Title (eng)
Microscale surface flow dynamics on polyps and colonies in the Cnidarian phylum
Parallel title (deu)
Dynamik mikroskaliger Oberflächenströmungen auf Polypen und Kolonien im Phylum Cnidaria
Author
Theres Koch
Advisor
Federico Baltar Gonzalez
Assessor
Federico Baltar Gonzalez
Abstract (deu)
Kürzlich haben wir komplexe Oberflächenströmungen auf den Polypen und Kolonien von Steinkorallen (Klasse: Anthozoa, Ordnung Scleractinia) entdeckt, die offensichtlich eine entscheidende Rolle bei der Nahrungsaufnahme und Reinigung spielen. Nach dieser anfänglichen Entdeckung kam die Frage auf, ob es auch andere Gruppen von Cnidarian gibt, die ähnliche Strömungen auf ihrer Oberfläche entwickeln. Diese Studie untersucht horizontale Oberflächenströmungen anhand von 30 Cnidaria Arten aus 11 Ordnungen und erweitert dabei den Fokus über die bereits intensiv erforschten Scleractinia hinaus. Durch den Einsatz von Video-Mikroskopie und der Nachverfolgung (tracking) roter fluoreszierender Mikroplastikperlen zeigen die Ergebnisse artenspezifische Variationen in der Ausprägung von Oberflächenströmungen auf. Bemerkenswert ist, dass bei 13 von 30 Arten, einschließlich der Schirmquallen (Scyphozoa), beobachtbare Strömungen festgestellt wurden, was die ursprüngliche Annahme herausfordert, dass diese ausschließlich für Anthozoa charakteristisch sind. Des Weiteren wurde festgestellt, dass sämtliche untersuchten Arten der Achtstrahltiere (Octocorallia) und Hydrozoa keine horizontalen Oberflächenströmungen aufweisen. Mithilfe statistischer Analysen und von Machine-Learning-Algorithmen wurden signifikante Unterschiede in den Strömungsparametern zwischen den Ordnungen identifiziert. Diese Forschung trägt dazu bei, eine seit Jahrhunderten bestehende Wissenslücke zu schließen. Sie liefert Einblicke in die Evolution des Phylums und betont die ökologische Bedeutung horizontaler Oberflächenströmungen von Cnidarian. Zudem werden potenzielle biologische Funktionen von Oberflächenströmungen, wie beispielsweise Nahrungsaufnahme, Nährstofftransport und Reinigung, diskutiert. Limitationen dieser Studie umfassen unter anderem die repräsentative Auswahl der Arten sowie mögliche Stressauswirkungen durch die Applizierung von Mikroplastikperlen. Zukünftige Forschungsrichtungen beinhalten eine Ausweitung der taxonomischen Abdeckung, und die Durchführung von Feldexperimenten, um ein ganzheitliches Verständnis des Verhaltens von Cnidaria zu erlangen. Diese Studie legt somit den Grundstein für das Verständnis der Erforschung der Biodiversität von Cnidaria und möglicher Schutzmaßnahmen.
Abstract (eng)
Recently, we discovered complex horizontal surface currents above the polyps of stony coral colonies (class: Anthozoa, order: Scleractinia), which seem to play a crucial role in nutrition and epithelial cleaning. Following this initial discovery, however, the question arose whether other groups of cnidarians produce similar currents. This study investigates horizontal surface currents in 30 cnidarian species from 3 classes and 11 orders. Utilizing video microscopy and particle tracking of red fluorescent microbeads, the research reveals species-specific variations in the presence and dynamics of surface currents. Thirteen out of 30 species, including scyphozoans, showed observable currents, challenging the original assumption that these were exclusive to Anthozoa. Additionally, all studied Octocorallia (subclass) and Hydrozoa (class) species were found to lack horizontal surface currents. Statistical analyses and machine-learning algorithms identified significant differences in track current parameters among orders. This research contributes to bridging a century-long knowledge gap, offering evolutionary insights, and emphasizing the ecological significance of horizontal surface currents in cnidarians. We additionally discuss the potential biological functions of surface currents, such as food capture, nutrient transportation, and surface cleanliness. Limitations include species coverage and possible stress effects from microbeads. Future directions involve expanding taxonomic coverage and conducting field experiments for a holistic understanding of cnidarian behaviors. This study establishes a foundation for expanding the understanding of exploring cnidarian biodiversity and potential conservation efforts.
Keywords (deu)
CnidariaOberflächenströmungenhorizontale Oberflächenströmungen auf CnidarianVideomikroskopiecomputergestütztes PartikeltrackingIMARIS
Keywords (eng)
Cnidariasurface currentshorizontal surface currents on cnidariansvideo microscopycomputer-assisted particle trackingIMARIS
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
67 Seiten : Illustrationen
Number of pages
75
Study plan
Masterstudium Ecology and Ecosystems
[UA]
[066]
[833]
Association (deu)
Title (eng)
Microscale surface flow dynamics on polyps and colonies in the Cnidarian phylum
Parallel title (deu)
Dynamik mikroskaliger Oberflächenströmungen auf Polypen und Kolonien im Phylum Cnidaria
Author
Theres Koch
Abstract (deu)
Kürzlich haben wir komplexe Oberflächenströmungen auf den Polypen und Kolonien von Steinkorallen (Klasse: Anthozoa, Ordnung Scleractinia) entdeckt, die offensichtlich eine entscheidende Rolle bei der Nahrungsaufnahme und Reinigung spielen. Nach dieser anfänglichen Entdeckung kam die Frage auf, ob es auch andere Gruppen von Cnidarian gibt, die ähnliche Strömungen auf ihrer Oberfläche entwickeln. Diese Studie untersucht horizontale Oberflächenströmungen anhand von 30 Cnidaria Arten aus 11 Ordnungen und erweitert dabei den Fokus über die bereits intensiv erforschten Scleractinia hinaus. Durch den Einsatz von Video-Mikroskopie und der Nachverfolgung (tracking) roter fluoreszierender Mikroplastikperlen zeigen die Ergebnisse artenspezifische Variationen in der Ausprägung von Oberflächenströmungen auf. Bemerkenswert ist, dass bei 13 von 30 Arten, einschließlich der Schirmquallen (Scyphozoa), beobachtbare Strömungen festgestellt wurden, was die ursprüngliche Annahme herausfordert, dass diese ausschließlich für Anthozoa charakteristisch sind. Des Weiteren wurde festgestellt, dass sämtliche untersuchten Arten der Achtstrahltiere (Octocorallia) und Hydrozoa keine horizontalen Oberflächenströmungen aufweisen. Mithilfe statistischer Analysen und von Machine-Learning-Algorithmen wurden signifikante Unterschiede in den Strömungsparametern zwischen den Ordnungen identifiziert. Diese Forschung trägt dazu bei, eine seit Jahrhunderten bestehende Wissenslücke zu schließen. Sie liefert Einblicke in die Evolution des Phylums und betont die ökologische Bedeutung horizontaler Oberflächenströmungen von Cnidarian. Zudem werden potenzielle biologische Funktionen von Oberflächenströmungen, wie beispielsweise Nahrungsaufnahme, Nährstofftransport und Reinigung, diskutiert. Limitationen dieser Studie umfassen unter anderem die repräsentative Auswahl der Arten sowie mögliche Stressauswirkungen durch die Applizierung von Mikroplastikperlen. Zukünftige Forschungsrichtungen beinhalten eine Ausweitung der taxonomischen Abdeckung, und die Durchführung von Feldexperimenten, um ein ganzheitliches Verständnis des Verhaltens von Cnidaria zu erlangen. Diese Studie legt somit den Grundstein für das Verständnis der Erforschung der Biodiversität von Cnidaria und möglicher Schutzmaßnahmen.
Abstract (eng)
Recently, we discovered complex horizontal surface currents above the polyps of stony coral colonies (class: Anthozoa, order: Scleractinia), which seem to play a crucial role in nutrition and epithelial cleaning. Following this initial discovery, however, the question arose whether other groups of cnidarians produce similar currents. This study investigates horizontal surface currents in 30 cnidarian species from 3 classes and 11 orders. Utilizing video microscopy and particle tracking of red fluorescent microbeads, the research reveals species-specific variations in the presence and dynamics of surface currents. Thirteen out of 30 species, including scyphozoans, showed observable currents, challenging the original assumption that these were exclusive to Anthozoa. Additionally, all studied Octocorallia (subclass) and Hydrozoa (class) species were found to lack horizontal surface currents. Statistical analyses and machine-learning algorithms identified significant differences in track current parameters among orders. This research contributes to bridging a century-long knowledge gap, offering evolutionary insights, and emphasizing the ecological significance of horizontal surface currents in cnidarians. We additionally discuss the potential biological functions of surface currents, such as food capture, nutrient transportation, and surface cleanliness. Limitations include species coverage and possible stress effects from microbeads. Future directions involve expanding taxonomic coverage and conducting field experiments for a holistic understanding of cnidarian behaviors. This study establishes a foundation for expanding the understanding of exploring cnidarian biodiversity and potential conservation efforts.
Keywords (deu)
CnidariaOberflächenströmungenhorizontale Oberflächenströmungen auf CnidarianVideomikroskopiecomputergestütztes PartikeltrackingIMARIS
Keywords (eng)
Cnidariasurface currentshorizontal surface currents on cnidariansvideo microscopycomputer-assisted particle trackingIMARIS
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
75
Association (deu)
License
- Citable links
- Other links
- Managed by
- Details
- Usage statistics-
- Metadata
- Export formats