Náttúrufræðingurinn

Árgangur

Náttúrufræðingurinn - 2014, Blaðsíða 43

Náttúrufræðingurinn - 2014, Blaðsíða 43
123 Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags eiga á hættu að deyja út en ekki má gleyma þeim lykilspurningum líf- fræðinnar sem snúast um að upp- runa og viðhald líffræðilegrar fjöl- breytni og sérstaklega um áhrif utanaðkomandi þátta (eðlis- og líf- fræðilegra) á þá. Á síðustu áratugum hefur skilningur aukist á samverkun vist- og þróunarfræðilegra þátta við mótun líffræðilegar fjölbreytni og samfélaga lífvera,1 en áður töldu menn að vist- og þróunarfræðilegir Bjarni K. Kristjánsson, Sigurður S. Snorrason, Camille Leblanc, David L. G. Noakes og Skúli Skúlason Ritrýnd grein / Peer reviewed Líffræðileg fjölbreytni er undirstaða lífsgæða okkar. Á síðustu árum og áratugum hefur líffræðilegri fjöl- breytni hnignað og eru ferskvatns- vistkerfi þar engin undantekning. Þessi þróun á að mestu leyti rætur að rekja til athafna mannsins, t.d. þeirra sem valda hnattrænni hlýnun, mengun eða stórfelldri skerðingu og eyðingu búsvæða. Áhyggjur manna beinast fyrst og fremst að stórauknum fjölda tegunda sem kraftar ynnu á svo ólíkum tímaskala að samverkun væri ólíkleg.2 Þessi samverkun getur átt sér stað á öllum þrepum líffræðilegs fjölbreytileika, allt frá erfða- og svipfarsbreytileika einstaklinga til breytileika vistkerfa. Nýlegar rannsóknir, ekki hvað síst á norrænum slóðum, hafa staðfest að þróunarfræðilegir ferlar sem tengjast afbrigða- og tegundamyndun geta átt sér stað á vistfræðilegum tímaskala og geta orsakast af sérstæðum vist- fræðilegum þáttum eða breytingum. Sem dæmi má nefna að æxlunar- legur aðskilnaður hefur átt sér stað á tiltölulega stuttum tíma í sama vatni bæði hjá bleikju (Salvelinus alpinus)3 og Kyrrahafslaxi (Oncorhynchus nerka).4 Aðrar rannsóknir hafa sýnt að þróunarfræðilegar breytingar á bráð geta leitt til þróunarfræðilegra breytinga hjá afræningja5 og að hraðar vistfræðilegar breytingar, t.d. í hitastigi, hafi haft bein áhrif á aðlögun lífvera.6 Eftirtektarvert er að í mörgum tegundum virðast mynstur aðlögunar endurtekin aftur og aftur. Í svipuðum vistkerfum má þannig sjá systurtegundir, undirtegundir eða afbrigði með sambærilegar svipgerðir. Það ferli hefur verið kallað samhliða þróun (e. parallel evolution) og bendir sterklega Lífið á jaðrinum: Hér er gerð grein fyrir rannsóknum okkar á íslenskri dvergbleikju. Dverg- bleikja hefur fundist víða um land og virðist hafa þróast endurtekið og aðlagast að hraun- og lindarbúsvæðum. Dvergbleikjur eru í öllum tilfellum smávaxnar, kubbslegar, undirmynntar og dökkar á lit. Þær bera fjölmörg einkenni ungviðis bleikju, sem bendir til sértækra þróunarleiða. Fæða þeirra er fjölbreytt, en greinileg tengsl eru þó milli fæðu og útlits innan stofna. Með nákvæmari athugun má greina talsverða fjölbreytni milli stofna, bæði í fæðu og útliti, ekki hvað síst í lögun höfuðsins. Útlitsbreytileiki milli stofna tengist greinilega umhverfi bleikjunnar og mótar lindargerð, þ.e. hvort lindarvatn safnast saman í tjörn eða rennur burt sem lækur, útlitsbreyti- leikann einna helst. Eldistilraunir sýna að dvergbleikja er sveigjanleg í útliti og er sveigjanleikinn mismikill milli stofna. Rannsóknir á erfðafræði vaxtar og vöðvaþroskunar leiðir í ljós að vöðvar dvergbleikju þroskast á annan hátt en hjá bleikju af hefðbundinni stærð. Þannig greinum við breytingar í ákveðinni genaboðleið sem virðast vera sérlega mikilvægar hvað varðar dvergvöxt. Rannsóknir okkar hafa sýnt að samanburður innan og milli stofna dvergbleikju á Íslandi gefur færi á að skilja betur þá þætti sem móta líffræðilega fjölbreytni og viðhalda henni, en verndun líffræðilegs fjölbreyti- leika er eitt af mikilvægustu verkefnum náttúrufræðinga nú á tímum. Dvergbleikja (Salvelinus alpinus) í íslenskum lindarbúsvæðum Náttúrufræðingurinn 84 (3–4), bls. 123–131, 2014 84_3-4.indd 123 1601//15 12:50 Náttúrufræðingurinn 130 Þakkir Þessi grein er tileinkuð minningu Agnars Ingólfssonar. Agnar var vinur, samstarfsmaður og kennari íslenskra höfunda þessarar greinar. Bjarni K. Kristjánsson starfaði með Agnari um fimm ára skeið og hóf vísindastarf sitt undir leiðsögn hans, en Agnar leiðbeindi Bjarna í fjórða árs verkefni um vistfræði hrognkelsaseiða. Við viljum þakka þeim fjölmörgu sem komið hafa að rannsóknum á dvergbleikju við Háskólann á Hólum og Háskóla Íslands í gegnum tíðina. Ólafur Sigurgeirsson las yfir handrit þessarar greinar og kom með margar gagnlegar ábendingar. Rannsóknarsjóður Rannís, NERC í Bretlandi og NSERC í Kanada hafa styrkt rannsóknirnar auk stofana höfunda. Heimildir 1. Ferrière, R., Dieckmann, U. & Couvet, D. (ritstj.) 2004. Evolutionary Conservation Biology. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 448 bls. 2. Slobodkin, L.B. 1961. Growth and Regulation of Animal Populations. Holt, Rinehart and Winston, New York, NY, USA. 184 bls. 3. Davíð Gíslason, Ferguson, M.M., Skúli Skúlason & Sigurður S. Snorra- son 1999. Rapid and coupled phenotypic and genetic divergence in Ice- landic Arctic charr (Salvelinus alpinus). Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 56. 2229–2234. 4. Hendry, A.P., Wenburg, J.K., Bentzen, P., Volk, E.C. & Quinn, T.P. 2000. Rapid evolution of reproductive isolation in the wild: Evidence from introduced salmon. Science 290. 516–518. 5. Fussmann, G.F., Loreau, M. & Abrams, P.A. 2007. Eco-evolutionary dynamics of communities and ecosystems. Functional Ecology 21. 465– 477. 6. Parmesan, C. & Yohe, G. 2003. A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems. Nature 421. 37–42. 7. Schluter, D., Clifford, E.A., Nemethy, M. & McKinnon, J.F. 2004. Parallel Evolution and Inheritance of Quantitative Traits. American Naturalist 163. 809–822. 8. Brakefield, P.M. 2006. Evo-Devo and constraints on selection. TREE 21. 362–368. 9. Arendt, J. & Reznick, D. 2008. Convergence and parallelism reconsid- ered: what have we learned about the genetics of adaptation? TREE 23. 26–32. 10. Parsons, K.J., Sheets, H.D., Skúli Skúlason & Ferguson, M.M. 2011. Phe- notypic plasticity, heterochrony and ontogenetic repatterning during juvenile development of divergent Arctic charr (Salvelinus alpinus). Jour- nal of Evolutionary Biology 24. 1640–1652. 11. Skúli Skúlason, Sigurður S. Snorrason & Bjarni Jónsson 1999. Sympatric morphs, population and speciation in freshwater fish with emphasis on arctic charr. Bls. 70–92 í: Evolution of biological diversity: From popula- tion to species (ritstj. Magurran, A. & May, R.). Oxford University Press, Oxford, UK. 12. Sigurður S. Snorrason & Skúli Skúlason 2004. Adaptive speciation in northern freshwater fish – patterns and processes. Bls. 210-229 í: Adap- tive speciation (ritstj. Diekmann, U., Metz, H., Doebeli, M. & Tautz, D.). Cambridge University Press, Cambridge, UK. 13. Robinson, B.W. & Wilson, D.S. 1996. Genetic variation and phenotypic plasticity in a trophically polymorphic population of pumpkinseed sun- fish (Lepomis gibbosus). Evolutionary Ecology 10. 631–652. 14. Skúli Skúlason & Smith, T.B. 1995. Resource polymorphism in verte- brates. TREE 10. 366–370. 15. Smith, T.B. & Skúli Skúlason 1996. Evolutionary significance of resource polymorphisms in fishes, amphibians, and birds. Annual Review of Ecology and Systematics 27. 111–133. 16. Robinson, B.W. & Schluter, D. 2000. Natural selection and the evolution of adaptive genetic variation in northern freshwater fishes. Bls. 65–94 í: Adaptive Genetic Variation in the Wild (ritstj. Mosseau, T.A., Sinervo, B. & Endler, J.A.). Oxford University Press, Oxford, UK. 17. Schluter, D. 2000. The Ecology of Adaptive Radiation. Oxford University Press, Oxford, UK. 300 bls. 18. McPhail, J.D. 1994. Speciation and the evolution of reproductive isola- tion in the stickleback (Gasterosteus) of south-western British Columbia. Bls. 399–437 í: The evolutionary biology of the threespine stickleback (ritstj. Bell, M.A. & Foster, S.A.). Oxford University Press, Oxford, UK. 19. Klemetsen, A. 2010. The charr problem revisited: exceptional phenotypic plasticity promotes ecological speciation in postglacial lakes. Freshwater Reviews 3. 49–74. 20. Klemetsen, A. 2013. The most variable vertebrate on earth. Journal of Icthiology 53. 781–791. 21. McPhail, J.D. & Lindsay, C.C. 1970. Freshwater fishes of northwestern Canada and Alaska. Fisheries Research Board of Canada, Bulletin 173, Ottawa, Canada. 22. Johnson, L. & Burns, B. (ritstj.) 1984. Biology of the arctic charr: proceed- ings of the international symposium on arctic charr. University of Mani- toba Press, Winnipeg, Canada. 23. Skúli Skúlason, Þórólfur Antonsson, Guðni Guðbergsson, Hilmar J. Malmquist & Sigurður S. Snorrason 1992. Variability in Icelandic arctic charr. Icelandic Agricultural Sciences 6. 143–153. 24. Brunner, P.C., Douglas, M.R., Osinov, A., Wilson, C.C. & Bernatchez, L. 2001. Holarctic phylogeography of Arctic charr (Salvelinus alpinus L.) inferred from mitochondrial DNA sequences. Evolution 55. 573–586. 25. Peres-Neto, P.R. & Magnan, P. 2004. The influence of swimming demand on phenotypic plasticity and morpholocial integration: a comparison of two polymorphic charr species. Oceologia 140. 36–45. 26. Rakel Júlía Sigursteinsdóttir & Bjarni K. Kristjánsson 2005. Parallel evo- lution, not always so parallel: Comparison of small benthic charr, Salveli- nus alpinus, from Grímsnes and Thingvallavatn, Iceland. Environmental Biology of Fishes 74. 239–244. 27. Arnþór Garðarsson 1979. Vistfræðileg flokkun íslenskra vatna. Týli 9. 1–10. 28. Hilmar J. Malmquist 1998. Ár og vötn á Íslandi: Vistfræði og votlen- distengsl. ls. 3 55 í: Íslensk votlendi. Verndun og nýting (ritstj. Jón S. Ólafsson). Háskólaútgáfan, Reykjavík. 29. Aagot Óskarsdóttir (ritstj), Hafdís Gísladóttir, Hilmar J. Malmquist, Jón Gunnar Ottósson, Katrín Theodórsdóttir, Kristín Lind Ásgeirsdóttir, Sigrún Ágústsdóttir, Sigurður Á. Þráinsson, Steinunn Fjóla Sigurðar- dóttir, Trausti Baldursson & Þóra Ellen Þórhallsdóttir 2011. Náttúru- vernd. Hvítbók um löggjöf til verndar náttúru Íslands. Nefnd um endur- skoðun náttúruverndarlaga. Umhverfisráðuneytið, Reykjavík. 477 bls. 30. Hilmar J. Malmquist, Þórólfur Antonsson, Guðni Guðbergsson, Skúli Skúlason & Sigurður S. Snorrason 2000. Biodiversity of macroinverte- brates on rocky substrate in the surf zone of Icelandic lakes. Verh. Inter- nat. Verein. Limnol. 27. 1–7. 31. Sigurður R. Gíslason, Stefán Arnórsson & Halldór Ármannsson 1996. Chemical weathering of basalt in Southwest Iceland: effects of runoff, age of rocks and vegetative/glacial cover. American Journal of Science 296. 837–907. 32. Govoni, D. 2011. Influence of spring type, physiochemical factors, and longitudinal changes in freshwater spring invertebrage ecology, M.Sc.-ritgerð, Háskólinn á Hólum. 61 bls. 33. Jóhannes Sturlaugsson, Ingi Rúnar Jónsson, Stefán Eiríkur Stefánsson & Sigurður Guðjónsson 1998. Dvergbleikja á mótum ferskvatns og sjávar. Summary Small benthic charr (Salvelinus alpinus) in Icelandic springs In this article we discuss the results of our studies on a number of populations of small benthic charr in Iceland. Small benthic charr are common in Iceland and probably originate from parallel evolution in lava and spring habitats. In all cases these charr are robust in shape with subterminal mouth and dark in col- oration. Overall they show many mor- phological features common for juvenile charr, suggesting specific evolutionary trajectories. The diet of small benthic charr is diverse. There are, however, clear relationship between diet and mor- phology within populations. When the charr are studied on a fine scale there is considerable diversity among popula- tions, both in diet and morphology, es- pecially in trophic morphology. There is a clear connection between the pheno- typic diversity of the small benthic charr and their environment, where spring type, rheocrene vs. limnocrene, is the most influential environmental factor shaping the diversity. Common garden experiments show considerable pheno- typic plasticity in their morphology and considerable variation in plasticity among populations. Studies on the ge- netic control of growth and muscle de- velopment show that the gene regula- tion mechanism within the mTor gene expression pathway may be important for the evolution of dwarfism in charr. Our studies of populations of small ben- thic charr contribute to further under- standing of the factors that shape and maintain biodiversity. At the present time conservation of the world’s biodi- versity is one of the greatest challenges humans face. 84_3-4.indd 130 1601//15 12:50 15 01 19 7 N at tu ru fr 7A C M Y K 56
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88
Blaðsíða 89
Blaðsíða 90
Blaðsíða 91
Blaðsíða 92

x

Náttúrufræðingurinn

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Náttúrufræðingurinn
https://timarit.is/publication/337

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.