Interactions among Ponto-Caspian gobies and co-occuring species in newly occupied ecosystems

W nowo zajętych siedliskach, gatunki obce mogą wchodzić w interakcje nie tylko z gatunkami rodzimymi dla danego ekosystemu, ale również z innymi obcymi gatunkami pochodzącymi z tego samego, bądź innego rejonu. Dla wód śródlądowych Europy głównym donorem gatunków nierodzimych jest rejon ponto-kaspijski. Do najbardziej ekspansywnych gatunków pochodzących z tego obszaru należą ryby z rodziny babkowatych. Celem mojej pracy było zbadanie potencjalnych oddziaływań między babkami a wybranymi gatunkami ryb i kiełży, występującymi na obszarach kolonizowanych przez babki. Pierwszym etapem badań było zweryfikowanie wpływu babek (babki łysej, babki byczej i babki rurkonosej) jako drapieżników na przykładzie ich preferencji względem kiełży tego samego co babki, ponto-kaspijskiego pochodzenia (Dikerogammarus villosus, Pontogammarus robustoides) oraz gatunku rodzimego (Gammarus fossarum), występującego powszechnie w wodach śródlądowych Europy. Ponadto, na ww. gatunkach babek oraz głowaczu białopłetwym testowano wpływ sympatrycznego i allopatrycznego pochodzenia ofiary i drapieżnika. W kolejnym etapie badań rozpatrywałam wpływ babek (babki szczupłej i babki rurkonosej) jako konkurentów na współwystępujące rodzime gatunki ryb, na przykładzie głowacza białopłetwego, w warunkach ograniczonego dostępu do kryjówki. Aby zrealizować zaplanowane cele wykonałam szereg eksperymentów laboratoryjnych. Obce gatunki babek chętniej wybierały rodzimy niż ponto-kaspijski gatunek kiełża, co związane było z jakością ofiary (babka łysa) lub jej zdolnością efektywnego ukrycia się/ucieczki (babka rurkonosa i bycza). Wybierając swoją ofiarę babki nie kierowały się jej pochodzeniem i wcześniejszą znajomością, a dieta oparta na ponto-kaspijskim gatunku negatywnie wpłynęła na wzrost ryb. Zatem, stale rozszerzający się zasięg występowania babek, które z dużych rzek migrują również do ich mniejszych dopływów, stwarza realne zagrożenie dla rodzimych gatunków kiełży, stanowiących lepsze oraz chętniej wybierane źródło pożywienia dla babek niż kiełże ponto-kaspijskie. Wpływ babki szczupłej i rurkonosej na zachowanie głowacza białopłetwego był porównywalny do interakcji wewnątrzgatunkowych pomiędzy osobnikami głowacza, a także nasilony w sezonie wiosennym, tj. w okresie reprodukcyjnym. Chociaż nie wykazano negatywnego wpływu badanych babek na głowacza białopłetwego, ich obecność w środowisku nie jest dla głowacza obojętna, ponieważ poza intensywną konkurencją wewnątrzgatunkową wprowadza dodatkowo konkurencyjne oddziaływania między gatunkami.Badania przeprowadzone w ramach niniejszej rozprawy doktorskiej zostały sfinansowane z następujących źródeł: Grant Narodowego Centrum Nauki przyznany w ramach konkursu SONATA nr NCN 2011/03/D/NZ8/03012 “Testowanie hipotezy invasional meltdown na przykładzie zespołu inwazyjnych gatunków ponto-kaspijskich w wodach śródlądowych Polski” Kierownik – dr hab. Karolina Bącela-Spychalska Dotacja celowa na finansowanie działalności polegającej na prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich przyznana przez Dziekana Wydziału BiOŚ UŁ w latach 2013 – 2016

World of Crayfish™: a web platform towards real-time global mapping of freshwater crayfish and their pathogens

Freshwater crayfish are amongst the largest macroinvertebrates and play a keystone role in the ecosystems they occupy. Understanding the global distribution of these animals is often hindered due to a paucity of distributional data. Additionally, non-native crayfish introductions are becoming more frequent, which can cause severe environmental and economic impacts. Management decisions related to crayfish and their habitats require accurate, up-to-date distribution data and mapping tools. Such data are currently patchily distributed with limited accessibility and are rarely up-to-date. To address these challenges, we developed a versatile e-portal to host distributional data of freshwater crayfish and their pathogens (using Aphanomyces astaci, the causative agent of the crayfish plague, as the most prominent example). Populated with expert data and operating in near real-time, World of Crayfish™ is a living, publicly available database providing worldwide distributional data sourced by experts in the field. The database offers open access to the data through specialized standard geospatial services (Web Map Service, Web Feature Service) enabling users to view, embed, and download customizable outputs for various applications. The platform is designed to support technical enhancements in the future, with the potential to eventually incorporate various additional features. This tool serves as a step forward towards a modern era of conservation planning and management of freshwater biodiversity

The origin of freshwater ichthyofauna of Poland

Na współczesny skład gatunkowy ryb i minogów w Polsce ogromny wpływ miały zlodowacenia plejstoceńskie. Wielokrotne transgresje i regresje lądolodu powodowały nieustanne przemieszczanie się gatunków oraz ucieczkę do refugiów glacjalnych. Sieć rzeczna w plejstocenie zmieniała się wielokrotnie, a ryby migrowały w czasie interglacjałów zarówno na południe jak i na północ. Filogeografia pozwala na odtwarzanie tych wędrówek za pomocą metod genetycznych, takich jak analiza mtDNA czy mikrosatelity. Możemy wyróżnić kilka głównych szlaków m.in. Dniepr-Niemen-Wisła oraz Dniestr-San-Wisła. Głównym źródłem rekolonizacji postglacjalnej Polski było refugium pontokaspijskie. Ryby rekolonizując tą część Europy (Polskę) wykorzystywały przede wszystkim Dniestr lub Dniepr, łańcuch Karpat stanowił często przeszkodę nie do pokonania, stąd wiele gatunków nie korzystało z Dunaju. W pracy tej przedstawione zostały drogi rekolonizacji postglacjalnej wybranych gatunków ryb: głowacza białopłetwego (Cottus gobio), lipienia europejskiego (Thymallus thymallus), kozy (Cobitis taenia) oraz klenia (Leuciscus cephalus). Ponadto, niektórzy postrzegają migrację występujących w Polsce czterech gatunków babek (Neogobius gymnotrachelus, Proterorhinus semilunaris, Neogobius fluviatilis, Neogobius melanostomus), jako przykład kontynuacji rekolonizacji postglacjalnej.Pleistocene ice ages have exerted considerable influence on contemporary fish and lamprey composition in Poland. Multiple transgressions and regressions of ice caused that many species had to displace or escape to the ice age refugia. The pattern of drainage systems in the territory of Poland in the Pleistocene changed many times and fishes colonized ice-freed areas southwards or northwards. Phylogeography lets us reconstruct their migration routes using genetic methods, like mtDNA analysis or microsatellites. Being aquatic organisms fish may migrate only along inland waters. We can distinguish several major routes e.g. Dnieper-Neman-Vistula and Dniester-San-Vistula. The main source of postglacial dispersion of most species in Poland was Ponto-Caspian refugium, which was not homogenous. The major route of recolonization of this part of Europe became the Dniester and Dnieper (northern trail); because of the Carpathians Moutain Range many species were not able to use the Danube (southern trail). In this paper, bullhead (Cottus gobio), grayling (Thymallus thymallus), spined loach (Cobitis taenia) and chub (Leuciscus cephalus) recolonization patterns were reviewed. There are some assumptions that migration of four goby species (Neogobius gymnotrachelus, Proterorhinus marmoratus, Neogobius fluviatilis, Neogobius melanostomus being observed in Poland is an example of a present-day recolonization pattern

Shelter competition between the invasive western tubenose goby and the native stone loach is mediated by sex

Shelter, regarded as a protection against predators and/or nesting site, constitutes one of the basic resources for which organisms compete in the wild. Ponto-Caspian gobies are a good example of a territorial species, which can have negative impact on native species with similar biology due to competitive interactions. Thus, the aim of the present study was to investigate the potential impact of the invasive Ponto-Caspian western tubenose goby Proterorhinus semilunaris on the native stone loach Barbatula barbatula through shelter competition. We used male and female gobies in their reproductive season to test whether they would be more aggressive towards native stone loach, accounting for different light conditions in a limited shelter competition scenario. The results of our study showed that both tested species occupied the shelter mostly during the daylight. Only male goby reduced the shelter occupancy of stone loach despite the fact that interspecific aggressive acts were very rare. It was associated with the nest guarding by male gobies, considering that the study was conducted during their reproductive season. Based on our results, it is possible that, under natural conditions, male tubenose goby would force stone loach to stay away from the shelter, especially in late spring and early summer, when gobies are in reproductive state. This might affect stone loach populations by devoiding them of optimum sites and increasing their exposure to predators. </p

Does invader like invader? Feeding preferences of an alien Ponto-Caspian goby towards indigenous and non-indigenous amphipod prey

When non-native species appear in a new ecosystem, it may sufficiently affect native communities i.a. through interactions with native as well as other alien species. The „invasional meltdown“ hypothesis states that the presence of non-indigenous species facilitates the introduction and establishment of the other non-native species. A series of laboratory experiments was conducted to test the occurence of the invasional meltdown phenomenon within the invasive Ponto-Caspian community. Preferences of an alien Ponto-Caspian racer goby, Babka gymnotrachelus, towards amphipod preys of the same origin (Dikerogammarus villosus, Pontogammarus robustoides) or a prey species native to the resident community (Gammarus fossarum) were verified. Additionally, we tested the profitability of native and invasive prey for fish in a growth experiment. Accordingly with the invasional meltdown hypothesis, we hypothesized that the racer goby would prefer Ponto-Caspian amphipods and that prey would be more beneficial than native ones, which should result in higher growth rate. We found that the racer goby always selected the native G. fossarum, regardless of the prey mobility, presence of shelters and waterborne chemical cues. Thus, the fish choice was based on the assessment of prey quality during a direct contact with amphipods. The growth experiment indicated that the racer goby grew better on the native gammarid compared to the Ponto-Caspian species. The outcome of our study does not support the invasional meltdown hypothesis within the goby – gammarids predator prey system, as the non-native prey species were neither prefered nor more profitable food for the alien predator. Thus, we found no evidence for facilitation of establishement between the studied taxa

Sex biased effect of acute heat shock on the antioxidant system of non-native round goby Neogobius melanostomus.

Monitoring oxidative stress biomarkers has become a powerful and common tool to estimate organismal condition and response to endogenous and environmental factors. In the present study, we used round goby (Neogobius melanostomus) from non-native European populations, as a model species to test sex differences in oxidative stress biomarkers. Considering sex differences in reproductive investment, we hypothesized that males would display lower resistance to abiotic stress. Fish were exposed to a heat shock (temperature elevated by 10°C) for 1h, 6h, and 12h and catalase activity (CAT), reduced glutathione (GSH), total antioxidant capacity (TAC) and lipid peroxidation (LPO) were measured in liver and muscle tissues. Liver of males was significantly more responsive compared to liver of females in all tested parameters. GSH was found to be the most responsive to heat stress exposure in both sexes. The results supported our hypothesis that male reproductive investment (territoriality, courtship, and brood care) and likelihood of only a single spawning period in their lifetime influenced on higher sensitivity of their antioxidant defence. On the other hand, for females antioxidant defence is considered more important to survive the environmental changes and successfully reproduce in the next season. Our experiments exposed fish to acute thermal stress. Further research should determine the effects of exposure to chronic thermal stress to corroborate our understanding on sex differences in antioxidant defence in the round goby

Does intraspecific competition cause oxidative stress? Influence of biotic and abiotic factors on antioxidant system of an invasive round goby

Abstract Changes in oxidative status represent organismal response to stressful external stimuli. While there is substantial knowledge on the influence of abiotic factors on the antioxidant system of different organisms, the impact of biotic factors remains largely unexplored. The aim of the present study was to evaluate the effect of acute competitive interactions on oxidative stress. Territory‐resident and intruder round goby Neogobius melanostomus individuals were experimentally subjected to competition for limited shelter resource in three treatments (lasting 1, 6 and 12 h), and oxidative stress parameters (total antioxidant capacity, catalase activity, reduced glutathione, lipid peroxidation), as well as behaviour (time spent in the shelter, guarding the shelter and aggression) were measured. All tested biochemical parameters reached higher values in the liver than in the muscle tissue. Fish behaviour and antioxidant defence did not show any potential relationships reflecting changes in antioxidant status and aggression. Particularly, there was no difference between resident and intruder fish in oxidative stress parameters. We compared our results to the outcome of our previous studies (similar experimental protocol and species) but with acute heat shock as a stressor instead of competition. The higher temperature was found to be a stronger stressor than the competition, most pronounced in total antioxidant capacity and oxidative damage

Opracowanie metody analizy trotylu oraz jego pochodnych w larwach chruścików z gatunku wodosówka potokowa (Hydropsyche angustipennis, Curtis 1834) typowanego jako biowskaźnik akumulacji do wykrywania zanieczyszczenia środowiska wodnego pozostałościami po materiałach wybuchowych

Threats associated with the production, storage and use of warfare agents containing high explosives against the backdrop of political and social events emerging in the 21st century present new challenges for specialized laboratories involved in detecting contamination and identifying its source. A common analytical problem in studies conducted in the ecosystem is the low concentration of the test substance - below the detection limit of the instrument. Helpful in solving this dilemma are accumulation bio-markers, which appear to be an excellent tool for detecting contamination in, for example, flowing water. Such biomarkers make it possible to determine the presence of specific chemical agents at the same time they are a sensitive indicator of the ecosystem's response to contamination. The presented chromatographic method allows quantitative and qualitative determination of 2,6-diamino-4-nitrotoluene, 2,4-diamino-6- nitrotoluene, 1,3,5-trinitrobenzene, trinitrotoluene, 2-amino-4,6-dinitrotoluene, 4-amino-2,6- dinitrotoluene and tetryl in the biological matrix. The effects of accumulation in the tissue of crustaceans on TNT test solutions were studied from 1 to 24 hours. The saturation effect was observed and the concentration of TNT derivatives was measured. The observed effects confirmed the usefulness of the selected larva as a bio-indicator of TNT contaminant accumulation in the ecosystem.agrożenia związane z produkcją, przechowywaniem oraz użyciem środków bojowych zawierających kruszące materiały wybuchowe na tle wydarzeń politycznych i społecznych pojawiających się w XXI wieku stanowią nowe wyzwania dla specjalizowanych laboratoriów zajmujących się wykrywaniem skażeń oraz identyfikowaniem źródła jego pochodzenia. Częstym problemem analitycznym w badaniach prowadzonych w ekosystemie jest niskie stężenie badanej substancji – poniżej limitu detekcji urządzenia. Pomocne w rozwiązaniu tego dylematu są biowskaźnik kumulacji, które wydają się doskonałym narzędziem do wykrywania zanieczyszczeń np. wody płynącej. Biomarkery takie umożliwiają stwierdzenie obecności określonych czynników chemicznych jednocześnie są czułym wskaźnikiem reakcji ekosystemu na skażenie. Przedstawiona metoda chromatograficzna pozwala ilościowo i jakościowo oznaczyć 2,6-diamino-4-nitrotoluen, 2,4-diamino-6-nitrotoluen, 1,3,5-trinitrobenzen, trinitrotoluen, 2-amino-4,6-dinitrotoluen, 4-amino-2,6-dinitrotoluen oraz tetryl w matrycy biologicznej. Badano efekty kumulacji w tkance chruścików na roztworach testowych trotylu w czasie od 1 do 24h. Zaobserwowano efekt wysycenia oraz zmierzono stężenie pochodnych trotylu. Zaobserwowane efekty potwierdziły użyteczność wytypowanej larwy jako biowskaźnika akumulacji zanieczyszczeń trotylu w ekosystemie. Zaobserwowane efekty potwierdziły użyteczność wytypowanej larwy jako biowskaźnika akumulacji zanieczyszczeń trotylu w ekosystemie