DWARF

Streszczenie

Cele

Metodyka

Plan pracy

Pakiety robocze

Metodyka

Prace w ramach projektu będą polegały zarówno na zbiorze próbek podczas kampanii terenowych jak i badaniach eksperymentalnych. Pomiarom wielkości będą dotyczyły organizmów, komórek oraz genomów, ponadto zostanie przeprowadzone szczegółowe sekwencjonowanie materiału genetycznego wybranych gatunków. Uzyskane wielkości organizmów pozwolą na wyznaczenie rozkładów wielkości w obrębie zbiorowisk zamieszkujących środowiska lądowe, słodkowodne jak i lądowe na szerokim gradiencie temperatury - od strefy umiarkowanej po wysoką Arktykę, zostaną one także porównane ze sobą.

Nadrzędny cel będzie stanowiło wyznaczenie przeciętnej wielkości dorosłych organizmów zamieszkujących rejony z zróżnicowanej charakterystyce termicznej klimatu a następnie analiza wielkości komórek oraz długości genomu. W przypadku ryb zostanie do dokonane poprzez analizę próbek krwi z wykorzystanie cytometru przepływowego. Dzięki temu, iż czerwone krwinki u ryb posiadają jądro komórkowe te same próbki posłużą do wyznaczenia wielkości komórek oraz genomu. Dodatkowo zostanie zweryfikowana teza, mówiąca że objętość erytrocytów odzwierciedla ogólną wielkość komórek somatycznych, poprzez analizę tkanek mięśniowych. W przypadku owadów za dobry wykładnik wielkości ogólnej wielkości komórek podawana jest wielkość oczka (ocellus), zależność ta zostanie także przetestowana w przypadku skorupiaków. Wielkość genomu będzie przeanalizowana u organizmów rozpuszczonych w buforze i przepuszczonych przez cytometr przepływowy. Wyżej wymienione badania będą prowadzone na Uniwersytecie w Oslo, posiadającym dobre doświadczenie z takimi zadaniami. Szczegółowe sekwencjonowanie materiału genetycznego zostanie przeprowadzone na 2-3 wybranych gatunkach u których zostanie stwierdzona silna zależność długości genomu od warunków termalnych środowiska. Sekwencjonowanie będzie przeprowadzone z wykorzystaniem technologii 454 oraz Ilumina na platformie, szczególną uwagę zostanie zwrócona na poszukiwaniu ewentualnych proliferacji rejonów zawierających introny, takich jak powtórzenia sekwencji, transpozony i retrotranspozony.

Odpowiedź organizmów na zmieniającą się termikę środowiska zostanie przeanalizowana zarówno w skali populacji wybranych organizmów jak i na przestrzeni całych zbiorowisk. W tym celu organizmy zostaną zebrane z lokalizacji rozprzestrzenionych wzdłuż gradientu zmieniających się warunków termicznych. Badania będą dotyczyły biotopów słodko- i słonowodnych oraz lądowych znajdujących się w różnych rejonach archipelagu Svarbald oraz na kontynentalnej części Norwegii, odpowiadających gradientowi termicznemu zdefiniowanemu przez szerokość geograficzną (szczegóły w odpowiednich pakietach roboczych). Pobór próbek w jeziorach zostanie dokonany przy pomocy sieci skrzelowych oraz poprzez zaciągi włokami. W przypadku organizmów morskich ich kolekcjonowanie będzie odbywało się z pokładów jednostek naukowych r/v Oceania oraz r/v Helmer Hanssen. Mezozooplankton zostanie pozyskany w stratyfikowanych horyzontalnych zaciągach (MPS, siatka 180um) od dna do powierzchni. Fauna z dna miękkiego (makro- i meiobentos) będzie zebrany przy wykorzystaniu czerpacza van Veen’a oraz czerpacza skrzynkowego (box-corer), z kolei fauna porastająca dno, tworząca szkielety wapienne będzie zebrana poprzez nurków.

Poza analizami organizmów pochodzących z czasów współczesnych, zmiany wielkości organizmów zostaną także przestudiowane na przykładzie mszywiołów (Bryozoa) pochodzących z kolekcji historycznych z XXw. oraz otwornic (Foraminifera) z osadów pochodzących z okresu Holocenu. Zapis paleontologiczny pod postacią skorupek otwornic i zmian ich rozmiarów zostanie przeanalizowany w trzech rdzeniach pochodzących okalających Svarbald zebranych przy wykorzystaniu sondy grawitacyjnej.

Analizy rozkładów wielkości organizmów pelagicznych oraz bentosowych w morzy zostaną wykonane w oparciu o znormalizowane rozkłady biomasy (Normalized Biomass Size Spectra - NBSS). Aby je wyznaczyć wszystkie organizmy w próbie zostaną oznaczone i zmierzone, do czego wykorzystane zostaną mikroskopy z oprogramowaniem do analizy obrazu. Wymiary organizmów posłużą do wyliczenia ich objętości, która to następnie zostanie przeliczona na suchą masę organiczną po prażeniu (Ash-Free Dry Weight - AFDM) na podstawie odpowiednich współczynników dostępnych w literaturze. Rozkłady biomasy będą wyznaczone na podstawie masy w skali logarytmicznej (ug) i grupowanej w klasy na osi X i całkowitej masy w danej klasie na osi Y. Dopasowanie liniowej do rozkładów będzie przeprowadzone metodą najmniejszych kwadratów. Porównanie różnych NBSS pochodzących z odmiennych prób jak i odmiennych środowisk oraz analiza związków pomiędzy nimi a czynnikami środowiskowymi zostanie dokonana przy użyciu formuł statystycznych.

Gdy NBSS dla zbiorowisk makrozoobentosu zostaną wyliczone na podstawie bezpośrednich pomiarów zwierząt znalezionych w próbach, to w przypadku zbiorowisk pelagicznych będą one bazowały przede wszystkim na pomiarach wykonanych przy użyciu Laserowo – Optycznego Licznika Planktonu (Laser Optical Plankton Counter – LOPC). Urządzenie to jest zdolne do automatycznego zliczania i wymiarowania cząsteczek planktonu w drobnej i średniej skali. Dostarcza ciągłe dane na temat zagęszczenia zooplanktonu, jego struktury wielkościowej i rozmieszczenia, równolegle z danymi dotyczącymi parametrów środowiska takimi jak temperatura, zasolenie lub fluorescencja chlorofilu. Dodatkowo, pomiarom przy użyciu LOPC będą towarzyszyły zaciągi z wykorzystaniem sieci planktonowych. Następnie próbki zostaną przeanalizowane pod kątem taksonomicznym. Takie podejście pozwoli na określenie jakie gatunki zooplanktonu reprezentują określone mody w rozkładach uzyskanych z pomiarów LOPC.

Zarówno dla środowisk pelagicznych jak i bentosowych uzyskane NBSS zostaną wyorzystane do oszacowania produkcji wtórnej, co zostanie dokonane na podstawie formuł dostępnych w literaturze naukowej wykorzystujących allometryczny związek pomiędzy wagą a stosunkiem produkcji do biomasy.