Troebel water zorgt ervoor dat de ogen van Afrikaanse vissen groter worden

Uit het onderzoek, uitgevoerd door Jay Tearkes, een recent afgestudeerde student ecologie en natuurlijke hulpbronnen aan de Ohio State University, bleek dat leeftijd een cruciale factor was in de vraag of vissen met succes konden omgaan met nieuwe omstandigheden in hun onderwateromgeving.

Het onderzoek naar tilapia met blauwe lippen, een soort die inheems is in moerassen en meren in Oeganda, toonde aan dat de grootte van de ogen en pupillen van jonge vissen die in troebel water waren opgegroeid groter werden dan die van vissen die in helder water waren grootgebracht. Dit fenomeen deed zich voor ongeacht de omgeving waaruit de ouders van elk pleeggezin afkomstig waren.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in Tijdschrift voor Experimentele Biologie.

Visie is voor veel wezens een essentieel zintuig, omdat het vermogen om goed door hun omgeving te navigeren hen een voordeel geeft als het gaat om het behouden van hun plaats in de voedselketen. Maar wanneer een ecosysteem wordt blootgesteld aan nieuwe omgevingsfactoren, hebben de meeste organismen in het dierenrijk drie manieren om op negatieve gevolgen te reageren.

Deze keuzes zijn aanpassing, verplaatsing of uitsterven, zei Tjarks.

“Het is bekend dat Tilapia in een grote verscheidenheid aan verschillende ecologische niches leeft en zich kan aanpassen aan veranderingen in hun omgeving”, zeggen ze. “Dit heeft vanuit evolutionair oogpunt veel belangstelling gewekt, vooral voor de tijdlijn waarin deze aanpassing plaatsvindt.”

Om meer te weten te komen over hoe en wanneer deze aanpassingen plaatsvinden, hebben de onderzoekers de helft van het vissenbroed grootgebracht in tanks met helder water en de andere helft in tanks met troebel water geplaatst.

De onderzoekers maten vervolgens de oogdiameter en pupillen van zowel jonge vissen als volwassen cichliden in het experiment, en stelden vast dat de jongere groepen al eigenschappen hadden verworven waardoor ze grotere oogstructuren konden laten groeien als reactie op het troebel water.

“Toen cichliden jong waren, hadden ze een enorme plasticiteit en waren ze in staat hun fysiologie te veranderen om zich aan te passen aan troebele omgevingsomstandigheden,” zei Tiarkes. “Maar toen we naar oudere vissen keken, hadden ze niet dezelfde flexibiliteit.”

Het onderzoek wijst ook op een algemeen verschil in het patroon van oog- en hersengroottes tussen kleine en grote vissen. Oorspronkelijk verwachtte het team te ontdekken dat vissen die in troebel water zijn grootgebracht grotere hersenen zouden hebben dan vissen die in helder water zijn grootgebracht, omdat het hebben van grotere ogen niet veel betekent als de hersenen niet zijn geëvolueerd om die visuele informatie te verwerken.

In plaats daarvan onthulden digitale beelden van hun biologische systemen dat oudere vissen grotere hersenen en optische lobben hadden in verhouding tot hun lengte en hersenmassa vergeleken met de relatieve afmetingen van die structuren bij jongere vissen. Dit kan erop wijzen dat vissen, net als zoogdieren, in verschillende stadia van hun leven te maken krijgen met verschillende sensorische eisen.

Het blijft onduidelijk of veel van deze veranderingen worden veroorzaakt door externe omgevingsvariabelen zoals de hoeveelheid zuurstof in het water of fysieke veranderingen, zoals seksuele rijping.

De kwestie van gedijen in helder versus troebel water is een reëel probleem voor de blauwlipcichlide, vooral met de veranderende ecosystemen in zijn Afrikaanse habitat.

Ontbossing is een van de belangrijkste oorzaken van de toenemende vernietiging van habitats en de vertroebeling van rivieren en meren. Wanneer bomen worden gekapt, wordt de nabijgelegen bodemstabiliteit ontworteld, waardoor sediment wordt afgezet in nabijgelegen watersystemen, zei Tiarkes.

“Elke keer als er een storm is, is al die grond, sediment en vegetatie die de bomen op hun plaats hielden er niet meer”, zeiden ze. “Het komt allemaal terecht in het water dat het dichtst bij is, en zet directe druk op onze terreinen en de mensen die daar wonen.”

Studies als deze suggereren dat naarmate de door de mens veroorzaakte veranderingen in het milieu steeds erger worden, sommige diergroepen, zoals vissen, zelfs in minder dan ideale habitats kunnen blijven voortbestaan.

Voor Tjarks biedt dit fenomeen een zekere mate van hoop dat de negatieve impact van de mens op het milieu niet voor alle soorten zo levensveranderend zal zijn als het momenteel lijkt.

“Wij veroorzaken en sturen veranderingen binnen deze vissystemen aan”, zegt Tiarkes. “Maar het presenteren van voorbeelden van soorten die zich daadwerkelijk kunnen aanpassen aan de veranderingen om hen heen is een goede herinnering aan hoe krachtig en veerkrachtig de natuur is.”

Susan M. Gray uit Ohio en Lauren J. Chapman van McGill University zijn co-auteurs.