан, Кеес Хофкер и др. рассмотрены два вида цихлид - Pundamilla nyererei и pundamilla Pundamilla - которые были найдены возле острова Makobe, озеро Виктория , недалеко от границы с Танзанией .На сегодняшний день их исследование является наиболее убедительным доказательством, поддерживающим гипотезу о дивергентном сенсорном диске. Термин «дивергентный сенсорный видообразование» относится к дифференциации двух видов, которые тесно связаны и обусловлены различиями сенсорного восприятия между популяциями.

Одна такая пара видов являются П. nyererei и П. pundamilla цихлиды , которые развивались расходящийся видообразования и тесно разделяемая среды обитания. Во время спаривания самки Cichlid выбирают самцов для их яркой окраски, и этот факт хорошо документирован.Основываясь на этом эволюционном процессе, ученые предположили, что экологические факторы, которые позволяют женщинам выбирать партнеров по светлому градиенту, показывают механизм быстрого симпатического видообразования. Это поддерживает теорию дивергентного сенсорного привода.

Окружающая среда и фенотип

Чтобы лучше понять эти виды цихлид, их фенотип и окружающая среда должны быть поняты первыми. Присутствие твердых частиц сделало озеро Виктория темным и бурным.В этой среде коротковолновый свет (синий) полностью рассеивается, а спектральные характеристики и интенсивность света меняются очень быстро. Виды P. nyererei и P. pundamilla имеют среду обитания в диапазоне от 0,5 М до 7 М в глубину. Исследователи исследовали спектры этих двух микроуровней. Команда вычислила оранжевые соотношения, используя спектральную интенсивность диапазона 550-700 нм (оранжевый красный, желтый) и разделив ее на спектральную интенсивность диапазона 400-550 нм (зеленый, синий, фиолетовый). Для такого рода измерений полевых спектров в естественной среде полевой комплект спектроскопии поглощающей способности AvaTrek-ABF, оборудованный погружным зондом, обеспечивает подходящее решение.Первичная среда обитания видов P. pundamilla колеблется от 0,5 М до глубины около 2М, где рассеивается короткий голубой свет длины волны. Мужской вид характеризуется ярко-синим цветом; 0,57 - оранжевое соотношение в этой области.Напротив, было обнаружено , что виды P. nyererei более распространены в 4-7 М, где красный сдвиг более выражен. В диапазоне 4-7M оранжевое соотношение составляло 0,75. Самцы этого вида демонстрируют яркую красную окраску. Оба вида в остальном очень похожи, и между 2 М и 4 М свободно перемежаются.

Оптомоторный отклик

Около острова Makobe, ученые поймали живой П. nyererei и P. pundamilla видов. Для лучшей идентификации образцы были микрочипе и помещены в резервуары, которые были освещены высокочастотной флуоресценцией (830 нм, 1100 люкс) для адаптации к типичному 12-часовому циклу темных и светлых периодов.После этого периода акклиматизации рыбу-женщину помещали в круглый резервуар, окруженный вращающимся экраном вертикальных черных и белых баров. Оптокинетический ответ рыбы затем использовался для отслеживания движущегося света для определения порогов чувствительности спектров, который является наименьшей интенсивностью света, при котором рыба реагирует на движущийся световой стимул. Используя светофильтр для красного (656 нм) и синего (436 нм), тот же тест повторяли.Оба вида показали совершенно другой ответ; в П. nyererei самки показали более высокий порог чувствительности в красном свете, в то время как pundamilla P. женщины показали более низкий порог чувствительности в синем свете.Между двумя тестами и в зависимости от визуального ответа 23 из 25 отдельных рыб (92%) были определены в две непересекающиеся группы. Поскольку выбор мата, по-видимому, зависит от цветного дисплея, фоточувствительность самцов Cichlid является потенциальным фактором быстрого видообразования, наблюдаемого в биоразнообразии Цихлид.

Спектроскопия в полевых условиях

Спектроскопия служит надежным инструментом для ученых, поскольку она позволяет проводить быстрый и неразрушающий анализ, а также предоставляет информацию о многих областях научных исследований. Прочные конструкции вместе с модульным оборудованием теперь сделали относительно простым применение спектрального анализа для поглощения, облучения, флуоресценции и отражения в полевых условиях.

 

 https://www.news-medical.net/whitepaper/20170913/Using-Spectroscopy-to-Study-the-Effects-of-Light-and-Color-Perception-in-Fish-Speciation.aspx