Daugavpils Universitātes Dzīvības zinātņu un tehnoloģiju institūts Biosistemātikas departaments
Maksims Zolovs
APKĀRTĒJĀS VIDES FAKTORU IETEKME UZ EKTOPARAZĪTU IZPLATĪBU ZIVJU ŽAUNU APARĀTĀ: PREFERENCES, LĪDZĀSPASTĀVĒŠANA UN MIJIEDARBĪBA
Promocijas darba KOPSAVILKUMS bioloģijas doktora zinātniskā grāda iegūšanai (zooloģijas apakšnozarē)
Daugavpils 2018
1 Promocijas darbs izstrādāts: Daugavpils Universitātes Dzīvības zinātņu un tehnoloģiju institūta Biosistemātikas departamentā laika periodā no 2013. līdz 2018. gadam.
Promocijas darbu daļēji finansiāli atbalstīja projekts Nr. 2013/0016/1DP/1.1.1.2.0/APIA/VIAA/055.
Darba raksturs: promocijas darbs (publikāciju kopa) Bioloģijas nozares zooloģijas apakšnozarē.
Promocijas darba zinātniskais vadītājs: Dr. biol. Voldemārs Spuņģis (Latvijas Universitāte, Latvia)
Promocijas darba zinātniskais konsultants: PhD, prof. Boris Krasnov (Ben-Gurionas Negevas Universitāte, Izraēla)
Recenzenti: Dr. med. vet., asoc. prof. Dace Keidāne (Latvijas Lauksaimniecības Universitāte, Latvija) PhD, assist. prof. Grzegorz Zaleśny (Vroclavas Vides un Dabas zinātņu Universitāte, Polija) Dr. biol., vād. pētnieks Maksims Balalaikins (Daugavpils Universitāte, Latvija)
Promocijas padomes priekšsēdētājs: Dr. biol. prof. Arvīds Barševskis
Promocijas darba aizstāvēšana notiks: Daugavpils Universitātes bioloģijas nozares promocijas padomes atklātajā sēdē 2018. gada 1. jūnijā, plkst. 12:00, Daugavpils Universitātē (Parādes 1A), 130. auditorijā.
Ar promocijas darbu un tā kopsavilkumu var iepazīties Daugavpils Universitātes bibliotēkā, Parādes 1, Daugavpilī un http://du.lv/lv/zinatne/promocija/aizstavetie_promocijas_darbi/2018_gads
Atsauksmes sūtīt: promocijas padomes sekretārei, Parādes 1, Daugavpils, LV- 5401; mob. +37126002593; e-pasts: [email protected]
Padomes sekretāre: Dr. biol. Jana Paidere, Daugavpils Universitātes pētniece
ISBN 978-9984-14-845-8 © Maksims Zolovs, 2018
2 SATURS
PUBLIKĀCIJU SARAKSTS...... 4
IEVADS...... 5 Pētījuma aktualitāte...... 5 Zinātniskā novitāte...... 6 Promocijas darba mērķis un uzdevumi...... 6 Pētījumu rezultātu aprobācija...... 7
MATERIĀLS UN METODES...... 8 Pētījuma priekšizpēte...... 8 Zivju izmeklēšana un parazītu ievākšana...... 9 Monogeneju morfometriskie mērījumi...... 10 Ūdens paraugu ievākšana un kvalitātes analīze...... 11 Statistisko testu izmantošana...... 11 Nišas platuma un pārklāšanās aprēķināšana...... 11 Parazītu lokalizācijas preferences un līdzāspastāvēšanas statistiskā 12 datu apstrāde...... Zinātniskā ētika...... 13
REZULTĀTI...... 13 Monogeneju cieto daļu morfometriskā analīze...... 13 Trematožu metacerkāriju izplatība plauža (Abramis brama) žaunu aparātā: parazītu preferences, līdzāspastāvēšana un mijiedarbība...... 14 Ūdens ķīmisko kvalitātes parametru ietekme uz asaru (Perca fluviatilis) ektoparazītu telpisko sadalījumu...... 17
DISKUSIJA...... 19
SECINĀJUMI...... 23
LITERATŪRAS SARAKSTS...... 48
3 PUBLIKĀCIJU SARAKSTS
Promocijas darbs ir balstīts uz publikācijām, kas disertācijas tekstā ir norādītas ar romiešu cipariem. Oriģinālie raksti ir publicēti ar izdevēju atļaujām. Autora pieminēšanas kārtība publikācijā norāda viņa ieguldījumu pētījuma veikšanā.
I Zolovs M., Priekule M., Gasperovich O., Kolesnikova J., Osipovs S., Spuņģis V. 2018. The spatial distribution of perch (Perca fluviatilis) ectoparasites and the effect of chemical water quality parameters on the ectoparasites’ spatial niche size. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences (akceptēts publicēšanai 26.01.2018) II Zolovs M., Kanto J., Jakubāne I. 2017. The distribution of digenean metacercariae within bream (Abramis brama) gill apparatus: preferences, co-occurrence and interactions of parasites. Journal of Helminthology: 1 – 11. DOI: 10.1017/S0022149X1700044X III Zolovs M., Deksne G., Daukšte J., Aizups J., Kirjušina M. 2016. Morphometric analysis of the hard parts of Pseudodactylogyrus anguillae and Pseudodactylogyrus bini (Monogenea: Dactylogyridae) on the gill apparatus of the European eels (Anguilla anguilla) from the freshwaters of Latvia. Journal of Parasitology 102: 388 – 394. DOI: 10.1645/15-789
Autora ieguldījums (%) pētījumos: I II III Original idea / Pētījuma ideja 60 80 80 Study design / Pētījuma dizains 90 90 90 Data collection / Datu ievākšana 50 65 65 Data analysis / Datu analīze 90 90 100 Manuscript preparation / Manuskripta 90 90 90 sagatavošana
4 IEVADS
Pētījuma aktualitāte Saimnieka un parazītu attiecības, kā arī attiecības starp parazītiem ir daudzu parazitoloģisko pētījumu uzmanības centrā. Pateicoties plašiem pētījumiem šajā jomā, mūsu izpratne par šīm attiecībām ir ievērojami progresējusi. Dažas tēmas ir daudzpusīgi izpētītas, piemēram, parazītu negatīvā ietekme uz saimniekorganismu. Tomēr par vairākām tēmām ir tikai fragmentāri dati vai datu vispār nav. Fenotipiskā plastiskuma teorija apgalvo, ka viens genotips spēj izpausties vairākos fenotipos dažādās vidēs (Fusco & Minelli 2010). Savukārt parazīti apdzīvo uzreiz divas vides. Pirmā vide ir saimniekorganisms, kas nodrošina parazītu ar vietu, kur piestiprināties, baroties un/vai vairoties. Otrā vide ir dzīvotne, kur mīt parazīta saimniekorganisms (Dogel 1962; Kennedy 1975). Vairākos pētījumos ir konstatēta saistība starp ūdens vidi (parazīta otro vidi) un parazīta piestiprināšanas aparāta morfoloģiju. Savukārt, saistība starp parazīta mikrolokalizāciju uz saimnieka (parazīta pirmo vidi) un parazīta piestiprināšanās aparātu nav pētīta. Monogenejus uzskata par piemērotu parazītu grupu, lai pētītu organismu adaptācijas un to morfoloģiskās izmaiņas. Monogenejiem ir tiešs attīstības cikls, un daudzi no tiem ir šauri specializējušies sugas, ģints vai dzimtas līmenī. Īpatņu ievākšana no dažādām zivju sugām ir relatīvi viegla un ātri veicama. Turklāt parazīti lokalizējas specifiskās vietās (mikrodzīvotnēs) viena saimnieka robežās (Bychowsky 1957). Tādēļ monogenejus var uzskatīt par ekoloģiskiem modeļorganismiem vides adaptāciju pētīšanai (Rohde 1991). Saimnieks reti kad ir invadēts tikai ar vienu parazītu sugu. Parasti to izmanto vairākas parazītu sugas, kas veido infrasabiedrību (Holmes & Price 1986). Parazītu mijiedarbība galvenokārt ir pētīta radniecīgām sugām, jo tās izmanto vienādus resursus (El Hafidi et al. 1998; Šimková et al. 2000; Buchmann & Lindenstrøm 2002; Koskivaara et al. 2009). Savukārt, ja neradnieciskās parazītu sugas (pieder pie dažādiem taksoniem) izmanto līdzīgus resursus, viņi arī var mijiedarboties. Tomēr šāda mijiedarbība reti ir pētīta parazītu agregācijas dēļ, kur vairākums saimnieku ir invadēti ar nedaudzām parazītu sugām un tikai daži saimnieki invadēti ar lielām parazītu infrasabiedrībām (Shaw & Dobson 1995). Hatčinsona nišas koncepcija (Hutchinson 1957) apgalvo, ka pastāv daudzdimensiju vide, kur vides apstākļi un resursi nosaka organisma pastāvēšanas prasības (Fusco & Minelli 2010). Parazītu dzīvotne sastāv no vairākiem biotiskiem un abiotiskiem faktoriem. Pie abiotiskiem faktoriem pieder fizikāli-ķīmiskie komponenti (temperatūra, pH, gaismas intensitāte, ūdens sāļums u.c.), savukārt biotiskie faktori biežāk ir saistīti ar parazīta saimnieku (saimnieka vecums, dzimums, garums, imunitāte u.c.) (Dogel 1962; Poulin 2004, 2008; Morand & Krasnov 2010). Pieaugošā interese par parazītu
5 un vides mijiedarbību radīja ideju izmantot parazītus kā rādītājus vides apstākļu maiņai (Šebelova et al. 2002; Sures 2004; Sures et al. 2017).
Zinātniskā novitāte Promocijas darba rezultāti parādīja, saistību starp monogeneju piestiprināšanās orgānu cieto daļu garumu un apkārtējās vides stāvokļa izmaiņām, kas ir pierādīts virknē iepriekš veikto pētījumu. Savukārt, saistību starp parazītu piestiprināšanās aparāta izmēru un parazītu sastopamību dažādās žaunu mikrolokalizācijas vietās pieradīt neizdevās. Šī pētījuma rezultāti ar iepriekšējiem atklājumiem liecina par to, ka monogeneju piestiprināšanas aparāta izmēru ietekmē saimnieka izmērs, savukārt saimnieka audi ietekmē monogeneju piestiprināšanas aparāta formu. Parazītu mijiedarbības pētījuma fokusgrupa bija trematožu metacerkāriji, jo viņu mikrolokalizācijas preferences un attiecības ar citiem parazītiem ir maz pētītas. Trematožu dzīves stratēģija būtiski atšķiras no monogeneju, vēžveidīgo un glohīdiju attīstības cikla īpatnībām, kuru preferences un attiecības tika intensīvi pētītas. Promocijas darba rezultāti parādīja, ka arī trematožu metacerkārijiem ir raksturīgas noteiktas preferences attiecībā uz lokalizāciju žaunu aparātā neskatoties uz to, ka tie lokalizējas nevis uz žaunu lapiņām, bet žaunu lapiņu iekšienē. Pētījuma rezultāti liecina par to, ka trematožu metacerkāriji neveido iekšsugu un starpsugu attiecības. Šie novērojumi saskan ar iepriekš veiktajiem pētījumiem par parazītu mijiedarbību. Tas nozīmē, ka gan tuvu radniecisko, gan attāli radniecisko sugu agregācija pārsvarā ir atkarīga no mikroekoloģiskām preferencēm. Daudzu ekoloģisko pētījumu uzmanības centrā ir abiotisko faktoru sezonālās izmaiņas un to ietekme uz parazītu sastopamību. Saistība starp parazītu invāziju un fosfātu, nitrātu un sulfāta jonu koncentrāciju ir maz pētīta vai novērtēta netieši, tāpēc ka lielākā daļa jonu ir cieši saistīti ar ezera trofisko stāvokli. Ezera eitrofikācija ir lēns dabisks process, un jonu koncentrācija ir atkarīga no daudziem faktoriem un ievērojami svārstās gada laikā. Promocijas darba rezultāti parādīja saistību starp sezonālām ūdens ķīmisko parametru izmaiņām un ektoparazītu telpiskās nišas platumu. Iepriekš tāda saistība bija pieradīta tikai starp ūdens ķīmiskiem parametriem un parazītu invāzijas intensitāti.
Promocijas darba mērķis un uzdevumi Galvenais promocijas darba mērķis bija novērtēt saimnieka un parazītu attiecības morfoloģiskā līmenī, izanalizēt mijiedarbību starp attāli radniecīgām parazītu sugām (sugām, kas pieder pie dažādiem taksoniem), kā arī izpētīt ķīmisko ūdens kvalitātes parametru ietekmi uz ektoparazītu telpisko nišas platumu.
6 Pirmais pētījuma uzdevums bija noskaidrot, vai parazītu sastopamība dažādās žaunu mikrolokalizācijas vietās ir saistīta ar parazītu piestiprināšanās aparāta izmēru (III). Otrais pētījuma uzdevums bija noskaidrot, vai trematožu metacerkāriji a) dod priekšroku veidot cistas noteiktās mikrolokalizācijas vietās žaunu aparātā; b) vienlaicīgi sastopami ar monogenejiem un vēžveidīgiem, vienā un tajā pašā mikrolokalizācijās vietā viena saimnieka žaunās; c) mijiedarbojas ar monogenejiem un vēžveidīgiem (II). Trešais pētījuma uzdevums bija noskaidrot, vai sezonālas ūdens ķīmisko parametru izmaiņas ir saistītas ar ektoparazītu telpiskās nišas platumu (I).
Pētījumu rezultātu aprobācija Par promocijas darba rezultātiem ziņots 8 starptautiskajās zinātniskajās konferencēs: Zolovs M., Priekule M., Gasperovich O., Kolesnikova J., Osipovs S., 2017. The association between abundance of perch ectoparasites and water quality parameters of Lake Sila, Latvia. 9th International conference on biodiversity research. Book of abstracts, p. 109. Zolovs M., Kirjušina M., 2016. Relationships between parasite dominance and species richness that inhabit gill apparatus of common bream (Abramis brama (Linnaeus, 1758)) from Lake Lubāns (Latvia). The 58th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 92. Zolovs M., Priekule M., Gasperovich O., Kirjušina M., 2016. The monthly records of parasite fauna in perca fluviatilis (L.) from Lake Sila (Latvia). The 58th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 93. Zolovs M., Priekule M., Kārkliņš A., Kirjušina M., 2016. New records of parasite fauna in perccottus glenii Dybowski, 1877 from lakes of Latgale region (Latvia). The 58th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 93-94. Zolovs M., Deksne G., Daukšte J., Aizups J., Kirjušina M., 2015. Morphometric analysis of hard parts of Pseudodactylogyrus anguillae and Pseudodactylogyrus bini from freshwater bodies of Latvia. 8th International conference on biodiversity research. Book of abstracts, p. 175. Zolovs M., Zalboviča V., Lazdāne M., Kirjušina M., 2015. Preliminary results of the microhabitat and relationships between parasites on gill apparatus of bream (Abramis brama (L.)) from Lake Lubāns of Latvia. 8th International conference on biodiversity research. Book of abstracts, p. 176.
7 Zolovs M., Kirjušina M., 2014. The preliminary results of parasite microhabitat on fish gills: monogenea and trematoda metacercaria. The 56th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 33. Zolovs M., Ozuna A., Kirjušina M., 2013. The environment influence on Dactylogyrus species (Monogenea: Dactylogyridae) morphometric parameters. The 55th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 27.
MATERIĀLS UN METODES
Pētījuma priekšizpēte Materiāla ievākšanas vietu un zivju sugu noskaidrošanai tika veikta priekšizpēte un pielietota G*Power 3 programma, lai aprēķinātu minimāli nepieciešamo izmeklējamo zivju skaitu (Faul et. al. 2007, 2009). Tika pielietoti sekojoši programmas uzstādījumi: 1-β kļūdas varbūtība = 0.95, α kļūdas varbūtība = 0.05 and efekta lielums = vidējs. Kopumā no 11 ezeriem tika izmeklētas 356 zivis, kas parstāv 10 zivs sugas (skat. 1. att.). Priekšizpētes laikā uz zivju žaunām tika konstatētas vismaz 43 parazītu sugas: Protista (n=3), Monogenea (n=28), Digenea (n=6), Nematoda (n=1), Mollusca (n=2) un Crustacea (n=3).
1. att. Zivju ievākšanas vietas
8 Zivju izmeklēšana un parazītu ievākšana Trīs galveno darba uzdevumu izpildei (I, II, III) tika izmeklētas 284 zivis: 75 zuši (Anguilla anguilla) no Liepājas Ķīšezers, Alūksnes un Usmas ezeriem, 60 plauži (Abramis brama) no Lubānas ezera un 149 asari (Perca fluviatilis) no Sila ezera. Tika izmantotas stratificētas un randomizētas paraugu iegūšanas metodes. Zivju ievākšana tika veikta, izmantojot makšķeri, tīklus, lamatas un aizsprostus. Zivis tika transportētas uz laboratoriju un iemidzinātas pēc Algers et al. (2009) metodes, savukārt, žaunu aparāts tika izpreparēts un izmeklēts no abām pusēm 15 – 45x lielā palielinājumā, izmantojot Nikon SMZ800 mikroskopu (Nikon Corporation, Tokyo, Japan). Parazītu telpiskā izvietojuma noskaidrošanai, žaunu aparāts no abām pusēm virzienā no priekšpuses uz aizmuguri tika sadalīts četros žaunu lokos, piešķirot katram lokam kārtas numuru (1 – 4), savukārt, katrs žaunu loks virzienā no dorsālā līdz ventrālajam galam tika sadalīts trīs sektoros (I - III) (skat. 2. att.) (I, II, III). Katrs konstatētais parazītu īpatnis no žaunām tika ievākts, izmantojot preparēšanas adatas. Parazītu sugu identifikācijai (Sulman 1984; Gussev 1985; Bauer 1987) un morfometrisko pētījumu veikšanai tika sagatavoti parazītu preparāti. Tie tika izmeklēti 400 – 600x lielā palielinājumā, izmantojot Nikon
2. att. Sadalījuma shēma žaunu aparātam (A) un žaunu lokam (B). R – labā puse, L – kreisā puse; 1 – 4 žaunu loki un I – III žaunu loka sektori
Eclipse 90i mikroskopu.
9 Organismu pozitīvo vai negatīvo mijiedarbību var pierādīt tikai ar eksperimentālām manipulācijām. Tomēr manipulēšana ar parazītiem dzīvos saimniekos ir ārkārtīgi sarežģīta un ne vienmēr ir iespējama. Tādēļ uzskaites dati bieži tiek izmantoti kā alternatīva eksperimentiem, lai konstatētu mijiedarbību starp parazītiem. Piemēram, Krasnov et al. (2009) izmantoja uzskaites datus, lai novērtētu pozitīvo un negatīvo saistību starp blusām, kuras parazitē uz mazajiem zīdītājiem. Uzskaites dati arī tika izmantoti, lai analizētu zivju ekto- un endoparazītu starpsugu mijiedarbību (Friggens & Brown 2005; Pronkina et al. 2010). Šajā promocijas darbā tika izmantoti uzskaites dati, lai konstatētu parazītu mijiedarbību.
Monogeneju morfometriskie mērījumi Lai noteiktu, vai pseudodaktilogirīdu sastopamība dažādās žaunu vietās ir saistīta ar to piestiprināšanās aparāta izmēru, tika izmērītas parazītu piestiprināšanās aparāta un reproduktīvo orgānu cietās daļas pēc Gussev (1983) metodes (skat. 3. att.), izmantojot Nikon Eclipse 90i mikroskopu, aprīkotu ar
3. att. Pseudodaktilogirīdu piestiprināšanās aparāta un dzimumorgānu cieto daļu mērījumi
10 NIS–Elements Br 3.2 programmatūru (Nikon, Japāna). Kopumā tika izmērīti 317 Pseudodactylogyrus bini un 183 Pseudodactylogyrus anguillae īpatņi (III).
Ūdens paraugu ievākšana un kvalitātes analīze Ūdens paraugi tika ievākti Sila ezerā katru mēnesi laika periodā no 2015. gada jūnija līdz 2016. gada maijam. Sila ezers (55°44'07.0"N 26°47'34.0"E) ir mazs ezers ar virsmas laukumu 262.0 ha un vidējo dziļumu 4.1 m, kas atrodas Latvijas dabas parka „Silene” teritorijā. Ezeram ir raksturīgs caurteces hidroloģiskais režīms: ietek divas upes un viens strauts, bet iztek viena upe (Tidriķis 1998). Izmantojot 2l polietilēna pudeles, kopumā tika ievākti 60 virsūdens paraugi (5 paraugi mēnesī). Paraugi tika uzglabāti un stabilizēti pēc ISO (Starptautiskā Standartizācijas organizācija) vadlīnijām, piegādāti laboratorijā un analizēti tajā pašā ievākšanas dienā. Fosfātu, nitrātu un sulfātu joni tika mērīti ar spektrofotometrijas metodi, izmantojot ISO vadlīnijas: ISO 6878:2005; ISO 7890-3:2002 un ISO 9280:1990. Izšķīduša skābekļa koncentrāciju ūdenī tika mērīta, izmantojot titrācijas metodi pēc ISO 8467:1995 vadlīnijas (I).
Statistisko testu izmantošana Lai noteiktu, vai pastāv statistiski nozīmīgas atšķirības starp trim vai vairākām neatkarīgām grupām, tika izmantota vienvirziena ANOVA, ja dati bija homogēni ar normālo sadalījumu. Pretējā gadījumā dati analizēti ar Kruskal-Wallis H testu (I un III). Chi-kvadrāta tests tika izmantots, lai noteiktu, vai viena mainīgā dati ir sadalīti pēc nejaušības principa (II un III). Vienas izlases t-tests tika izmantots, lai noteiktu, vai izlase nāk no populācijas ar noteiktu vidējo vērtību (II). Augstākminētie testi tika veikti, izmantojot SPSS programmu versiju 22 (IBM Corporation, Chicago, Illinois). Visi statistiskie testi tika veikti ar nozīmīguma līmeni α = 0,05.
Nišas platuma un pārklāšanās aprēķināšana Katras parazītu sugas telpiskās nišas platuma raksturošanai, mēs aprēķinājām standartizētu Levina nišas platumu (Krebs 1998), kur pi ir parazītu indivīdu proporcija, kas ir atrodama uz žaunām vietā i, un n ir visu iespējamo vietu skaits uz žaunām. Standartizēts Levina indekss svārstās no 0 līdz 1, kur 0 norāda uz to, ka parazītu vispār nav uz žaunām, un 1 norāda, ka suga aizņem visas pieejamās vietas uz žaunām (I un II). Nišu pārklāšanās starp parazītu sugām tika mērīta, aprēķinot Pianka
indeksu (Pianka 1974), kur pij ir žaunu vietas i proporcija, kuru izmanto suga j, un pik ir žaunas vietas i proporcija, kuru izmanto suga k. Pianka indekss svārstās no 0 līdz 1, kur 0 norāda, ka divām
11 sugām nav kopīgas lokalizācijas vietas, un 1 norāda uz pilnīgu lokalizācijas pārklāšanos (Krebs 1998) (II).
Parazītu lokalizācijas preferences un līdzāspastāvēšanas statistiskā datu apstrāde Parazītu skaita datu sadalījumam bieži vien ir asimetriska forma ar pārmērīgu nuļļu skaitu datu kopā (Pilosof et al. 2012; Barnard et al. 2015). Lai risinātu šādu situāciju, tika izstrādāts zero-inflated mixture model tests (Ridout et al. 1998). Nuļļu skaits var rasties no diviem avotiem: „īstajām nullēm” un „viltus nullēm”. „Īstās nulles” iegūst, kad darbojas īsts ekoloģisks efekts, piemēram, parazīts nav konstatēts noteiktā lokalizācijā, jo tā nav piemērota parazīta dzīvošanai (Martin et al. 2005). „Viltus nulles” rodas no kļūdām pētījuma dizainā vai datu ievākšanas metodoloģijā, piemēram, kad saimnieka izmeklēšana notiek pārāk īsu laika periodu vai parazīta suga noteikta nepareizi. Jauktajā modelī dati tiek attēloti sekojošā veidā: 1) īstās nulles un skaitļi tiek modelēti ar Puasona vai negatīvo binomiālo sadalījumu; 2) viltus nulles tiek modelētas ar binomiālo sadalījumu. Detalizētāku informāciju par matemātiskā modeļa pielietošanu un aprēķināšanu var atrast Zuur et al. (2009). Liela skaita nuļļu iekļaušanai aprēķinos mēs pielietojam zero-inflated Poisson (ZIP) vai zero-inflated negative binomial (ZINB) jauktos modeļus, lai noskaidrotu fosfātu, nitrātu, sulfātu, izšķīdušā skābekļa un zivs garuma (I) ietekmi uz parazītu nišas platumu. Visbiežāk sastopamajām sugām tika izveidotas atsevišķas datu kopas. Katrai sugai mēs pielietojam divus modeļus (negatīvs binomiāls un Puasona sadalījums), izmantojot R programmu (R Development Core Team 2016) ar paketi "pscl" (Jackman 2015). Lai izvēlētos labāko modeli katrai datu kopai, izmantojām Akaike Information Criterion (AIC). Novērtēto koeficientu nozīmīgums tika pārbaudīts salīdzinājumā ar atskaites līmeni, kas tika izvēlēts patvaļīgi starp pieciem faktoru līmeņiem (fosfāti, nitrāti, sulfāti, izšķīdušais skābeklis un zivs garums) (I). Vēlamā invāzijas lokalizācijas vieta katrai parazītu sugai tika noteikta, secīgi izvēloties katru lokalizācijas vietu kā atskaites līmeni katram aprēķinam (II). Modeļa intercepts tika testēts pret nulli (Pilosof et al. 2012). Parazītu līdzāspastāvēšanu vienā lokalizācijas vietā uz viena saimnieka žaunām aprēķināja, pielietojot nulles modeļa metodi (II) un izmantojot EcoSim Professional programmu (Entsminger 2014). Katra parazītu infrakopiena tika sakārtota klātbūtnes/prombūtnes matricā, kurā rindas bija parazītu sugas un kolonnas attēloja lokalizācijas vietas. Parazītu sugu līdzāspastāvēšana tika testēta, izmantojot C-rādītāja indeksu (vidējais šaha dēļa laukumu vienību skaits, kas ir katram sugas pārim) (Stone & Roberts 1990). Mēs aprēķinājām empīrisko C-rādītāja indeksu (O) katrai klātbūtnes/prombūtnes matricai un salīdzinājām to ar indeksu, kas tika aprēķināts 5000 nejauši ģenerētām nulles matricām (simulētas matricas) (E)
12 (sagaidāmais C-rādītājs). Bioloģiskā reālisma labad tika izmantots fiksēts- ekvivalents (FE) algoritms nulles matricu ģenerēšanai. Šis algoritms nozīmē, ka katra parazītu suga ir sastopama tādā pašā lokalizācijas vietu skaitā kā faktiskajos datos, bet parazītu sugu skaits katrā lokalizācijas vietā var būt atšķirīgs. Empīriskais C-rādītājs, kas ir būtiski lielāks nekā sagaidāmais C- rādītājs (O > E), norāda uz negatīvu parazītu sugu līdzāspastāvēšanu, bet empīriskais C-rādītājs, kas ir būtiski mazāks nekā sagaidāmais C-rādītājs (O < E), liecina par parazītu sugu pozitīvu līdzāspastāvēšanu. Mēs aprēķinājām standartizēto efekta lielumu (SES) katrai matricai. Tas mēra standartnoviržu skaitu, kur empīriskais indekss ir virs vai zem simulēto matricu vidējā indeksa [(empīriskais indekss - vidējais lielums simulētam indeksam) / simulēta indeksa standartnovirze] (Gotelli & McCabe 2002). Lai pārbaudītu nulles hipotēzi, ka vidējais standartizētā efekta lielums (SES) starp saimnieku indivīdiem ir nulle, tika izmantots vienas izlases t-tests. Pieņemot normālu noviržu sadalījumu, tika paredzēts, ka apmēram 95% no novērotajām SES vērtībām atradīsies robežās no -2,0 līdz +2,0. Lai pētītu parazītu sugu līdzāspastāvēšanu pa pāriem visā matricā, tika izmantots Bayes M kritērijs (II), kuru var aprēķināt programmā Pairs (Ulrich 2008). Šī ir viena no četrām Gotelli & Ulrich (2010) piedāvātajām metodēm. Bayes M kritērijs ir balstīts uz empīrisko Bayesian pieeju, kur novērojamo biežuma sadalījumu salīdzina ar nulles modeļa ģenerētiem datiem. Šī metode samazina nepatiesi pozitīvu testu biežumu (I tipa kļūda) efektīvāk nekā liberālākais CL (95% ticamības intervāls) kritērijs un ir mazāk konservatīva nekā Bayes CL kritērijs. Detalizētākus visu metožu aprakstus un salīdzinājumus var atrast Gotelli & Ulrich (2010). Parazītu pāra asociācijas tika pētītas tikai visbiežāk sastopamajām parazītu sugām (ekstensitāte > 10%).
Zinātniskā ētika Pētījumā izmantoto zivju skaits bija pēc iespējas minimāls, bet pietiekami liels, lai nodrošinātu pētījuma rezultātu ticamību. Plauži un asari ir daudzskaitliskie organismi, uz kuriem Latvijā īpaši aizsardzības noteikumi neattiecas, savukārt, dati par zušu parazītiem tika iegūti projekta Nr.2013/ 0016/1DP/1.1.1.2.0/APIA/VIAA/055 ietvaros. Pirms parazitoloģiskās izmeklēšanas visi zivju īpatņi tika eitanazēti (Algers et al. 2009).
REZULTĀTI
Monogeneju cieto daļu morfometriskā analīze Izanalizējot parazītu izplatību zušu žaunu aparātā, tika konstatēts, ka Pseudodactylogyrus bini un Pseudodactylogyrus anguillae visbiežāk piestiprinās uz pirmā žaunu segmenta un uz otrā un trešā žaunu loka.
13 Salīdzinot piestiprināšanas aparātus un kopulācijas orgānus parazītiem, kas tika ievākti no 21 dažādas žaunu aparāta vietas, tika konstatēts, ka to garumi būtiski neatšķiras gan P. bini (P>0.05), gan P. anguillae (P>0.05) īpatņiem. Savukārt, vidējo āķu (da, ir, va, or, mp, pr), sānu āķu (bl, hl) un kopulācijas orgānu garumi P. bini parazītiem būtiski atšķīrās īpatņiem, kuri tika ievākti pavasarī un rudenī (P<0.001). Līdzīgi arī P. anguillae vidējo āķu (da, va, mp, pr) garums būtiski atšķīrās īpatņiem, kuri tika ievākti pavasarī un rudenī (P<0.05). Vidējais variācijas koeficients (CV, %) bija vienāds P. bini un P. anguillae (P<0.05) īpatņiem. Pseudodactylogyrus bini un P. anguillae piestiprināšanās aparātu un kopulācijas orgānu izmēri būtiski variēja īpatņiem, ievāktiem dažādās pasaules malās.
Trematožu metacerkāriju izplatība plauža (Abramis brama) žaunu aparātā: parazītu preferences, līdzāspastāvēšana un mijiedarbība
Plaužu žaunu parazītu sabiedrības sastāvs Uz plaužu žaunām konstatētas 15 parazītu sugas. Dati par katras parazītu sugas ekstensitāti, vidējo pārpilnības indeksu un standartizēto nišas platumu prezentēti 1. tabulā. Daktilogirīdiem bija augstāka ekstensitāte un vidējais pārpilnības indekss nekā citiem parazītiem, kur D. wunderi bija invadējis gandrīz visus izmeklētos plaužus un tā pārpilnības indeksa vērtība bija vismaz divas reizes augstākā nekā citiem parazītiem. Visi daktilogirīdi, Bucephalus polymorphus un Ergasilus sieboldi bija sastopami uz plaužiem visu gadu, savukārt, citu parazītu invāzija bija sezonāla (Diplozoon paradoxum vasarā un ziemā, Gyrodactylus elegans un Argulus foliaceus vasarā, un Paracoenogonimus ovatus rudenī un ziemā). No visām konstatētajām parazītu sugām deviņas piestiprinājās uz žaunu aparāta, bet četras sugas kāpura stadijā incistējās žaunu audos. Vairākumam parazītu sugu (kāpura stadijā) bija zema ekstensitāte un pārpilnības indekss (attiecīgi mazāk nekā 10% un 1.0), izņemot B. polymorphus (attiecigi 83% un 57.1).
Nišas izmērs un pārklāšanās Dactylogyrus nišas platums bija vismaz divas reizes platāks nekā citām parazītu sugām, izņemot B. polimorphus. Visu parazītu sugu pāru nišas pārklāšanās bija zemāka nekā 60%. Nišas pārklāšanās tuvu radnieciskām sugām bija augstāka nekā attāli radnieciskām sugām (attiecīgi vid=47.8%, St.n.=5.8 pret vid=28.7%, St.n.=12.5; t(54)=5.07, p<0.001).
14 1. tabula. Uz plaužu (Abramis brama) žaunām konstatēto parazītu pārpilnības indekss (A; vid ± St.k.), ekstensitāte (P) un standartizēts nišas platums (BA). Nišas platums netika aprēķināts parazītu sugām ar zemu pārpilnības indeksa vērtību (n/a). Trichodina sp. skaitītās redzes laukuma robežās 60x lielā palielinājumā.
Kreisā puse Labā puse Parazītu sugas P A BA BA Protista/Vienšūņi Myxobolus exiguus 0.03 1±0.01 n/a n/a Trichodina sp. 0.03 1±0.01 n/a n/a Monogenea/Monoģenētiskie sūcējtārpi Dactylogyrus auriculatus 0.85 29.6±4.5 0.31 0.36 Dactylogyrus falcatus 0.97 39.9±5.1 0.36 0.33 Dactylogyrus wunderi 0.98 105±19.2 0.48 0.43 Dactylogyrus zandti 0.92 27.6±4.4 0.38 0.31 Gyrodactyluselegans 0.13 3.6±1.2 0.14 0.05 Gyrodactylus sp. 0.02 1±0.01 n/a n/a Diplozoon paradoxum 0.30 3.9±0.7 0.15 0.13 Dactylogyrus spp. kāpuri 0.28 7.6±1.6 n/a n/a Digenea/ Diģenētiskie sūcējtārpi Bucephalus polymorphus 0.83 69.4±16.4 0.38 0.40 Posthodiplostomum cuticola 0.02 1±0.01 n/a n/a Paracoenogonimus ovatus 0.08 3.4±1.2 0.07 0.04 Mollusca/Gliemji Anodonta cygnea 0.03 1±0.01 n/a n/a Copepoda/Airkājvēži Ergasilus sieboldi 0.77 5.2±0.7 0.15 0.13 Branchiura/Karputis Argulus foliaceus 0.08 1±0.01 n/a n/a
Parazītu izplatība žaunu aparātā Chi-square tests liecina, ka sešas visbiežāk sastopamās parazītu sugas bija izvēlējušās lokalizēties noteiktās žaunu aparāta vietās, savukārt, reti sastopamās parazītu sugas uz žaunu aparāta izvietojās pēc nejaušības principa. Vēlamo mikrolokalizācijas vietu skaits starp parazītu sugām svārstījās no 3 līdz 14 un to skaits bija lielāks sugām ar augstāko invāzijas intensitāti (2. tabula).
15 2. tabula. Žaunu mikrolokalizācijas vietas, kurās vidējais parazītu sugu indivīdu skaits būtiski atšķīrās no nulles.
Vid. Mikrolokalizācija Parazītu Koeficients ± Z Modelis parazītu Kreisā/ p sugas Loks Sektors SE vērtība skaits Labā D. auriculatus ZINB 2.04 K 1 2 1.97±0.77 2.54 0.01 0.73 K 3 3 -5.91±1.48 -3.97 <0.001 1.17 K 4 2 -3.81±1.76 -2.15 0.03 2.15 L 1 2 1.91±0.74 2.58 0.009 2.06 L 1 3 2.17±0.74 2.91 0.003 D. falcatus ZIP 1.94 K 1 2 -3.36±0.75 -4.47 <0.001 1.01 K 4 3 -2.21±1.11 -1.98 0.04 1.78 L 2 2 -2.03±0.98 -2.06 0.03 0.59 L 4 3 -4.80±1.99 -2.41 0.01 D. zandti ZINB 1.16 K 4 3 -4.58±1.59 -2.87 0.004 1.04 L 1 1 3.90±1.93 2.02 0.04 0.79 L 4 3 -4.72±2.12 -2.22 0.02 D. wunderi ZINB 6.75 K 1 2 1.04±0.32 3.25 0.001 9.82 K 2 2 0.70±0.28 2.47 0.01 3.87 K 3 3 -1.67±0.50 -3.30 <0.001 3.80 K 4 1 -1.14±0.53 -2.15 0.03 2.38 K 4 3 -2.79±0.74 -3.75 <0.001 3.85 L 1 1 3.07±0.52 5.82 <0.001 4.68 L 1 2 1.41±0.42 3.35 <0.001 2.22 L 1 3 1.63±0.76 2.14 0.03 5.06 L 2 1 1.45±0.44 3.30 <0.001 6.0 L 2 2 1.01±0.41 2.45 0.01 7.08 L 3 2 0.94±0.36 2.58 0.009 1.31 L 4 3 -2.18±1.00 -2.16 0.03 B. polymorphus ZIP 3.62 K 1 1 -1.65±0.56 -2.94 0.003 6.08 K 2 1 -1.75±0.46 -3.76 <0.001 1.06 K 2 3 -3.78±0.56 -6.65 <0.001 5.17 K 3 1 -3.53±0.55 -6.35 <0.001 4.73 K 3 2 -3.78±0.56 -6.65 <0.001 2.86 K 3 3 -4.19±0.76 -5.47 <0.001 2.4 K 4 2 -1.65±0.73 -2.26 0.02 2.62 L 1 2 -1.34±0.66 -2.01 0.04 6.28 L 2 1 -1.56±0.40 -3.85 <0.001 4.97 L 3 1 -1.31±0.40 -3.27 0.001 5.35 L 3 2 -1.84±0.47 -3.87 <0.001 1.77 L 3 3 -1.19±0.39 -3.00 0.002 2.46 L 4 2 -3.84±0.85 -4.51 <0.001 1.93 L 4 3 -2.36±0.76 -3.10 0.001 E. sieboldi ZINB 0.22 K 3 3 -6.99±2.73 -2.56 0.01 0.34 K 4 1 -5.67±2.80 -2.02 0.04 0.26 L 4 3 5.94±3.00 1.97 0.04
16 Parazītu līdzāspastāvēšana Aprēķināto klātbūtnes/neesamība matricu C-vērtība būtiski atšķirās no simulētām matricām tikai desmit žaunu parazītu infrasabiedrībām no 60 iespējamajām. Šīm desmit infrasabiedrībām aprēķinātā C-vērtība bija zemāka nekā gaidīts. Vidējā SES (standardized effect size) vērtība C-vērtībai sastādīja - 2.33±0.53 (vid±St.n.) un būtiski atšķirās no nulles (t(9)= -13.73 p<0.001), bet būtiski neatšķirās no -2 (t(9)=-1.96 p=0.08). Kopumā 60 matricās tika konstatēti 793 parazītu pāri. Pēc Bayes M kritērija tikai viens parazītu pāris (D. wunderi ar D. zandti) pastāvēja kopā.
Ūdens ķīmisko kvalitātes parametru ietekme uz asaru (Perca fluviatilis) ektoparazītu telpisko sadalījumu Kopumā konstatēti 2822 parazītu īpatņi, kas pieder vienai vienšūņu sugai (Trichodina sp.) un sešām daudzšūnu parazītu sugām (Ancyrocephalus percae, Anodonta cygnea, Unio sp., Achtheres percarum, Argulus foliaceus un Ergasilus sieboldi). Gan parazītu vidēja invāzijas intensitāte, gan ūdens kvalitātes parametru vērtības paradīja nozīmīgu sezonālo svārstību (3. tabula).
3. tabula. Ikmēneša vidējās ūdens kvalitātes parametru vērtības un vidējais parazītu skaits uz asariem (Perca fluviatilis) Sila ezerā (Latvija).
1
1
-
1
-
1
-
-
sp.
mg L mg
mg L mg
mg L mg
mg L mg
Unio
A. percae A.
A. cygnea A.
E. sieboldi
DO DO
A. foliaceus
A. percarum A.
Jūnijs 6.0901 0.0099 0.0253 6.68 2 65 1 2 Jūlijs 8.8889 0.0043 0.0008 7.64 35 2 Augusts 10.8890 0.0084 0.0099 6.76 1 13 1 3 Septembris 8.8943 0.0214 0.1537 5.95 2.5 1 1 3 Oktobris 7.9024 0.0354 0.0167 6.73 1.5 1 1 1 7 Novembris 4.2469 0.0062 0.0026 6.03 3 5 1 7 Decembris 5.3097 0.0167 0.0154 5.07 2 6 1.5 Janvāris 7.9370 0.0281 0.0537 6.80 2 2 1 Februāris 5.2759 0.0317 0.0205 6.23 8 1.5 Marts 8.9091 0.0234 0.0758 6.51 1.5 4 Aprīlis 10.8870 0.0053 0.0341 7.01 6 Maijs 9.9459 0.0279 0.0002 6.57 14 92 1 Diapazons 13.945 0.085 0.245 3.150 2 13 79 1 1 6 Vidējais 7.931 0.018 0.034 6.502 2 5.8 51.3 1 1 3 SD 2.929 0.017 0.048 0.728 0.6 4 34.5 1 1 2 Ekstensitāte, % 23 42 21 9 7 33
DO – izšķīdušais skābeklis; SD – standartnovirze
17 Kruskal – Wallis testa rezultāti liecina, ka parazītu nišas platums starp mēnešiem būtiski atšķiras tikai A. cygnea X2(5)=16.846, p=0.005. Chi-square tests parādīja, ka A. cygnea, Unio sp., A. percarum un E. sieboldi (p<0.05) dod priekšroku noteiktai lokalizācijas vietai, savukārt, A. percae un A. foliaceus (p>0.05) lokalizējas nejauši. Fosfātu, nitrātu sulfātu un izšķīdušā skābekļa koncentrācija ezerā atšķiras atkarībā no izmeklēšanas mēneša (p<0.05). Fosfātu (CV=94.3%) un nitrātu (CV=139.3%) ikmēneša variācija Sila ezerā bija vismaz divas reizes augstāka nekā sulfātu (CV=36.9%) un izšķīdušā skābekļa (CV=11.2%) (p<0.05) koncentrācija. Zero-inflated modeļi parādīja, ka triju ektoparazītu sugu nišas platums bija negatīvi saistīts ar ūdens ķīmiskajiem kvalitātes parametriem un pozitīvi saistīts ar zivju garumu (p<0.001). Tika konstatēts, ka tikai zivju garums var radīt „neīstas nulles” nišas platumam. Dižās bezzobes A. cygnea glohīdiju telpiskās nišas lielums ir negatīvi saistīts ar fosfātiem, nitrātiem, sulfātiem un izšķīdušo skābekli. Trematodes A. percae telpiskās nišas lielums ir negatīvi saistīts ar sulfātiem, un airkājvēža E. sieboldi telpiskās nišas lielums ir negatīvi saistīts ar nitrātiem (4. tabula).
4. tabula. Faktori, kas būtiski ietekmē ektoparazītu nišas platumu uz asariem (Perca fluviatilis). (Faktoru ietekme noteikta, izmantojot zero-inflated Poisson (ZIP) vai zero-inflated negative binomial (ZINB) jauktos modeļus).
Vidējais Parazītu suga Modelis nišas Faktori Koeficients ± SE Z vērtība p platums A. cygnea ZINB 0.04 phosphates -0.70±0.25 2.76 0.005 count model sulphates -2.99±0.44 6.76 <0.001 nitrates -2.97±0.41 -7.09 <0.001 oxygen -2.78±0.51 -5.44 <0.001 A. cygnea zero inflation A. percae ZINB 0.01 sulphates -1.18±0.42 -2.83 0.004 count model A. percae fish length -7.54±3.61 -2.08 0.03 zero inflation E. sieboldi ZINB 0.02 nitrates -0.47±0.22 -2.08 0.03 count model fish length 1.30±0.19 6.54 <0.001 E. sieboldi zero inflation
18 DISKUSIJA
Faktori, kuri ietekmē parazītu preferences attiecībā uz lokalizāciju Ektoparazīta sastopamību konkrētā žaunu mikrolokalizācijas vietā ietekmē dažādi faktori. Pirmkārt, ūdens plūsma nejaušā veidā izplata parazītus pa žaunu lokiem, un pēc tam tie migrē uz piemērotu mikrolokalizāciju žaunu lokā (Llewellyn 1956; Wootten 1974; Dmitrieva 2000). Otrkārt, piemērotas mikrodzīvotnes izvēle uz žaunu loka ir atkarīga no žaunu filamentu morfoloģiskās uzbūves un parazīta piestiprināšanās aparāta saderības (Wootten 1974; Buchmann 1989; Šimková et al. 2000; Woo & Buchmann 2012). Žaunu filamentu forma, izmērs un skaits ievērojami atšķiras starp zivju sugām. Parasti žaunu filamentu garums pakāpeniski palielinās līdz žaunu loka dorsālā gala pirmajai trešdaļai un pēc tam pakāpeniski samazinās līdz ventrālā gala beigām. Žaunu filamentu lameles atšķiras pēc formas un skaita gan visā žaunu lokā, gan atsevišķā filamentā (Hoar & Randall 1984). Tādēļ parazīti ir tendēti lokalizēties noteiktā vietā žaunu aparātā, tāpēc ka žaunu filomentiem ir raksturīga noteikta morfoloģiskā variācija. Piemēram, Pseudodactylogyrus anguillae, kam ir raksturīgi gari un smalki vidēji āķi, parasti tiek konstatēts uz žaunu loka pirmā sektora filamentu bazālās daļas. Savukārt, Pseudodactylogyrus bini, kam ir raksturīgi īsi un resni vidēji āķi, pārsvarā ir sastopams uz žaunu loka pirmā un otrā sektora filamentu distālās daļas (Buchmann 1988, 1989; Rodrigues & Saraiva 1996; Dzika 1999; Matejusová et al. 2003; Soylu et al. 2013). Daudzos pētījumos ir reģistrētas P. anguillae un P. bini piestiprināšanās aparāta un reproduktīvo orgānu mērījumu atšķirības (Ogawa & Egusa 1976; Imada & Muroga 1977; Brun Le et al. 1986; Sanchez et al. 1992; Saraiva 1995; Gelnar et al. 1996; Iwashita et al. 2002). Pētījumos ir parādīts, ka parazītiem, kuri ievākti dažādās ģeogrāfiskās vietās, ievērojami atšķiras cieto daļu izmēri, kas varētu būt izskaidrojams ar abiotisko apstākļu atšķirībām. Piemēram, Mo (1991b, 1993) konstatēja, ka Gyrodactylus sugām palielinās piestiprināšanās aparāta izmēri, ja ūdens temperatūra pazeminās vai paaugstinās, un pierādīja šo saistību laboratorijas apstākļos (Mo 1991a). Dávidová et al. (2005) arī reģistrēja negatīvu korelāciju starp ūdens temperatūru un Gyrodactylus rhodei cieto daļu garumu. Turklāt tikai daži daktilogirīdu cieto daļu posmi mainās atkarībā no abiotisko faktu ietekmes (Zolovs & Kirjušina 2012; Zolovs et al. 2012). Monogeneju piestiprināšanās aparāta morfoloģiskās atšķirības starp sugām rodas no tā, ka parazīts pielāgojas saimnieka sugai, kur to lielums un forma ir divi mainīgie lielumi, kas, iespējams, nosaka monogeneju mikrolokalizāciju saimnieka žaunu aparātā (Rohde 1989; Jarkovský et al. 2004). Izstrādājot promocijas darbu, netika atrastas būtiskas atšķirības piestiprināšanās aparāta izmēros starp parazītiem, kas piestiprinās dažādās žaunu aparāta vietās. Iespējams, ka parazīta piestiprināšanās aparāta lielums ir
19 vairāk saistīts ar zivju garumu, nevis ar parazīta mikrolokalizāciju. Piemēram, lai parazīts piestiprinātos uz lielām žaunām, tam jābūt liela izmēra piestiprināšanās aparātam, jo lielās zivis pret ektoparazītiem izmanto spēcīgākus mehāniskos ierobežojumus (Morand et al. 2002). Perera (1992) un Šimková et al. (2001b) uzskata, ka Kuhnia scombri un dažām Dactylogyrus sugām jāattīsta liela izmēra piestiprināšanās aparāts, lai tie varētu piestiprināties uz liela izmēra zivju žaunām. Savukārt, Morand et al. (2002) pārbaudīja hipotēzi, ka monogeneju sugas ar vienādu vidējo āķu formu ir filoģenētiski saistītas un mēdz invadēt filoģenetiski un/vai ekoloģiski tuvu radnieciskus saimniekus, un konstatēja, ka morfoloģiski tuvu radnieciskas monogeneju sugas invadē vienādus saimniekus. Morand et al. (2002) pētījuma un promocijas rezultāti liecina par to, ka piestiprināšanās aparāta forma varētu būt saistīta ar parazītu mikrolokalizāciju žaunu aparātā. Neskatoties uz cieta piestiprināšanās aparāta trūkumu, trematožu metacerkāriji arī dod priekšroku konkrētai mikrolokalizācijai žaunu aparātā. Dažas trematožu sugas cerkāriju stadijā caururbj žaunu epitēliju un incistējas žaunu filamentos. Šo parazītu prefences var būt saistītas ar žaunu filamentu morfoloģiju, piemēram, biezumu, apasiņojumu un šūnu veidiem, no kā sastāv filamenti. Citas trematožu sugas caururbj zivju ādu un muskulatūru, un tad migrē ar asinsrites palīdzību līdz atrod vēlamo vietu žaunās (Galaktionov & Dobrovolskij 1998; Olson 2002; Wilson & Laurent 2002). Olsons (2002) klasificēja trīs asinsvadu tīklus žaunu pavedienos. Trematožu parazīti lieto maņu receptorus, lai pārvietotos organismā un atrastu vēlamo asinsvadu tīklu (Haas 2003; Grabe & Haas 2004).
Trematožu metacerkāriju iekšējie mehānismi, kas ir iesaistīti ar piemērotas lokalizācijas noteikšanu Trematožu sensorie receptori ir bieži pētīti (Short & Cartrett 1973; Pariselle & Matricon-Gondran 1985; Krejci & Fried 1994; Bogéa & Caira 2001). Tika konstatēts, ka cerkāriju receptori ir daudzskaitliski, izteikti mainīgi un atrodas noteiktās ķermeņa daļās. Receptoru ultrastruktūra un specifiskā lokalizācija liek domāt, ka daži no receptoriem ir hemoreceptori, bet citi ir mehānoreceptori (Bogéa & Caira 2001), bet receptoru morfoloģiskā daudzveidība, iespējams, norāda uz to, ka parazīti var reaģēt uz dažādiem stimuliem, lai atrastu vēlamo lokalizācijas vietu. Trematožu receptori var uztvert daudzus apkārtējās vides stimulus (gaismu, gravitāciju, ūdens plūsmu un temperatūru) un saimnieka radītos stimulus (ēnojumu, ūdens turbulenci, pieskārienus un ķīmiskos gradientus), lai orientētos ūdenī un atrastu saimnieku (Haas 1994). Ostrowski De Nuñez & Haas (2009) atklāja, ka cerkāriju penetrāciju caur zivju ādu veicina tādu stimulu kombinācija kā gļotu proteīni un zivju ādas taukskābes. Viņi arī atzīmēja, ka ķīmiskie signāli saimnieka identifikācijai atšķiras starp trematožu sugām. Piemēram, Acanthostomum brauni cerkāriji
20 iekļūst zivju ādā, ja tie sajūt zivju gļotu olbaltumvielu sastāvdaļas, kuru molekulmasa ir lielāka par 10 000 Da (Ostrowski De Nuñez & Haas 2009), savukārt Opisthorchis viverrini cerkāriji iekļūst zivju ādā, kad tie sajūt zivju ādas hidrofilās sastāvdaļas, kuru molekulmasa pārsniedz 30 000 Da (Haas et al. 1990). Tomēr vēl joprojām nav zināms, kā trematodes pārvietojas zivīs uz saviem galamērķiem. Piemēram, Haas (2003) centās identificēt signālus, kas vada parazītus uz viņu lokalizācijas vietām, un konstatēja, ka trematodes meklē mērķa asinsvadus, izmantojot D-glikozes un L-arginīna atlikumus.
Iekšsugu agregācija Promocijas darba rezultāti apstiprina iepriekšējo pētījumu rezultātus, ka dažas parazītu sugas žaunās lokalizējas nejaušā veidā (Ives 1988; Morand et al. 1999; Šimková et al. 2000, 2001a). Ir izvirzīta hipotēze, ka parazīti veido agregācijas žaunās, pateicoties intraspecifiskai mijiedarbībai. Rohde (2002) apgalvoja, ka pārošanās varētu būt galvenais parazītu specifiskās agregācijas iemesls. Tomēr pārošanās var izskaidrot hermafrodītisko parazītu, piemēram, monogeneju vai biseksuālo parazītu, tādu kā vēžveidīgo, uzvedību, bet ne trematožu metacekāriju agregāciju uz žaunām. Disertācijā tiek piedāvāti divi iespējamie paskaidrojumi trematožu metacerkāriju intraspecifiskai agregācijai. Pirmkārt, metacerkāriju agregācija kaitē starpsaimnieka elpošanas sistēmai, palielinot iespējas invadēt definitīvo saimnieku, jo zivis zaudē savu „fizisko spēku” un kļūst par vienkāršu upuri plēsējiem. Piemēram, Blazer & Gratzek (1985) eksperimentāli invadēja zivis ar cerkārijiem, lai pētītu žaunu patoloģiskās reakcijas, un konstatēja, ka neintensīva žaunu filamēntu invāzija (viens vai divi metacerkāriji) neietekmē žaunu funkciju, bet intensīva invāzija izraisa sekundāro lamellu destrukciju, tādējādi samazinot žaunu fizioloģisko funkciju. Otrkārt, pieņemot, ka trematožu parazīti seko īpašu ķīmisku sastāvdaļu koncentrācijas gradientam saimniekā, tie galu galā sasniedz un agregē vēlamajā vietā, kur šī konkrētā signāla koncentrācija ir visaugstākā. Tomēr daudzi mēģinājumi identificēt šos specifiskos ķīmiskos lokalizācijas gradientus ir bijuši nesekmīgi (Kemp & Devine 1982; Holmes & Price 1986; Sukhdeo & Mettrick 1987). Sukhdeo et al. (1987) konstatēja, ka parazītiem ir bezvirziena fiksēta uzvedība, kuru secīgi iniciē vairākas ķīmiskas vielas atkarībā no konkrētās vides. Piemēram, Fasciola hepatica specifisko uzvedību secīgi ierosina CO2, glikohoskābe, deoksiholskābe, divpadsmitpirkstu zarnas proteīni un mezentārie proteīni, kas noved parazītu pie tā galamērķa. Sukhdeo (1990) uzskatīja, ka specifisks ķīmiskais gradients parazītu pēdējā atrašanās vietā var veicināt parazītu intraspecifisko agregāciju pārošanās nolūkos.
Starpsugu agregācija Netika atrasti nekādi pierādījumi trematožu metacerkāriju mijiedarbībai ar monogenejiem vai vēžveidīgajiem. Rohde (1991) šo
21 mijiedarbības trūkumu izskaidroja ar zemu parazītu īpatņu blīvumu un resursu bagātību. Citiem vārdiem sakot, zivju žaunas nodrošina daudz vairāk resursu (telpas, barības utt.) nekā jebkurš parazītu taksons var izmantot. Papildus izskaidrojums mijiedarbības trūkumam starp trematožu metacerkārijiem, monogenejiem un vēžveidīgiem ir tāds, ka trematožu metacerkāriji incistējas žaunu filamentos, bet monogeneji un vēžveidīgie piestiprinās uz žaunu filamentiem. Citiem vārdiem sakot, šie taksoni izmanto dažādus telpiskos resursus.
Saistība starp ķīmiskajiem ūdens kvalitātes parametriem un parazītiem Saistība starp parazītu telpisko nišas platumu un ķīmiskajiem ūdens parametriem var būt nelineāra. Piemēram, nitrāti un fosfāti ir divi galvenie barības komponenti ezeros, kuri, ūdenī sasniedzot noteikto koncentrāciju, labvēlīgi ietekmē organismus, bet, pārsniedzot noteiktu robežu, kļūst toksiski priekš tiem. Johnson et al. (2007) eksperimentāli pierādīja to, ka eitrofikācija veicina abinieku parazitāro infekciju. Savukārt, nitrātu koncentrācijas pieaugums samazina ektoparazītu Gyrodactylus turnbulli invāzijas intensitāti Trinidadas gūpijām (Poecilia reticulate) (Smallbone et al. 2016). Sulfātu joni ir svarīgas augu barības vielas un netiek uzskatīti par toksiskiem dzīvniekiem (Zhou 1989). Tomēr promocijas darba rezultāti parādīja, ka sulfāti ir negatīvi saistīti ar ektoparazītu telpisko nišas platumu. Skābeklim ir izšķiroša loma daudzu organismu bioķīmiskajos un fizioloģiskajos procesos, piemēram, parazīti izmanto skābekli enerģijas ražošanai, oksidatīvajam katabolismam un anabolismam (Moulder 1950). Tomēr augsta vai zema skābekļa koncentrācija ūdenī var kaitēt ūdens organismiem. Organisko vielu sadalīšanās un organismu elpošana samazina skābekļa koncentrāciju ūdenī, bet fotosintēze un aerācija veicina ūdens pārsātināšanos (Shen et al. 2013). Eutrofikācijas izraisīts izšķīdušā skābekļa samazinājums var izraisīt hipoksisko stresu daudziem ūdens organismiem (Vaquer-Sunyer & Duarte 2008). Piemēram, hipoksiskais stress var veicināt parazītisko glohīdiju izdalīšanos no Unio gliemenēm (Aldridge & McIvor 2003). Minimālās skābekļa koncentrācijas prasības ir pētītas daudzām zivju sugām. Piemēram, asariem zemākais optimālais izšķīdušā skābekļa daudzums ūdenī ir 5 mg L-1 (Krieger et al. 1983). Promocijas darba dati parādīja, ka asariem Sila ezerā skābekļa koncentrācija var samazināties līdz zemākajam līmenim (min DO = 5,01 mg L-1). Tomēr parazītiem skābekļa koncentrācijas minimālās prasības nav zināmas. Parasti skābekļa koncentrācija pie ezera gultnes ir zemāka, nekā virspusē, un tas var negatīvi ietekmēt parazītu olu attīstību. Piemēram, Saunders et al. (2000) konstatēja, ka skābekļa pieejamība ir nozīmīgs faktors parazītu olu embrioloģiskajā attīstībā. Savukārt, citos pētījumos ir konstatēta saistība starp skābekļa koncentrāciju ūdenī un ektoparazītu telpiskajām preferencēm. Piemēram, Chapman et al. (2000) pētīja žaunu monogeneju Neodiflozona polikotila ekstensitāti un intensitāti uz
22 karpveidīgajām zivīm, kuras apdzīvo ar skābekli nabadzīgus ūdeņus (vidēji 2,5 mg L-1), un konstatēja, ka parazītu mikrolokalizācija uz zivīm var būt saistīta ar skābekļa pieejamību.
SECINĀJUMI
Promocijas darba rezultāti parādīja, ka glohīdiju telpiskās nišas platumu ietekmē ķīmisko ūdens parametru kopums, savukārt, monogeneju un vēžveidīgo parazītu telpisko nišas platumu ietekmē tikai viens ūdens ķīmiskais parametrs. Saistība starp ūdens ķīmiskajiem kvalitātes parametriem un parazītu telpisko nišas izmēru ir negatīva. Pētījuma rezultāti liecina par to, ka lielākā daļa parazītu sugu: a) dod priekšroku konkrētām mikrolokalizācijas vietām žaunu aparātā; b) izvēlas vienas un tās pašas vietas žaunu aparātā; c) nemijiedarbojas viens ar otru. Citiem vārdiem sakot, mūsu hipotēze par mijiedarbību starp trematožu metacerkārijiem, monogenejiem un vēžveidīgajiem tika noraidīta. Tas nozīmē, ka gan tuvu radniecisko, gan attāli radniecisko sugu agregācija pārsvarā ir atkarīga no mikroekoloģiskām preferencēm. Pētījuma rezultāti pierāda to, ka trematožu metacerkāriji ir ērts modeļa taksons, lai pētītu faktorus, kas veicina parazītu lokalizēšanos noteiktās vietās orgānos vai audos, jo: a) tie ir pilnībā nekustīgi sev piemērotajā dzīvotnē; b) tie incistējas, kad sasniedz savu lokalizācijas gala mērķi; c) tie agregējas vēlamajā vietā; d) to agregācija nav atkarīga no starpsugu mijiedarbības. Monogeneju piestiprināšanās aparāta cieto daļu morfometriskās analīzes rezultāti sniedz pierādījumus tam, ka cieto daļu garums būtiski neatšķīras starp atsevišķiem parazītiem, kas lokalizējas žaunu aparāta kreisajā un labajā pusē, kā arī nav būtiskas atšķirības cieto daļu garumā parazītiem, kuri lokalizējas dažādās žaunu aparāta vietās. Savukārt, saistība starp cieto daļu garumu un apkārtējās vides stāvokļa izmaiņām pētījuma gaitā apstiprinājās.
23
24 University of Daugavpils Institute of life sciences and technology Department of biosystematics
Maksims Zolovs
IMPACT OF ENVIRONMENT FACTORS ON ECTOPARASITES DISTRIBUTION WITHIN FISH GILL APPARATUS: PREFERENCES, CO-OCCURRENCE AND INTERACTION
SUMMARY Of the Doctoral Thesis in Biology for the Scientific Degree (branch: zoology)
Daugavpils 2018
25 The Doctoral Thesis was performed: at University of Daugavpils, Institute of Life Sciences and Technology, Department of Biosystematics in 2013–2018.
The thesis was partly supported by the European Social Fund within the project No. 2013/0016/1DP/1.1.1.2.0/APIA/VIAA/055.
Type of work: Doctoral Thesis (a set of publications) in Biology, the branch of zoology.
Supervisor: Dr. biol., Senior Researcher Voldemārs Spuņģis (University of Latvia, Latvia)
Scientific adviser: PhD, Prof. Boris Krasnov (Ben-Gurion University of the Negev, Israel)
Opponents: Dr. med. vet., asoc. prof. Dace Keidāne (Latvia University of Agriculture, Latvia) PhD, assist. prof. Grzegorz Zaleśny (Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Poland) Dr. biol., Senior Researcher Maksims Balalaikins (Daugavpils University, Latvia)
The Head of the Promotion Council: Dr. biol. Prof. Arvīds Barševskis
The defence of the Doctoral Thesis will take place in University of Daugavpils (Parādes street 1A) at the open meeting of the Promotion Council for Science of Biology on June 1, 2018, at 12:00, Room 130.
The Doctoral Thesis and its summary are available at the library of University of Daugavpils, Parādes street 1, Daugavpils and: http://du.lv/lv/zinatne/promocija/aizstavetie_promocijas_darbi/2018_gads.
Comments are welcome. Send them to the secretary of the Promotion Council, Parādes street 1, Daugavpils, LV-5401; mob. +37126002593; e-mail: [email protected]
The Secretary of the Promotion Council: Dr. biol. Jana Paidere, researcher of University of Daugavpils.
© Maksims Zolovs, 2018
26 CONTENTS
LIST OF ORIGINAL PAPERS...... 28
INTRODUCTION...... 29 Actuality of the study...... 29 Novelty of the thesis...... 30 The goal and aims of the research...... 30 Approbation of the research results...... 31
MATERIAL AND METHODS...... 32 Preliminary investigation...... 32 Examination of fish and collection of parasites...... 33 Morphometric analysis of monogeneans...... 34 Collecting of water samples and quality analysis...... 35 Basic statistics...... 35 Calculation of niche breadth and overlap...... 35 Statistical data analysis of parasites microhabitat preference and co-occurrence...... 36 Ethical note...... 37
RESULTS...... 37 Morphometric analysis of the hard parts of monogeneans...... 37 The distribution of digenean metacercariae within bream (Abramis brama) gill apparatus: preferences, co-occurrence and interactions of 38 parasites...... The effect of chemical water quality parameters on the spatial distribution of perch (Perca fluviatilis) ectoparasites...... 41
DISCUSSION...... 42
CONCLUSIONS...... 47
REFERENCES...... 48
27 LIST OF ORIGINAL PAPERS
This thesis is based on the following papers, which are referred to in the text by their Roman numerals. Original papers are reproduced with permissions from the publishers. The order of the authors’ names reflects their involvement in the paper.
I Zolovs M., Priekule M., Gasperovich O., Kolesnikova J., Osipovs S., Spuņģis V. 2018. The spatial distribution of perch (Perca fluviatilis) ectoparasites and the effect of chemical water quality parameters on the ectoparasites’ spatial niche size. Proceedings of the Latvian Academy of Sciences (in press). II Zolovs M., Kanto J., Jakubāne I. 2017. The distribution of digenean metacercariae within bream (Abramis brama) gill apparatus: preferences, co-occurrence and interactions of parasites. Journal of Helminthology: 1 – 11. DOI: 10.1017/S0022149X1700044X III Zolovs M., Deksne G., Daukšte J., Aizups J., Kirjušina M. 2016. Morphometric analysis of the hard parts of Pseudodactylogyrus anguillae and Pseudodactylogyrus bini (Monogenea: Dactylogyridae) on the gill apparatus of the European eels (Anguilla anguilla) from the freshwaters of Latvia. Journal of Parasitology 102: 388 – 394. DOI: 10.1645/15-789
The author’s contribution (%) to the papers: I II III Original idea / Pētījuma ideja 60 80 80 Study design / Pētījuma dizains 90 90 90 Data collection / Datu ievākšana 50 65 65 Data analysis / Datu analīze 90 90 100 Manuscript preparation / Manuskripta 90 90 90 sagatavošana
28 INTRODUCTION
Actuality of the study Host–parasites relationships and relationships among parasites are the focus of many parasitological studies. Thanks to extensive research in this field, our understanding of those relationships is markedly progressed. Some topics are well studied from various sides. For example, parasites negative impact on host organism. However, several themes have only fragmental data or even gaps. The theory of phenotypic plasticity suggests that a single genotype is capable to exhibit variable phenotype in different environments (Fusco & Minelli 2010). Parasites live in two environments. The first environment is a host that provides a place for parasites to live, forage and/or mate. The second environment is a habitat, in which a host organism lives (Dogel 1962; Kennedy 1975). Various studies found the relationship between water environment (the second environment) and morphology of attachment apparatus of parasites. However, the effect of microhabitats within a host (the first environment) on parasite attachment apparatus was not studied. Monogeneans are considered to be an appropriate parasite group to study when investigating the adaptation of organisms and their morphological changes. Monogeneans have a direct life cycle and many are narrowly host- specific within a species, genus, or family. The samples of specimens can be easily obtained in large numbers from different fish species. Additionally, they can occupy specific, restricted patches (microhabitats) within their hosts (Bychowsky 1957). Therefore, monogeneans inhabiting fish gills may serve as ecological models for studying the environmental adaptation of ectoparasites (Rohde 1991). A host rarely harbours only a single parasite species. Usually, it is exploited by several parasite species that form an infracommunity (Holmes & Price 1986). Interactions among parasites have mainly been investigated in closely related species, as they exploit the same resources (El Hafidi et al. 1998; Šimková et al. 2000; Buchmann & Lindenstrøm 2002; Koskivaara et al. 2009). If distantly related parasites (e.g., species belonging to different major taxa) exploit similar resources they also can interact. However, such interactions have rarely been studied due to parasites aggregation among hosts where most hosts harbour a few parasite species and only some hosts species harbour large infracommunities (Shaw & Dobson 1995). Hutchinson niche concept suggests (Hutchinson 1957) that there exists a multiple-factor environment where environmental conditions and resources determine the requirements of the organism to persist (Fusco & Minelli 2010). A parasite’s habitat is made up of a variety of biotic and abiotic factors. Abiotic factors are physicochemical components (temperature, pH, light intensity, salinity and etc.), whereas biotic factors are usually associated
29 with the host (age, sex, length, immune response and etc.) (Dogel 1962; Poulin 2004, 2008; Morand & Krasnov 2010). Growing interest into the interactions between parasites and environment developed idea of potential application of parasites as indicators for changing environment conditions (Šebelova et al. 2002; Sures 2004; Sures et al. 2017).
Novelty of the thesis The results of this thesis show the relationships between monogenean hard parts length and variation in environment condition, which is supported by a number of previous studies. The results of morphometric analysis of monogenean hard parts indicate that the length of the hard part did not differ significantly between individual parasites from various gill microhabitats. The results of this study with previous findings indicate that the size of parasite attachment apparatus is associated with fish length, whereas the shape of attachment apparatus should be associated with parasite localization within the gill apparatus. One of the target groups was digenean metacercariae because their microhabitat preferences and relationships with other parasites are poorly known. Their life strategy markedly differs from those of monogeneans, copepods and glochidia. The results of this thesis show that also digenean metacercariae have specific preferences to localize within gill apparatus despite the fact that they are located not on the gill fillaments but inside the gill fillaments. The results show that digenean metacercariae have not intraspecific and interspecific interaction. These observations support previous findings about parasites interactions. It means that aggregation of both closely related and distantly related species is predominantly determined by their microenvironmental preferences Seasonal changes of abiotic factors and their influence on parasite occurrence have been the focus of many ecological studies. The association between the abundance of parasites and phosphate, nitrate and sulphate ions has rarely been studied or evaluated indirectly since most of the ions are related to the trophic state of a lake. Although eutrophication of a lake is a slow natural process, the concentration of those parameters depends on many factors and markedly fluctuates throughout the year. The findings of this thesis show that the spatial niche size of parasties is associated with seasonal changes of chemical water quality parameters. Previously, such a link was established only between the changes of chemical water quality parameters and the intensity of parasites infection.
The goal and aims of the research The main goals of this thesis were to evaluate host-parasite relationships at the morphological level, to analyze the interaction among distantly related parasites species (e.g., species belonging to different major
30 taxa) and to investigate the effect of chemical water quality parameters on ectoparasites spatial niche breadth. The first aim of the study was to test whether the occurrence of parasites in different gill patches is associated with the size of parasite attachment apparatus (III). The second aim of the study was to test whether digenean metacercariae a) prefer to encyst at specific patches of the gill apparatus; b) co- occur in the same patches with monogeneans and copepods within a host individual; and c) interact with monogeneans and copepods (II). The third aim of the study was to test whether seasonal changes of chemical water quality parameters are associated with ectoparasites' spatial niche breadth (I).
Approbation of the research results The results of the research have been presented at 8 international conferences: Zolovs M., Priekule M., Gasperovich O., Kolesnikova J., Osipovs S., 2017. The association between abundance of perch ectoparasites and water quality parameters of Lake Sila, Latvia. 9th International conference on biodiversity research. Book of abstracts, p. 109. Zolovs M., Kirjušina M., 2016. Relationships between parasite dominance and species richness that inhabit gill apparatus of common bream (Abramis brama (Linnaeus, 1758)) from Lake Lubāns (Latvia). The 58th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 92. Zolovs M., Priekule M., Gasperovich O., Kirjušina M., 2016. The monthly records of parasite fauna in perca fluviatilis (L.) from Lake Sila (Latvia). The 58th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 93. Zolovs M., Priekule M., Kārkliņš A., Kirjušina M., 2016. New records of parasite fauna in perccottus glenii Dybowski, 1877 from lakes of Latgale region (Latvia). The 58th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 93-94. Zolovs M., Deksne G., Daukšte J., Aizups J., Kirjušina M., 2015. Morphometric analysis of hard parts of Pseudodactylogyrus anguillae and Pseudodactylogyrus bini from freshwater bodies of Latvia. 8th International conference on biodiversity research. Book of abstracts, p. 175. Zolovs M., Zalboviča V., Lazdāne M., Kirjušina M., 2015. Preliminary results of the microhabitat and relationships between parasites on gill apparatus of bream (Abramis brama (L.)) from Lake Lubāns of Latvia. 8th International conference on biodiversity research. Book of abstracts, p. 176.
31 Zolovs M., Kirjušina M., 2014. The preliminary results of parasite microhabitat on fish gills: monogenea and trematoda metacercaria. The 56th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 33. Zolovs M., Ozuna A., Kirjušina M., 2013. The environment influence on Dactylogyrus species (Monogenea: Dactylogyridae) morphometric parameters. The 55th international scientific conference of Daugavpils University. Book of abstracts, p. 27.
MATERIAL AND METHODS
Preliminary investigation To figure out which fish species should be examined we made a preliminary investigation and used G*Power 3 program to calculate the necessary samples size of fish individuals from a lake (Faul et. al. 2007, 2009). The following parameters were used: power (1-β error probability) = 0.95, α error probability = 0.05 and effect size = medium. In total, we examined 356 fish individuals from 11 lakes that belonged to 10 fish species (Fig. 1). During the preliminary investigation, at least 43 parasite species within gill apparatus of fishes were recorded: Protista n=3, Monogenea n=28, Digenea n=6, Nematoda n=1, Mollusca n=2 and Crustacea n=3.
Fig.1. Localities of fish collecting
32 Examination of fish and collection of parasites During three studies (I, II, III,), 284 fish individuals were examined: 75 eels (Anguilla anguilla) from Lakes Liepājas, Kīšezers, Alūksnes and Usmas 60 breams (Abramis brama) from Lake Lubānas and 149 perch from Lake Sila (Perca fluviatilis). We used stratified and accidental (I,II, III) sampling methods for fish collecting. Fishes were captured by fishing rod, gill nets, traps and weir. After fish were delivered to the laboratory they were euthanized according to Algers et al. (2009), the gill apparatus was dissected and investigated from both sides using a Nikon SMZ800 microscope at x15–45 magnification. To establish spatial distribution of ectoparasites, we examined the gill apparatus of each side of each fish, numbered gill arches from the anterior to the posterior as 1–4, and divided each arch into three sectors from the dorsal to the ventral end as I–III (Fig. 2) (I, II, III). Each individual parasite was removed from the gills using dissection needles. Parasites were mounted on microscope slides and examined using a Nikon Eclipse 90i microscope at x400–600 magnification for species identification using identification keys (Sulman 1984; Gussev 1985; Bauer 1987) and morphometric analysis.
Fig.2. The division of the gill apparatus (A) and gill arch (B). R – right side, L – left side of gill apparatus; 1 – 4 gill arches and I – III patches of arch
Positive or negative interactions of organisms can be proven only with experimental manipulations. However, manipulating parasites on living hosts is extremely difficult and not always possible. Therefore, census data are often
33 used as an alternative to experiments to infer interactions among parasites. For example, Krasnov et al. (2009) used census data to evaluate positive and negative associations among fleas parasitic on small mammals. Census data were also applied to analyse interspecific interactions among fish ecto- and endo-parasites(Friggens & Brown 2005; Pronkina et al. 2010). In this thesis, we also used census data to record parasite interaction.
Morphometric analysis of monogeneans To determine whether occurrence of pseudodactylogyrids in different gill patches is associated with the size of attachment apparatus, we measured the hard parts of the attachment apparatus and reproductive organs of pseudodactylogyrids as described by Gussev (1983) (Fig. 3) usingNikon Eclipse 90i microscope with NIS–Elements Br 3.2 software. In total, we measured 317 specimens of Pseudodactylogyrus bini and 183 specimens of Pseudodactylogyrus anguillae (III).
Fig.3. Measurements of the hard parts of the attachment apparatus and reproductiveorgans of pseudodactylogyrids
34 Collecting of water samples and quality analysis Water samples were collected from Lake Sila every month from June 2015 to May 2016. Lake Sila (55°44'07.0"N 26°47'34.0"E) is a small lake with surface area 262.0 hectares and mean depth 4.1 m that lies in the nature park “Silene” in Latvia. It has a flow-through hydrological regime: two rivers and streams enter the lake and one river flows out (Tidriķis, 1998). Overall, a total of 60 (5 per month) surface grab water samples were collected using 2 L polythelene bottles. All samples were stored and stabilized according to ISO (International Organization for Standardization), delivered to the laboratory and examined on the same day of collection. Phosphate, nitrate and sulphate ions were measured with the spectrophotometry according to ISO standards: ISO 6878:2005; ISO 7890-3:2002 and ISO 9280:1990. Dissolved oxygen concentration of water was measured by titration according to ISO 8467:1995 (I).
Basic statistics To determine whether there are any statistically significant differences between three or more independent groups, we used one-way ANOVA if the data were normally distributed and homogeneous. Otherwise, the data were analyzed using the Kruskal– Wallis H test (I and III). The chi-square test was used to determine whether the distribution of cases in a single variable follows a random distribution (II and III). The one-sample t-test was used to determine whether a sample comes from a population with a specific mean (II). Those tests were carried out using SPSS Statistics version 22 (IBM Corporation, Chicago, Illinois). All statistical analyses were performed at the significance level of α=0,05.
Calculation of niche breadth and overlap To characterize spatial niche breadth of each parasite species, we calculated standardized Levin’s niche breadth (Krebs 1998), where pi is a proportion of individuals found in the patch i, and n is a number of possible patches. Standardized Levin’s index ranges from zero to 1, where zero indicates the absence of a species and 1 indicates that species occupies all available patches (I and II). Pairwise niche overlap between species was measured by Pianka’s
index (Pianka 1974), where pij is the proportion of patches i used by species j, and pik is the proportion of patches i used by species k. Pianka’s index ranges from 0 to 1, where 0 indicates that two species do not share any patch and 1 indicates complete overlap in patch use (Krebs 1998) (II).
35 Statistical data analysis of parasites microhabitat preference and co-occurrence Parasite counts often have highly skewed distribution with an excessive number of zeroes (Pilosof et al. 2012; Barnard et al. 2015). To cope with this, zero-inflated mixture modelling was designed (Ridout et al. 1998). Zero counts can arise from two sources: “true zeros” and “false zeros”. “True zeros” are generated by real ecological effects, such as when a parasite is absent in a given localization because it is not suitable for this species (Martin et al. 2005). “False zeros” are generated by study design or observation errors, for example, when host individuals were examined during too short a period or a parasite species was identified incorrectly. In mixture models, count data are represented by two separate components: 1) true zeros and non-zero counts are modelled by Poisson or negative binomial distribution; and 2) false zeros are modelled by the binomial distribution. A more detailed description of the logic and calculation of the models may be found in Zuur et al. (2009). To account for the large number of zeros in our data, we applied zero- inflated Poisson (ZIP) or zero-inflated negative binomial (ZINB) mixture models to test for the effects of phosphates, nitrates, sulphates, dissolved oxygen and fish length (I) on parasite niche size. Separate datasets were generated for the most common species. For each species, we ran two models (negative binomial and Poisson distribution) using package “pscl” (Jackman 2015) implemented in R (R Development Core Team 2016). To select the best model for each dataset we used the Akaike Information Criterion (AIC). The significance of the estimated coefficients was tested against a reference level which was chosen arbitrarily among five factor levels (phosphates, nitrates, sulphates, dissolved oxygen and fish length) (I). The preferred patch of infection for each parasite species was estimated by sequentially selecting the patch as the reference level for each run (II). The significance of the estimated coefficients of the reference level (intercept of the model) was tested against zero (Pilosof et al. 2012). Co-occurrence of parasites in patches within individual host gills was analysed using the null model analyses (II) implemented in the program EcoSim Professional (Entsminger 2014). Each infracommunity of parasites was arranged in a presence/absence matrix in which rows represented parasite species and columns represented patches. Co-occurrence of parasite species was tested using the C-score index (the average number of checkerboard units that are found for each pair of species) (Stone & Roberts 1990). We calculated the observed C-score (O) index for each presence/absence matrix and compared it with the index calculated for 5,000 randomly assembled null matrices (E) (expected C-score). For the sake of biological realism, we used a fixed– equiprobable (FE) algorithm for the null matrices assembling. This algorithm implies that each parasite species occurs in the same number of patches as in the real data (fixed), but the number of parasite species in each patch may vary
36 (equiprobable). An observed C-score significantly larger than expected by chance (O>E) indicates negative co-occurrence of parasite species, while an observed C-score significantly smaller than expected by chance (O
Ethical note The number of fish specimens used in the study was kept to a reasonable minimum to guarantee the success of the research. Bream and perch are both locally and globally abundant and are not subjected to special conservation regulations in Latvia, whereas eels were examined in the frame of project No.2013/0016/1DP/1.1.1.2.0/APIA/VIAA/055. All fish individuals were euthanized before examination (Algers et al. 2009).
RESULTS
Morphometric analysis of the hard parts of monogeneans The analysis of parasite distributions within the arches and segments of the gill apparatus showed that Pseudodactylogyrus bini and Pseudodactylogyrus anguillae preferred the first segments and the second and third arches. Analyses of similarity revealed, in both P. bini and P. anguillae, no significant difference in attachment apparatus or reproductive organ length with respect to the left or right side of the gill apparatus (P>0.05) or gill areas (P>0.05).
37 The anchor (da, ir, va, or, mp, pr) and hook (bl, hl) variables and copulatory organ tube length (including the supporting part) of P. bini differed significantly (P<0.001) between spring and autumn. Additionally, the length of the anchor variables (da, va, mp, pr) of P. anguillae specimens were significantly different (P<0.05) between the spring and autumn seasons. The mean coefficient of measurement variation was similar between P. bini and P. anguillae (P<0.05). Measurements of the P. bini and P. anguillae attachment apparatuses and reproductive organs vary markedly between various studies in the world.
The distribution of digenean metacercariae within bream (Abramis brama) gill apparatus: preferences, co-occurrence and interactions of parasites
Composition of the parasite community of bream gills We found 15 parasite species on the gills of bream. Data on prevalence, mean abundance and standardized niche breadth for each parasite species are presented in Table 1. Dactylogyrids had a higher prevalence and mean abundance than other parasites with D. wunderi occurring in almost all fish and its abundance being at least twice greater that of other dactylogyrids. All dactylogyrids, Bucephalus polymorphus and Ergasilus sieboldi occurred on bream throughout the year, whereas the occurrence of others parasites was seasonal (Diplozoon paradoxum in summer and winter, Gyrodactylus elegans and Argulus foliaceusin summer, and Paracoenogonimus ovatus in autumn and winter). We recorded nine species that externally attach to gill filaments and four species with larvae encysting in gill tissues. Most of the species with parasitic larvae had low prevalence and abundance (less than 10% and less than 1.0, respectively), except B. polymorphus (83% and 57.1, respectively).
Niche size and overlap The niche breadth of Dactylogyrus was at least two times wider than for other parasite species, except B. polimorphus. Across all parasites, pairwise niche overlap was less than 60%. Niche overlap between congeners was significantly higher than niche overlap between distantly related species (M=47.8%, SD=5.8 versus M=28.7%, SD=12.5, respectively; t(54)=5.07, p<0.001).
Parasite distribution within gill apparatus The number of parasite individuals found in a given patch of gills in all examined bream is summarized in Table 7. The Chi-square test shows that the six most common parasite species preferred specific patch on gill apparatus, whereas low abundant species were randomly distributed within gills. The number of preferred patches varied among parasite species between 3 and 14 and was greater in species with a higher intensity of infection (Table 2).
38 Table 1. Abundance (A; mean ± SE), prevalence (P) and standardized niche breadth (BA) of parasites recorded in gills of bream (Abramis brama). Niche breadth has not been calculated for parasites with low abundance (n/a). Trichodina sp. was counted per 60x magnification view.
Left side Right side Parasite species P A BA BA Protista Myxobolus exiguus 0.03 1±0.01 n/a n/a Trichodina sp. 0.03 1±0.01 n/a n/a Monogenea Dactylogyrus auriculatus 0.85 29.6±4.5 0.31 0.36 Dactylogyrus falcatus 0.97 39.9±5.1 0.36 0.33 Dactylogyrus wunderi 0.98 105±19.2 0.48 0.43 Dactylogyrus zandti 0.92 27.6±4.4 0.38 0.31 Gyrodactyluselegans 0.13 3.6±1.2 0.14 0.05 Gyrodactylus sp. 0.02 1±0.01 n/a n/a Diplozoon paradoxum 0.30 3.9±0.7 0.15 0.13 Dactylogyrus spp. larva 0.28 7.6±1.6 n/a n/a Trematoda Bucephalus polymorphus 0.83 69.4±16.4 0.38 0.40 Posthodiplostomum cuticola 0.02 1±0.01 n/a n/a Paracoenogonimus ovatus 0.08 3.4±1.2 0.07 0.04 Mollusca Anodonta cygnea 0.03 1±0.01 n/a n/a Copepoda Ergasilus sieboldi 0.77 5.2±0.7 0.15 0.13 Branchiura Argulus foliaceus 0.08 1±0.01 n/a n/a
Co-occurrence of parasites The C-score of the observed presence/absence matrices differed significantly from that of simulated matrices in only ten of 60 infracommunities of gill parasites. In these ten infracommunities, the observed C-score was lower than expected by chance. The average SES value for the C-score values was - 2.33±0.53 and differed significantly from zero (t(9)= -13.73 p<0.001) but did not differed significantly from -2 (t(9)= -1.96 p=0.08). There was a total of 793 unique species pairs in 60 matrices, where Bayes M criterion indicated only one significantly co-occurred pair (D. wunderi with D. zandti).
39 Table 2. Gill patches in which mean count of a given parasite differed significantly from zero.
Mean Patch of gills Parasite Estimated Z Model parasite Left/ p species Arch Segment coefficient ± SE value count Right D. auriculatus ZINB 2.04 L 1 2 1.97±0.77 2.54 0.01 0.73 L 3 3 -5.91±1.48 -3.97 <0.001 1.17 L 4 2 -3.81±1.76 -2.15 0.03 2.15 R 1 2 1.91±0.74 2.58 0.009 2.06 R 1 3 2.17±0.74 2.91 0.003 D. falcatus ZIP 1.94 L 1 2 -3.36±0.75 -4.47 <0.001 1.01 L 4 3 -2.21±1.11 -1.98 0.04 1.78 R 2 2 -2.03±0.98 -2.06 0.03 0.59 R 4 3 -4.80±1.99 -2.41 0.01 D. zandti ZINB 1.16 L 4 3 -4.58±1.59 -2.87 0.004 1.04 R 1 1 3.90±1.93 2.02 0.04 0.79 R 4 3 -4.72±2.12 -2.22 0.02 D. wunderi ZINB 6.75 L 1 2 1.04±0.32 3.25 0.001 9.82 L 2 2 0.70±0.28 2.47 0.01 3.87 L 3 3 -1.67±0.50 -3.30 <0.001 3.80 L 4 1 -1.14±0.53 -2.15 0.03 2.38 L 4 3 -2.79±0.74 -3.75 <0.001 3.85 R 1 1 3.07±0.52 5.82 <0.001 4.68 R 1 2 1.41±0.42 3.35 <0.001 2.22 R 1 3 1.63±0.76 2.14 0.03 5.06 R 2 1 1.45±0.44 3.30 <0.001 6.0 R 2 2 1.01±0.41 2.45 0.01 7.08 R 3 2 0.94±0.36 2.58 0.009 1.31 R 4 3 -2.18±1.00 -2.16 0.03 B. polymorphus ZIP 3.62 L 1 1 -1.65±0.56 -2.94 0.003 6.08 L 2 1 -1.75±0.46 -3.76 <0.001 1.06 L 2 3 -3.78±0.56 -6.65 <0.001 5.17 L 3 1 -3.53±0.55 -6.35 <0.001 4.73 L 3 2 -3.78±0.56 -6.65 <0.001 2.86 L 3 3 -4.19±0.76 -5.47 <0.001 2.4 L 4 2 -1.65±0.73 -2.26 0.02 2.62 R 1 2 -1.34±0.66 -2.01 0.04 6.28 R 2 1 -1.56±0.40 -3.85 <0.001 4.97 R 3 1 -1.31±0.40 -3.27 0.001 5.35 R 3 2 -1.84±0.47 -3.87 <0.001 1.77 R 3 3 -1.19±0.39 -3.00 0.002 2.46 R 4 2 -3.84±0.85 -4.51 <0.001 1.93 R 4 3 -2.36±0.76 -3.10 0.001 E. sieboldi ZINB 0.22 L 3 3 -6.99±2.73 -2.56 0.01 0.34 L 4 1 -5.67±2.80 -2.02 0.04 0.26 R 4 3 5.94±3.00 1.97 0.04
40 The effect of chemical water quality parameters on the spatial distribution of perch (Perca fluviatilis) ectoparasites Data on parasite count and water quality parameters at each month are presented in Table 3. In total, we recorded 2822 parasite individuals belonging to six metazoan species (Ancyrocephalus percae, Anodonta cygnea, Unio sp., Achtheres percarum, Argulus foliaceus and Ergasilus sieboldi) as well as one protist species (Trichodina sp.).
Table 3. The mean value of water quality parameters and mean parasite count on perch (Perca fluviatilis) at each month from Lake Sila (Latvia).
1
1
-
1
-
1
-
-
sp.
mg L mg
mg L mg
mg L mg
L mg
percae
Unio
percarum
Achtheres Achtheres
DO DO
Ancyrocephalus Ancyrocephalus
Anodonta cygnea Anodonta
Argulus foliaceus Argulus Ergasilus sieboldi Ergasilus
June 6.0901 0.0099 0.0253 6.68 2 65 1 2 July 8.8889 0.0043 0.0008 7.64 35 2 August 10.8890 0.0084 0.0099 6.76 1 13 1 3 September 8.8943 0.0214 0.1537 5.95 2.5 1 1 3 October 7.9024 0.0354 0.0167 6.73 1.5 1 1 1 7 November 4.2469 0.0062 0.0026 6.03 3 5 1 7 December 5.3097 0.0167 0.0154 5.07 2 6 1.5 January 7.9370 0.0281 0.0537 6.80 2 2 1 February 5.2759 0.0317 0.0205 6.23 8 1.5 March 8.9091 0.0234 0.0758 6.51 1.5 4 April 10.8870 0.0053 0.0341 7.01 6 May 9.9459 0.0279 0.0002 6.57 14 92 1 Range 13.945 0.085 0.245 3.150 2 13 79 1 1 6 Mean 7.931 0.018 0.034 6.502 2 5.8 51.3 1 1 3 SD 2.929 0.017 0.048 0.728 0.6 4 34.5 1 1 2 Prevalence, % 23 42 21 9 7 33
DO – dissolved oxygen; SD – standard deviation
The Kruskal – Wallis test showed that niche breadths differ between sampling months only for A. cygnea X2(5)=16.846, p=0.005. The chi-square test showed that A. cygnea, Unio sp., A. percarum and E. sieboldi (p<0.05) preferred a specific localization, whereas A. percae and A. foliaceus (p>0.05) were randomly distributed. The concentration of phosphates, nitrates, sulphates and dissolved oxygen differ between sampling months (p<0.05). The monthly variation in the concentration of phosphate (CV=94.3%) and nitrate (CV=139.3%) in the lake
41 was at least two times higher than the concentration of sulphate ions (CV=36.9%) and dissolved oxygen (CV=11.2%) (p<0.05). Zero-inflated models showed that niche breadth of three ectoparasite species was negatively associated with water quality parameters and positively associated with fish length (Table 4). We recorded that only fish length might generate false zeros for niche breadth.Our findings showed that the spatial niche size of A. cygnea is negatively associated with phosphates, nitrates, sulphates and dissolved oxygen. The spatial niche size of A. percae is negatively associated with sulphates, and the spatial niche size of E. sieboldi is negatively associated with nitrates.
Table 4. Summary of zero-inflated models of factors significantly affecting niche breadth of ectoparasites on perch (Perca fluviatilis). ZIP - zero- inflated Poisson mixed model; ZINB - zero-inflated negative binomial mixed model. Results are shown only for models with significant coefficients.
Mean niche Estimated Parasite species Model Factors Z value p breadth coefficient ± SE A.cygnea ZINB 0.04 phosphates -0.70±0.25 2.76 0.005 count model sulphates -2.99±0.44 6.76 <0.001 nitrates -2.97±0.41 -7.09 <0.001 oxygen -2.78±0.51 -5.44 <0.001 A.cygnea zero inflation A. percae ZINB 0.01 sulphates -1.18±0.42 -2.83 0.004 count model A. percae fish length -7.54±3.61 -2.08 0.03 zero inflation E. sieboldi ZINB 0.02 nitrates -0.47±0.22 -2.08 0.03 count model fish length 1.30±0.19 6.54 <0.001 E. sieboldi zero inflation
DISCUSSION
Factors responsible for parasites preference of occurrence A variety of factors responsible for ectoparasite occurrence in a specific patch within and among gillshave been demonstrated. First, water flow distributes parasites among gill arches randomly, and then they migrate to a suitable microhabitat within the gill arch (Llewellyn 1956; Wootten 1974; Dmitrieva 2000). Secondly, selection of a suitable microhabitat within a gill arch is determined by the interplay between the morphological properties of gill
42 filaments and the attachment apparatus of the parasite (Wootten 1974; Buchmann 1989; Šimková et al. 2000; Woo & Buchmann 2012). The form, size and number of gill filaments markedly vary between fish species. Generally, the length of gill filaments gradually increases along the dorsal third of gill arch and then gradually decreases to the ventral end. The gill filament lamellae differ in shape and number both within the gill arch and filament (Hoar & Randall 1984). Parasites tend to localize in a specific patch within a gill apparatus because of the morphological variation of the gill filaments. For example, Pseudodactylogyrus anguillae, which have long and slender anchors, are usually found on the basal half of the gill filaments of the first sector of the gill arch. In contrast, Pseudodactylogyrus bini, which have short and stout anchors, occur predominantly on the distal halves of the gill filaments of the first and second sectors of the gill arch (Buchmann 1988, 1989; Rodrigues & Saraiva 1996; Dzika 1999; Matejusová et al. 2003; Soylu et al. 2013). Differences in attachment apparatus and reproductive organ measurements in P. anguillae and P. bini in the same host species have been recorded in a number of studies (Ogawa & Egusa 1976; Imada & Muroga 1977; Brun Le et al. 1986; Sanchez et al. 1992; Saraiva 1995; Gelnar et al. 1996; Iwashita et al. 2002). They showed considerable variation of hard parts size in respect to different geographical localities of parasites. Variations in the hard parts of the attachment organs of monogeneans from different geographical localities may be due to differences in abiotic conditions. For example, Mo (1991b, 1993) recorded an increase in the size of the attachment apparatus in several Gyrodactylus species when temperature decreased, and vice versa, and proved this correlation in a laboratory experiment (Mo 1991a). Also, Dávidová et al. (2005) estimated a negative correlation between water temperature and length of hard parts of Gyrodactylus rhodei. Furthermore, only some sections of dactylogyrid hard parts change size based on abiotic factors (Zolovs & Kirjušina 2012; Zolovs et al. 2012). The morphological diferences in attachment apparatus of monogeneans result from parasite adaptation to a host species where the size and the shape of the organ are two variables which seems to determine microhabitat of monogenea within the gill apparatus of their host (Rohde 1989; Jarkovský et al. 2004). We did not find any significant difference in the size of attachment apparatus among parasite individuals inhabiting different patches of gill apparatus. It seems that the size of parasite attachment apparatus is more associated with fish length rather than with localization within the gills. For example, to attach to large gills, parasites need to develop a large attachment apparatus and vice versa, as large fish may impose stronger mechanical constraints on ectoparasites (Morandet al. 2002). According to Perera (1992) and Šimková et al. (2001), Kuhnia scombri and several Dactylogyrus species need to develop large attachment organs to remain attached to large gills.
43 Morand et al. (2002) tested that monogenean species with the same haptor type are phylogenetically related and tend to use phylogenetically and/or ecologically related hosts, and found that related monogeneans tend to choose the same type of hosts. This finding and results of this thesis suggest that the shape of attachment apparatus should be associated with parasite localization within the gill apparatus. However, digenean metacercariae, despite the lack of special hard attachment apparatus, also prefer specific patches to encyst in the gill filaments. Given that some digeneans penetrate the epithelium during the cercarial stage to encyst in the gill filament, these preferences might be associated with the morphology of the gill filaments (variation in thickness, blood circulation and cell type composition). Other species penetrate the skin and muscle of a fish and then migrate within its blood system to find a preferred patch in the gills (Galaktionov & Dobrovolskij 1998; Olson 2002; Wilson & Laurent 2002). Olson (2002) identified three vascular networks within the gill filaments. Digenean parasites use sensory receptors to navigate within an organism and find the preferred vascular network (Haas 2003; Grabe & Haas 2004).
Mechanisms involved in detection of a suitable localization by digeneans metacercariae Digenean sensory receptors have often been investigated (Short & Cartrett 1973; Pariselle & Matricon-Gondran 1985; Krejci & Fried 1994; Bogéa & Caira 2001). It was found that cercarial receptors are numerous, highly variable and located in specific parts of their body. The ultrastructure and site specificity of receptors presume that some of the receptors are chemoreceptors, while others are mechanoreceptors (Bogéa & Caira 2001), but the morphological diversity of receptors probably indicates that parasites may respond to many different stimuli to find the preferred patch. In particular, these receptors may respond to various environmental (light, gravity, water currents and temperature) and host-induced stimuli (shadowing, water turbulence, touch and chemical gradient) to disperse in water and find a host (Haas 1994). Ostrowski De Nuñez & Haas (2009) found that the penetration of the fish skin by cercariae is stimulated by a combination of stimuli such as mucus proteins and fish skin fatty acids. They also noted that chemical signals for host identification differ between digeneans species. For example, Acanthostomumbrauni cercariae penetrate fish skin when they sense protein components of fish mucus that have molecular weights greater than 10,000 (Ostrowski De Nuñez & Haas 2009), whereas Opisthorchis viverrini cercariae penetrate fish skin when they sense the hydrophilic component of fish skin that have a molecular weight of more than 30,000 (Haas et al. 1990). Nevertheless, it is still largely unknown how digeneans navigate to their destinations within a fish. For example, Haas (2003) tried to identify the signals that navigate
44 parasites to their patches and found that digeneans seek preferred blood vessels using D-glucose and L-arginine residues.
Intraspecific aggregation Our results support the findings of earlier studies that some parasite species are distributed non-randomly within gills (Ives 1988; Morand et al. 1999; Šimková et al. 2000, 2001). It has been suggested that parasites aggregate within gills because of intraspecific interactions. Rohde (2002) argued that mating facilitation could be the main reason for intraspecific aggregation of parasites. However, mating facilitation may explain a nonrandom distribution of hermaphrodite parasites such as monogeneans or bisexual parasites such as copepods but not an aggregation of encysted digenean metacercariae. We propose two possible explanations for intraspecific aggregation of digenean metacercariae. First, aggregation of metacercariae increases the chances to infect a definitive host by damaging the respiratory system of an intermediate host because the fish lose their fitness and become easy prey for predators. For example, Blazer & Gratzek (1985) experimentally infected fish with cercariae to study the pathological reaction of gills and found that light infection of the gill filament (one or two metacercariae) did not impair gill function, whereas heavy infection caused destruction of the secondary lamellae, thus resulting in the loss of gill physiological function. Second, assuming that digenean parasites follow the concentration gradient of specific chemical components within the host, they will eventually reach and aggregate in a preferred patch where the concentration of this particular signal is the highest. However, numerous attempts to identify this specific chemical gradient of preferred localization have been unsuccessful (Kemp & Devine 1982; Holmes & Prices 1986; Sukhdeo & Mettrick 1987). Sukhdeo et al. (1987) found that parasites have non-directional fixed behaviours sequentially triggered by several chemicals depending on the particular environment. For example, each specific behaviour of Fasciola hepatica is sequentially triggered by CO2, glycocholic acid, deoxycholic acid, duodenal proteins and mesenteric proteins that lead it to its final destination. Sukhdeo (1990) proposed that a specific chemical gradient at the final location of parasites might lead to intraspecific aggregation at least for mating facilitation.
Interspecific aggregation We found no evidence for interaction of digenean metacercariae with either monogeneans or copepods. Rohde (1991) explained the lack of interaction between gill parasites by their low density and resource richness. In other words, fish gills provide many more resources (space, food, etc.) than parasites of any one taxon could utilize. An additional reason for the lack of interaction between digenean metacercariae, monogeneans and copepods is that digenean metacercariae encyst in gill filaments, whereas monogeneans and
45 copepods attach to gill filaments. In other words, these taxa utilize different spatial resources.
Relationships between chemical water quality parameters and parasites The association between parasites spatial niche breadth and chemical water parameters might be not strongly linear. For example, nitrates and phosphates are two nutrients of primary concern in lakes. They may benefit some organisms till their concentration reaches a specific amount, but then they become toxic for this organisms. For example, Johnson et al. (2007) provided experimental evidence that eutrophication promotes parasite infection in amphibians. However, the enrichment of nitrates concentration reduces ectoparasites Gyrodactylus turnbulli infection intensity inTrinidadian guppies (Poecilia reticulate) (Smallbone et al. 2016). Sulphate ions are reported as an essential plant nutrient and are not considered toxic to animals (Zhou 1989). However, our findings showed that sulphates were negatively associated with ectoparasite niche breadth. Oxygen plays a crucial role in various biochemical and physiological processes of many organisms, for example, parasites use oxygen for energy production and oxidative catabolism and anabolism (Moulder 1950). However, the oxygen concentration in water at a high or low level may harm aquatic organisms. Organic decomposition and respiration of aquatic organisms decrease oxygen concentrations, whereas photosynthesis and aeration contribute to supersaturation of water (Shen et al. 2013). Eutrophication- induced reduction in dissolved oxygen may cause hypoxic stress in many aquatic organisms (Vaquer-Sunyer & Duarte 2008). For example, hypoxic stress may promote release of parasitic glochidia from Unio mussels (Aldridge & McIvor 2003). The minimal requirements of oxygen concentration were studied for many fish species. For example, the lowest optimal limit of dissolved oxygen concentration for perch is 5 mg L-1 (Krieger et al. 1983). Our data show that oxygen concentration in Lake Sila may drop to the lower optimal limit for perch (min DO=5.01 mg L-1). However, the minimal requirements of oxygen concentration for parasites are unknown. The oxygen concentration in the bottom of a lake decreases that may influence development of parasite’ eggs. Saunders et al. (2000) found that availability of oxygen plays a significant role in the embrionation of parasite eggs. Some studies have recorded association between oxygen concentration in water and ectoparasite spatial preferences. For example, Chapman et al. (2000) studied the prevalence and intensity of the gill monogenean Neodiplozoon polycotyleus Paperna in cyprinid fish from oxygen-poor waters (mean 2.5 mg L-1) and noted that site specificity of parasites on gills may be related to oxygen availability.
46 CONCLUSIONS
The findings of this thesis showed that the spatial niche size of parasitic glochidia is affected by a set of water quality parameters whereas the spatial niche of the monogenea and copepod is affected only by one water quality parameter. The association between chemical water quality parameters and spatial niche size of parasite is negative. The results of this thesis provide evidences that most parasite species: a) preferred specific patches in gill apparatus; b) shared these preferences (i.e., they aggregate in the same patches); and c) did not interact with each other. In other words, our expectations about interactions between digenean metacercariae, monogeneans and copepods were not supported. These results suggest that aggregation of both closely related and distantly related species is predominantly determined by their microenvironmental preferences. We suggest that digenean metacercariae is a convenient model taxon to study factors that lead to microhabitat selection within a host organ or tissues because: a) they are completely immobile in their suitable habitat; b) they encyst when reaching destination patch; c) they aggregate in a preferred patch; and d) their aggregation is not influenced by interspecific interactions. The results of morphometric analysis of monogenean hard parts indicate that the length of the hard part did not differ significantly between individual parasites found on the left and right sides of the gill apparatus nor was there a significant difference in hard part lengths of parasites from various gill microhabitats. Moreover, we confirmed the relationships between hard parts length and variation in environment condition.
47 LITERATŪRAS SARAKSTS / REFERENCES
Aldridge, D.C. & McIvor, A.L. 2003. Gill evacuation and release of glochidia by Unio pictorum and Unio tumidus (Bivalvia: Unionidae) under thermal and hypoxic stress. J. Mollus. Stud. 69: 55–59. Algers, B., Blokhuis, H.J., Bøtner, A., Broom, D.M., Costa, P., Domingo, M., Greiner, J., Hartung, F., Koenen, C., Müller-Graf, C., Morton, D., Osterhaus, A., Dirk, U.P.,Raj, M., Roberts, R., Sanaa, M., Salman, M., Sharp, J.M., Vannier, P. & Wierup, M. 2009. Scientific opinion of the panel on animal health and welfare on a request from the European Commission on welfare aspects of the main systems of stunning and killing of farmed eel (Anguilla anguilla). EFSA. 1014: 1–42. Barnard, K., Krasnov, B., Goff, L. & Matthee, S. 2015. Infracommunity dynamics of chiggers (Trombiculidae) parasitic on a rodent. Parasitology. 142: 1605–1611 Bauer, O.N. 1987. Identification key to parasites of freshwater fish USSR. Nauka, Leningrad. Bychowsky, E.B. 1957. Monogenetic trematodes. Their systematic and phylogeny. Academy of Sciences, Moscow. Blazer, V.S. & Gratzek, J.B. 1985. Cartilage proliferation in response to metacercarial infections of fish gills. J. Comp. Pathol. 95: 273–280. Bogéa, T. & Caira, J.N. 2001. Ultrastructure and chaetotaxy of sensory receptors in the cercariae of a species of Crepidostomum Braun, 1900 and Bunodera Railliet, 1896 (Digenea: Allocreadiidae). J. Parasitol. 87: 273– 286. Brun Le N., Lambert, A. & Justine, J.L. 1986. Oncomiracidium, morphogenèse du hapteur et ultrastructure du spermatozoïde de Pseudodactylogyrus anguillae (Yin et Sproston, 1948) Gussev, 1965 (Monogenea, Monopisthocotylea, Pseudodactylogyridae n. fam.). Ann Parasitol Hum Comp. 61: 273 – 284. Buchmann, K. & Lindenstrøm, T.2002. Interactions between monogenean parasites and their fish hosts. Int. J. Parasitol. 32: 309–319. Buchmann, K. 1988. Spatial distribution of Pseudodactylogyrus anguillae and P. bini (Monogenea) on the gills of the European eel, Anguilla anguilla. J. Fish Biol.32: 801–802. Buchmann, K. 1989. Relationship between host size of Anguilla anguilla and the infection level of the monogeneans Pseudodactylogyrus spp. J. Fish Biol.35: 599–601. Chapman, L.J., Lanciani, C.A. & Chapman, C.A. 2000. Ecology of a diplozoon parasite on the gills of the African cyprinid Barbus neumayeri. Afr. J. Ecol. 38: 312–320.
48 Dávidová, M., Jarkovský, J., Matejusová I. & Gelnar. M. 2005. Seasonal occurrence and metrical variability of Gyrodactylus rhodei Zitnan 1964 (Monogenea, Gyrodactylidae). Parasitology Research. 95: 398–405. Dmitrieva, E. 2000. Distribution of the black sea monogeneans on fis gills. Inter and intraspecific relationships as cause of their distribution. Ekologiya Morya. 53: 36–40. Dobson, A.P. 1988. The population biology of parasite - induced changes in host behavior. Q. Rev. Biol. 63: 139–165. Dogel, A.V. 1962. General parasitology. LGU. Leningrad. Dzika, E. & Wyżlic, I. 2009. Fish parasites as quality indicators of aquatic environment. Zoologica Poloniae. 54-55: 59 – 65. Dzika, E. 1999. Microhabitats of Pseudodactylogyrus anguillae and P. bini (Monogenea: Dactylogyridae) on the gills of large-size European eel Anguilla anguilla from Lake Gaj, Poland. Folia Parasitologica. 46: 33–36. El Hafidi, F., Berrada-Rkhami, O., Benazzou, T. & Gabrion, C. 1998. Microhabitat distribution and coexistence of Microcotylidae (Monogenea) on the gills of the striped mullet Mugil cephalus: chance or competition? Parasitology Research. 84: 315–320. Entsminger, G.L. 2014. EcoSim Professional: Null modeling software for ecologists, Version 1. Acquired Intelligence Inc., Kesey-Bear and Pinyon Publishing,Montrose, CO 81403, http://www.garyentsminger.com/ecosim/index.htm. Faul, F., Erdfelder, E., Buchner, A. & Lang, A.-G. 2009. Statistical power analyses using G*Power 3.1: Tests for correlation and regression analyses. Behav Res Methods. 41: 1149–1160. Faul, F., Erdfelder, E., Lang, A.-G. & Buchner, A. 2007. G*Power 3: A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behav Res Methods. 39: 175–191. Friggens, M.M. & Brown, J.H. 2005. Niche partitioning in the cestode communities of two elasmobranchs. Oikos. 108: 76–84. Fusco, G., Minelli A., 2010. Phenotypic plasticity in development and evolution: facts and concepts. Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 365: 547 – 556. Galaktionov, K.V. & Dobrovolskij, A.A. 1998. The origin and evolution of trematode life cycles. Nauka. Sankt-Petersburg. Gelnar, M., Scholz, T., Matejusová, I. & Konecny, R. 1996. Occurrence of Pseudodactylogyrus anguillae (Yin & Sproston, 1948) and P. bini (Kikuchi, 1929), parasites of eel, Anguilla anguilla L., in Austria. Ann Nat Hist Mus Wien. 98B: 1–4. Gotelli, N.J. & McCabe, D.J. 2002. Species co-occurrence: a meta-analysis of J.M. Diamond’s assembly rules model. Ecology. 83: 2091–2096. Gotelli, N.J. & Ulrich, W. 2010. The empirical Bayes approach as a tool to identify non-random species associations. Oecologia. 162: 463–477.
49 Grabe, K. & Haas, W. 2004. Navigation within host tissues: Schistosoma mansoni and Trichobilharzia ocellata schistosomula respond to chemical gradients. Int J Parasitol. 34: 927–934. Gussev, A.V. 1983. The methods of collection and processing of fish parasitic monogenean materials. Nauka, Leningrad. Gussev, A.V. 1985. Identification key to parasites of freshwater fish of USSR, Vol. 2. ed. Nauka, Leningrad. Haas, W. 1994. Physiological analysis of host-finding behaviour in trematode cercariae: adaptations for transmission success. Parasitology. 109: S15– S29. Haas, W. 2003. Parasitic worms: strategies of host finding, recognition and invasion. Zoology (Jena). 106: 349–364. Haas, W., Granzer, M. & Brockelman, C.R. 1990. Opisthorchis viverrini: Finding and recognition of the fish host by the cercariae. Exp Parasitol.71: 422–431. Hoar, W.S. & Randall, D.J. 1984. Fish Physiology. Part A: anatomy, gas transfer, and acid - base regulation. Academic press, Orlando, Florida. Holmes, J.C. & Price, P.W. 1986. Communities of parasites. pp. 187–213 in Kikkawa, J. & Anderson D.J. (Eds) Community Ecology: Patterns and Processes. Blackwell Scientific Publications. Hutchinson G. 1957. Concluding remarks. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol., 22: 415–427. Imada, R. & Muroga, K. 1977. Pseudodactylogyrus microchis (Monogenea) on the gills of cultured eels - I. Seasonal changes in abundance. Bull.Jpn.Soc.Sci.Fish. 43: 1397–1401. Ives, A. 1988. Aggregation and the coexistence of competitors. Ann. Zool. Fenn.25: 75–88. Iwashita, M., Hirata, J. & Ogawa, K. 2002. Pseudodactylogyrus kamegaii sp. n. (Monogenea: Pseudodactylogyridae) from wild Japanese eel, Anguilla japonica. Parasitology International. 51: 337–342. Jackman, S. 2015. pscl: classes and methods for R developed in the political science computational laboratory, Stanford University. Department of Political Science, Stanford University. Stanford, California. R package version 1.4.9. URL http://pscl.stanford.edu/ Jarkovský, J., Morand, S., Šimková, A. & Gelnar, M. 2004. Reproductive barriers between congeneric monogenean parasites (Dactylogyrus: Monogenea): attachment apparatus morphology or copulatory organ incompatibility? Parasitol. Res. 92: 95–105. Johnson, P.T., Lunde, K.B., Ritchie, E.G. & Launer, A.E. 1999. The effect of trematode infection on amphibian limb development and survivorship. Science. 284: 802–804. Johnson, P.T.J., Chase, J.M., Dosch, K.L., Gross, J.A., Hartson, R.B., Larson, D.J., Sutherland, D.R. & Carpenter, S.R. 2007. Aquatic eutrophication
50 promotes pathogenic infection in amphibians. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104: 15781–15786. Kemp, W.M. & Devine, D.P. 1982. Behavioral cues in trematode life cycles. pp. 67–84 in Cues that influence behavior of internal parasites. Proceedings of a Workshop, September 21-23, 1981, Auburn, Alabama United States. Kennedy, C.R. 1975. Ecological animal parasitology. Blackwell scientific publication, Oxford. Koskivaara, M. & Valtonen, E. 1992. Dactylogyrus (Monogenea) communities on the gills of roach in the lakes in Central Finland. Parasitology. 104: 263–272. Koskivaara, M., Valtonen, E.T. & Vuori, K.M. 2009. Microhabitat distribution and coexistence of Dactylogyrus species (Monogenea) on the gills of roach. Parasitology. 104: 273–281. Krasnov, B., Vinarski, M., Korallo-Vinarskaya, N.P., Mouillot, D. & Poulin, R. 2009. Inferring associations among parasitic gamasid mites from census data. Oecologia. 160: 175–185. Krebs, C.J.1998. Niche measures and resourse preferences. pp. 597–653 in Ecological Methodology. Addison - Welsey Education Publishers Inc., New York. Krejci, K.G. & Fried, B. 1994. Light and scanning electron microscopic observations of eggs, daughter rediae, cercariae, and encysted metacercariae of Echinostoma trivolvis and E. caproni. Parasitol. Res. 80: 42–47. Krieger, D.A., Terrell, J.W. & Nelson, P.C. 1983. Habitat suitability information: yellow perch. U.S. Fish Wildl. Serv. FWS/OBS-83/10.55. Le, T.T.Y., Nachev, M., Grabner, D., Hendriks, A.J. & Sures, B. 2016. Development and validation of a biodynamic model for mechanistically predicting metal accumulation in fish-parasite systems. PLoS ONE. 11: 1– 24. Llewellyn, J. 1956. The host-specificity, micro-ecology, adhesive attitudes, and comparative morphology of some trematode gill parasites.J Mar Biol Assoc U.K.35: 113–127. Martin, T.G., Wintle, B.A., Rhodes, J.R., Kuhnert, P.M., Field, S.A., Low- Choy, S.J., Tyre, A.J. & Possingham, H.P. 2005. Zero tolerance ecology: improving ecological inference by modelling the source of zero observations. Ecology Letters. 8: 1235–1246 Matejusová, I., Šimková, A., Sasal, P. & Gelnar, M. 2003. Microhabitat distribution of Pseudodactylogyrus anguillae and Pseudodactylogyrus bini among and within gill arches of the European eel (Anguilla anguilla L.). Parasitol. Res. 89: 290–296. Mo, T.A. 1991b. Seasonal variations of opisthaptoral hard parts of Gyrodactylus salaris Malmberg, 1957 (Monogenea: Gyrodactylidae) on
51 parr of Atlantic salmon Salmo salar L. in the River Batnfjordselva, Norway. Syst Parasitol. 19: 231–240. Mo, T.A. 1993. Seasonal variations of the opisthaptoral hard parts of Gyrodactylus derjavini Mikailov, 1975 (Monogenea: Gyrodactylidae) on brown trout Salmo trutta L. parr and Atlantic salmon S. salar L. parr in the River Sandvikselva, Norway. Syst Parasitol. 26: 225–231. Mo, T.A. 1991a. Variations of opisthaptoral hard parts of Gyrodactylus salaris Malmberg, 1957 (Monogenea: Gyrodactylidae) on rainbow trout Oncorhynchus mykiss (Walbaum, 1792) in a fish farm, with comments on the spreading of the parasite in south-eastern Norway. Syst Parasitol. 20: 11–19. Morand, S. & Krasnov, B.R. 2010. The biogeography of host–parasite interactions. Oxford University Press, Oxford. Morand, S., Poulin, R., Rohde, K. & Hayward, C. 1999. Aggregation and species coexistence of ectoparasites of marine fishes. Int J Parasitol.29: 663–672. Morand, S., Šimková, A., Matejusová, I., Plaisance, L., Verneau, O. & Desdevises, Y. 2002. Investigating patterns may reveal processes: Evolutionary ecology of ectoparasitic monogeneans. Int. J. Parasitol. 32: 111–119. Moulder, J. W. 1950. The oxygen requirements of parasites. J. Parasitol. 36: 193–200. Ogawa, K., & Egusa, S. 1976. Studies on eel pseudodactylogyrosis I morphology and classification of three eel dactylogyrids with a proposal of a new species, Pseudodactylogyrus microrchis. Bull.Jpn.Soc.Sci.Fish. 42: 395–404. Olson, K.R. 2002. Vascular anatomy of the fish gill. J Exp Zool.293: 214–231. Ostrowski De Nuñez, M. & Haas, W. 2009. Penetration stimuli of fish skin for Acanthostomum brauni cercariae. Parasitology. 102: 101–104. Öztürk, M.O. & Altunel, F.N. 2006. Occurrence of Dactylogyrus infection linked to seasonal changes and host fish size on four cyprinid fishes in Lake Manyas, Turkey. Acta Zool. Acad. Sci. Hung. 52: 407–415. Öztürk, M.O. & Altunel, F.N. 2006. Occurrence of Dactylogyrus infection linked to seasonal changes and host fish size on four cyprinid fishes in Lake Manyas, Turkey. Acta Zool. Acad. Sci. Hung. 52: 407–415. Pariselle, A. & Matricon-Gondran, M. 1985. A new type of ciliated sensory receptor in the cercariae of Nicolla gallica (Trematoda). Parasitenkude. 71: 353–364. Perera, L. 1992. The effect of host size on large hamuli length of Kuhnia scombri (Monogenea: Polyopisthocotylea) from Eden, New South Wales, Australia. Int J Parasitol.22: 123–124. Pianka, E.R. 1974. Niche overlap and diffuse competition. Proc Natl Acad Sci. 71: 2141–2145.
52 Pilosof, S., Lareschi, M. & Krasnov, B. 2012. Host body microcosm and ectoparasite infracommunities: arthropod ectoparasites are not spatially segregated. Parasitology. 139: 1739–1748. Poulin, R. 2004. Macroecological patterns of species richness in parasite assemblages. Basic Appl. Ecol. 5: 423–434. Poulin, R. 2008. Evolutionary ecology of parasites. Princeton University Press. Pronkina, N.V., Dmitrieva, E.V. & Gerasev, P.I. 2010. Distribution of two species of genus Ligophorus Euzet et Suriano, 1977 (Plathelmintes: Monogenea) on gills of Liza aurata (Risso, 1810) (Pisces: Mugilidae) from the Black Sea. Morsky ekologіchny journal. 9: 53–62. Ridout, M., Demétrio, C.G.B. & Hinde, J. 1998. Models for count data with many zeros. In Proceedings of the International Biometric Conference, December 1998, Cape Town. Rodrigues, A.A. & Saraiva, A. 1996. Spatial distribution and seasonality of Pseudodactylogyrus anguillae and P. bini (Monogenea: Pseudodactylogyridae) on the gills of the European eel Anguilla anguilla from Portugal. Bull. Eur. Assoc. Fish Pathol.16: 85–88. Rohde K. 1989. Simple ecological systems, simple solutions to complex problems? Evolutionary Theory 8: 305–350. Rohde, K. 1991. Intra- and interspecific interactions in low density populations in resource-rich habitats. Oikos. 60: 91–104. Rohde, K. 2002. Niche restriction and mate finding in vertebrate hosts. In Lewis, E.E., Campbell, J.F. & Sukhdeo M.V.K. (Eds) The behavioural ecology of parasites. CAB International, London. Sanchez, I., Zapatero, L.M., Salcedo, M.T. & Carrascal, M. 1992. First report of Pseudodactylogyrus anguillae (Yin et Sproston, 1948) Gussev, 1965 (Monogenea: Monopisthocotylea) in Spain. Res. Rev. Parasit. 52: 61–62. Saraiva, A. 1995. Pseudodactylogyrus anguillae (Yin & Sproston, 1948) Gussev, 1965 and P. bini (Kikuchi, 1929) Gussev, 1965 (Monogenea:Monopisthocotylea) in Portugal. Bull. Eur. Assoc. Fish Pathol. 15: 81–83. Saunders, L.M., Tompkins, D.M. & Hudson, P.J. 2000. The role of oxygen availability in the embryonation of Heterakis gallinarum eggs. Int. J. Parasitol. 30: 1481–1485. Shaw, D.J. & Dobson, A.P. 1995. Patterns of macroparasites abundance and aggregation in wildlife populations: a quantitative review. Parasitology. 111: 111–133. Shen, Z., Niu, J., Wang, Y., Wang, H. & Zhao, X. 2013. Distribution and transformation of nutrients and eutrophication in large – scale lakes and reservoirs. Zhejiang university press. Short, R.B. & Cartrett, M.L. 1973. Argentophilic “receptors” of Schistosoma mansoni cercariae. J Parasitol. 59: 1041–1059.
53 Smallbone, W., Cable, J. & Maceda-Veiga, A. 2016. Chronic nitrate enrichment decreases severity and induces protection against an infectious disease. Environ. Int. 91: 265–270. Soylu, E., Çolak, S.O., Erdogan, F., Erdogan, M. & Tektas, N. 2013. Microhabitat distribution of Pseudodactylogyrus anguillae (Monogenea), Ergasilus gibbus and Ergasilus lizae (Copepoda) on the gills of European eels (Anguilla anguilla, L.). Acta Zool Bulg.65: 251–257. Stone, L. & Roberts, A. 1990. The checkerboard score and species distributions. Oecologia. 85: 74–79. Sukhdeo, M., Sukhdeo, S.C. & Mettrick, D.F. 1987. Site - finding behaviour of Fasciola hepatica (Trematoda), a parasitic flatworm. Behaviour. 103: 174–186. Sukhdeo, M.V.K. & Mettrick, D.F. 1987. Parasite behaviour: understanding platyhelminth responses. Adv Parasitol.26: 73–144. Sukhdeo, M.V.K. 1990. Habitat selection by helminths: a hypothesis. Parasitology Today. 6: 234–237. Sulman, S.S. 1984. Identification key to parasites of freshwater fish of USSR. Nauka, Leningrad. Sures B. 2004. Environmental parasitology: relevancy of parasites in monitoring environmental pollution. Trends Parasitol. 20: 170–177. Sures B., Nachev M., Selbach C. & Marcogliese D.J. 2017. Parasite responses to pollution: what we know and where we go in ‘Environmental Parasitology’. Parasit Vectors. 10: 1–19. Šebelova, Š., Kuperman, B. & Gelnar, M. 2002. Abnormalities of the attachment clamps of representatives of the family Diplozoidae. J. Helminthol. 76: 249–259. Šimková, A., Desdevises, Y., Gelnar, M. & Morand, S. 2000. Co-existence of nine gill ectoparasites (Dactylogyrus: Monogenea) parasitising the roach (Rutilus rutilus L.): History and present ecology. Int J Parasitol.30: 1077– 1088. Šimková, A., Desdevises, Y., Gelnar, M. & Morand, S. 2001b. Morphometric correlates of host specificity in Dactylogyrus species (Monogenea) parasites of European Cyprinid fish. Parasitology. 123: 169–177. Šimková, A., Gelnar, M. & Sasal, P. 2001a. Aggregation of congeneric parasites (Monogenea: Dactylogyrus) among gill microhabitats within one host species (Rutilus rutilus L.). Parasitology. 123: 599–607. Tidriķis, A. 1998. Sila ezers. In Latvijas daba. Preses nams. Rīga. Ulrich, W. 2008. Pairs – a FORTRAN program for studying pair wise species associations in ecological matrices. Torun, Poland. URL hftp://raksti.daba.lv/pub/GIS/datu_analiize/UlrichW/ PairsManual.pdf. Vaquer-Sunyer, R. & Duarte, C.M. 2008. Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. Proc. Natl. Acad. Sci. 105: 15452–15457.
54 Wilson, J.M. & Laurent, P. 2002. Fish gill morphology: inside out. J Exp Zool. 293: 192–213. Wootten, R. 1974. The spatial distribution of Dactylogyrus amphibothrium on the gills of ruffe Gymnocephalus cernua and its relation to the relative amounts of water passing over the parts of the gills. J Helminthol.48: 167– 174. Zhou, Y. 1989. The Problems of Sulphur: Reviews in Coal Science. London: IEA Coal Research. Zolovs, M. & Kirjušina, M. 2012. The attachment apparatus and copulatory organ morphometric differences between Dactylogyrus crucifer Wagener, 1857 (Monogenea: Dactylogyridae) from lake and river environments. Acta Biol. Univ. Daugavp. 12: 106–112. Zolovs, M., Ozuna, A. & Kirjušina, M. 2012. Seasonal variation of attachment apparatus and copulatory organ morphometric variables of Dactylogyrus crucifer Wagener, 1857 (Monogenea: Dactylogyridae) on the gills of roach (Rutilus rutilus L.) in Latvian water bodies. Acta Biol. Univ. Daugavp. 12: 191–198. Zuur, A., Ieno, E.N., Walker, N., Saveliev, A.A. & Smith, G.M. 2009. Mixed effects models and extensions in ecology with R. Springer Science Business Media, New York.
55
Maksims Zolovs. Apkārtējās vides faktoru ietekme uz ektoparazītu izplatību zivju žaunu aparātā: preferences, līdzāspastāvēšana un mijiedarbība. Promocijas darba kopsavilkums = Impact of environment factors on ectoparasites distribution within fish gill apparatus: preferences, co-occurrence and interaction. Summary of the Thesis for Obtaining the Doctoral Degree. Daugavpils: Daugavpils Universitātes Akadēmiskais apgāds „Saule”, 2018. 56 lpp.
• • • • • Izdevējdarbības reģistr. apliecība nr. 2-0197. Iespiests DU Akadēmiskajā apgādā „Saule” – Vienības iela 13, Daugavpils, LV–5401, Latvija
56