Vliv sladkovodních filtrátorů na invazní druhy parazitů: modelový druh Daphnia magna (Straus 1820)

Bc. Adéla Švajná

Master's thesis

Effect of freshwater filters on invasive parasite species: the model species Daphnia magna (Straus 1820)

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá problematikou vlivu sladkovodních filtrátorů na invazní druhy parazitů. Jako modelový organismus byl použit druh Daphnia magna (Straus 1820) a parazitická hlístice Angiostrongylus cantonensis (Chen 1935). Práce je rozdělena na dvě části, a to literární rešerši a experimentální část. Literární rešerše se zabývá uvedením modelového druhu D. magna, popsána je jeho biologie a ekologie, dále je zmíněn laboratorní chov těchto organismů. Následně je popsán životní cyklus A. cantonensis, metody chovu parazitických hlístic a je stručně představen pojem clearance rate a popsány faktory, které ho ovlivňují v případě planktonních korýšů. Cílem této práce bylo vyhodnotit vliv planktonních korýšů D. magna na larvy ve vývojovém stádiu L1 a stejně tak vliv larev na chování a fyziologické funkce filtrátora. Byl proveden modelový experiment s D. magna zaměřený na intenzitu odstraňování (clearance rate) larev parazitických hlístic z vodního prostředí. 18 jedinců D. magna bylo vystaveno larvám ve stadiu L1 po dobu 18 hodin ve standardizovaných laboratorních podmínkách. Bylo prokázáno, že dafnie jsou skutečně efektivní při odstraňování těchto larev, a že počet L1 v nádobách s filtrátory byl významně nižší (1890±390 průměr ± sm. odch), než počet L1 v nádobách bez nich (2600±560 průměr ± sm. odch). Následně bylo 10 exponovaných a 10 kontrolních jedinců podrobeno mikrorespirometrickému měření, pomocí kterého byla detekována spotřeba kyslíku na jedince z obou skupin. Žádné významné rozdíly ve spotřebě kyslíku však nebyly prokázány. U kontrolní skupiny jsme naměřili 539±163 (průměr ± sm. odch) MO2 [pmol/jedinec/min] a u exponované 582±112 (průměr ± sm. odch) MO2 [pmol/jedinec/min]. Jako další proběhlo zaznamenání pohybové aktivity u 20 dafnií, 10 v kontrolní a 10 v exponované skupině, z kterého byly vyhodnoceny změny projevu chování z hlediska pohybové aktivity (např. rychlost, délka, trajektorie pohybu). Ani toto testování nepotvrdilo zásadní rozdíly mezi kontrolní a exponovanou skupinou. Nakonec byla provedena pitva na průkaz přítomnosti larev v těle dafnií. Nálezy byly negativní a přítomnost larev se nepotvrdila. Z těchto výsledků jsme usoudili, že ačkoliv jsou dafnie efektivní při odstraňování L1 z prostředí, larvy nijak signifikantně neovlivňují jejich fyziologické funkce ani projevy jejich chování. Bylo zjištěno, že filtrátoři mají vliv na larvy této parazitické hlístice ve stadiu L1, ale larvy nemají žádný vliv na filtrátory. Tato diplomová práce přináší první informace o interakci D. magna a A. cantonensis v laboratorních podmínkách. Metodické poznatky je možné využít při testování vlivu dalších parazitů na tohoto filtrátora či jako podklad k terénnímu výzkumu vzájemných interakcí dafnie – parazit.

Abstract:

This thesis deals with the issue of the effect of freshwater filters on invasive parasite species. The species Daphnia magna (Straus 1820) and the parasitic nematode Angiostrongylus cantonensis (Chen 1935) were used as model organisms. The thesis is divided into two parts, namely literature review and experimental part. The literature search deals with the introduction of the model species D. magna, its biology and ecology are described, and the laboratory rearing of these organisms is also mentioned. Subsequently, the life cycle of A. cantonensis is described, methods of rearing parasitic nematodes are described and the concept of clearance rate is briefly introduced and factors affecting it in the case of planktonic crustaceans are described. The aim of this work was to evaluate the effect of the planktonic crustacean D. magna on the larvae at the L1 developmental stage, as well as the effect of the larvae on the behaviour and physiological functions of the filter feeders. A model experiment with D. magna was conducted to investigate the removal rate (clearance rate) of parasitic nematode larvae from the aquatic environment. 18 D. magna individuals were exposed to L1 stage larvae for 18 h under standardized laboratory conditions. It was shown that daphnia are indeed effective in removing these larvae, and that the number of L1 in containers with filter feeders was significantly lower (1890±390 mean ± SD) than the number of L1 in containers without them (2600±560 larvae mean ± SD). Subsequently, 10 exposed and 10 control individuals were subjected to microrespirometric measurements to detect oxygen consumption per individual in both groups. However, no significant differences in oxygen consumption were found. Microrespirometer measurements of 539±163 (mean ± SD.) MO2 [pmol/individual/min] were obtained in the control group and 582±112 (mean ± SD) MO2 [pmol/individual/min] in the exposed group. As an additional step, the locomotion activity was recorded in 20 daphnia, 10 in the control and 10 in the exposed group, from which the changes in behavioral expression during different types of swimming activity (average speed, meandering, traveled distance, exploration value) were evaluated. Even this testing did not confirm significant differences between the control and exposed groups. Eventually, a necropsy was performed to detect the presence of larvae in the daphnia body. The findings were negative and the presence of larvae was not confirmed. From these results, we concluded that although daphnia are effective in removing L1 from the environment, larvae do not significantly affect their physiological functions or behavioral manifestations. It was found that filter feeders have an effect on the larvae of this parasitic nematode at the L1 stage, but the larvae have no effect on filter feeders. This thesis provides the first information on the interaction between D. magna and A. cantonensis under laboratory conditions. The methodological findings can be used to test the influence of other parasites on this filter-feeder or as a basis for field research on daphnia- parasite interactions.

Keywords

parazité, laboratorní chov, hlístice, korýši, filtrátoři

Keywords

crustaceans, bio-filters, parasites, laboratory rearing, nematodes

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 21. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Karel Douda, Ph.D.
• Reader: Vojtěch Barák, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Companion Animal Management