INSTITUTIONEN FÖR BIOLOGI OCH

MILJÖVETENSKAP

Uppsats för avläggande av naturvetenskaplig kandidatexamen med huvudområdet biologi BIO602 Biologi: Examensarbete 15 hp Grundnivå Termin/år: Vt 2017 Handledare: Kerstin Johannesson, institutionen för marina vetenskaper Examinator: Susanne Eriksson, institutionen för biologi och miljövetenskap

ARV ELLER MILJÖ BAKOM FASTHÅLLNINGSFÖRMÅGA HOS LITTORINA SAXATILIS? - En jämförande studie mellan ekotyper.

Erik Bergström

2

Bild. Littorina saxatalis i magnetomrörare. Foto: Erik Bergström.

1

Innehållsförteckning

Abstract/Sammanfattning ................................................................................................................. 2

Introduktion ...................................................................................................................................... 3

Habitat och ekotyper .................................................................................................................... 3

Evolution av ekotyper .................................................................................................................. 3

Plasticitet i fenotyp ....................................................................................................................... 3

Resistens mot vattenrörelse .......................................................................................................... 4

Syfte .............................................................................................................................................. 4

Material och metod .......................................................................................................................... 6

Insamling och färgkodning ........................................................................................................... 6

Träning i magnetomrörare ............................................................................................................ 6

Försök i höghastighetsakvarium ................................................................................................... 7

Statistiska analysmetoder ............................................................................................................. 8

Mätvärden för skal ........................................................................................................................ 8

Resultat ........................................................................................................................................... 10

Diskussion ...................................................................................................................................... 13

Skillnad i fasthållningsförmåga mellan ekotyper ....................................................................... 13

Behandling genom träning ......................................................................................................... 13

Betydelse av snäckornas storlek ................................................................................................. 14

Slutsats ........................................................................................................................................ 14

Tack till .......................................................................................................................................... 15

Referenslista ................................................................................................................................... 16

Bilagor ............................................................................................................................................ 19

2

Abstract/Sammanfattning Sammanfattning Littorina saxatalis återfinns längs den svenska västkusten där den förekommer i två distinkta ekotyper. Den ena ekotypen hittas främst på kullerstensstränder, har ett kraftigare skal, längre spira och relativt sett mindre fotöppning. Den andra ekotypen lever på klipphällar utsatta för vågor och har ett tunnare, klotformigt skal med en relativt sett större fotöppning. Individer av ekotypen vågmorf som inhämtats i fält har uppvisat signifikant bättre fasthållningsförmåga jämfört med ekotypen krabbmorf då de utsatts för strömmande vatten. Detta har även visat sig vara fallet då juvenila snäckor födda i laboratoriemiljö jämförts. Om detta beror på ärftliga skillnader eller på att snäckorna är uppväxta i olika miljöer är inte klarlagt. Kommer uppväxt i stilla vatten visa att morfernas fasthållningsförmåga är olika, eller är det så att liv i olika miljöer gör att snäckorna i vågmiljön tränar upp en bättre fasthållningsförmåga? Kanske är svaret en kombination av arv och miljö där någon av grupperna har lättare att ändra sin fenotyp. I detta experiment hölls snäckorna från födseln upp till könsmogen ålder i ett stilla akvarium. Vid 10 månaders ålder fick båda ekotyper genomgå två veckors träning i strömmande vatten i en magnetomrörare. Kontrollgrupper ur båda ekotyperna undantogs fysisk träning. Vilken effekt träning, liksom inverkan av ett liv i stilla vatten hade på individer av de båda ekotyperna testades sedan i höghastighetsakvarium. Ingen effekt kunde relateras till behandlingen. Men trots att båda kontrollgrupperna spenderat hela sina liv fram till att experimentet tog sin början i stilla vatten kunde en signifikant skillnad i fasthållningsförmåga kopplas till ekotyp.

Abstract

Littorina saxatilis is a common species along the Swedish west coast where it occurs in two distinct ecotypes. One of the two types are confined to boulder shores, has a more robust shell, longer spire and relatively smaller shell opening. The other type inhabits rocks exposed to waves and has thinner globe-shaped shell with relatively larger shell opening. Individuals from the wave ecotype collected from their natural environment has shown a significantly higher ability to hold on to a surface compared to the crab ecotype. This is also the case when juveniles from both ecotypes born in lab environment are compared. It has however not been tested before how life in calm waters might affect the two morphs ability to hold on to a surface. Two additional questions of interest are whether any of the ecotypes can improve their ability to hold on through exercise and if so, do one of the ecotypes have an advantage when it comes to changing their phenotype? In this experiment snails were kept from birth in an aquarium with calm water. At the age of 10 months both types went through two weeks of training in flowing water. Control groups from both ecotypes were excluded from the exercise. The effect of exercise as well as of living a life in calm water where tested experimentally in a high-speed flume aquarium. No effect could be related to treatment but even though both control groups had spent their whole lives in an environment of calm water a significant effect in ability to hold on could still be related to ecotype.

3

Introduktion

Vivipar strandsnäcka (Littorina saxatilis) återfinns längs den svenska kusten från Öresund till norra Skagerak och likaså längs stora delar av Nordatlanten. Som namnet antyder föder den levande avkomma, något den är ensam om i familjen Littorina. Arten lever på steniga bottnar och klipphällar där den livnär sig på mikroalger och bakterier. På grund av sin diversifierade morfologi och färgsättning antogs L. saxatilis tidigare utgöra ett flertal arter men har senare visat sig vara en monofyletisk grupp av ekotyper med möjlighet till genetiskt utbyte (Reid, 1996). Avkommorna har när de föds redan passerat sina larvstadium under tiden i honans embryoficka och när de kommer ut är de som miniatyrer av den vuxna snäckan, något som påverkar deras möjlighet till spridning (Johannesson, 2016).

Habitat och ekotyper I Nordatlanten i de områden där L. saxatilis är vanligt förekommande återfinns på flera platser två ekotyper av snäckan. Dessa ockuperar habitat specifika för respektive ekotyp. Den ena ekotypen lever på klippor där utsatthet för vågor är större. Dessa har tunnare skal, lägre spira och relativt sett större fotöppning. Den andra ekotypen lever på kullerstensbäddar där vågutsattheten är lägre (Jansson, 1982a). I den senare nämnda miljön är istället predationstrycket från krabbor högre (Johannesson et al., 2010). Den ekotyp som lever här har istället ett kraftigare skal, längre spira och relativt sett mindre fotöppning. Individer av krabbekotyp är vidare i genomsnitt ungefär dubbelt så stora som individer av vågekotyp (Johannesson, 2016). Det har förts fram två potentiella anledningar till varför snäckor av vågekotyp generellt är mindre än snäckor av krabbekotyp. Den ena orsaken är att mindre snäckor i en vågutsatt miljö lättare antas få tillgång till sprickor att söka skydd i vid svårare väderlek. Den andra teorin som förts fram är att de på grund av lägre överlevnad generellt behöver rikta in sig på att producera avkomma istället för att tillväxa (Atkinson,1984).

Evolution av ekotyper Två morfologiskt skilda populationer återfinns längs en strandlinje med ett avstånd på endast 60 meter från varandra, förutsatt att utsattheten från vågor varierar. Individer som upphittas mellan dessa punkter uppvisar en morfologi som har likhet med båda populationerna (Janson och Sundberg, 1983). Detta indikerar att det är frågan om en gradient mellan två populationer mellan vilka genflöde trots allt förekommer (Janson och Sundberg, 1983; Rolán-Alvarez et al. 1997; Johannesson, K. & Johannesson B., 1993). Två liknande ekotyper återfinns över en mycket skarp gradient på flera platser i Europa, bland annat i Galicien vid den spanska Atlantkusten (Martines-Fernandes et al. 2010) och längs Storbritanniens kust (Grahame et al. 2006). Även studier som bygger på molekylära data indikerar att ekotyper lokalt är närmare besläktade än populationer av samma ekotyp vid en geografiskt mer avlägsen plats. Detta talar för att de två ekotyperna har uppstått oberoende av varandra på flera olika platser (Panova et. al. 2006; Galindo et al. 2009). Att två genetiskt differentierade ekotyper kan upprätthållas i en närliggande miljö där genflöde förekommer antas innebära att naturlig selektion är en viktig komponent bakom de båda ekotypernas evolution (Johanneson, 2001; Schluter, 2009).

Plasticitet i fenotyp Ett sätt att undersöka förekomsten av plasticitet är att utsätta individer för en behandling i laboratoriemiljö för att sedan placera ut dem i varierande förhållande i fält. En faktor som

4

påverkats genom denna metod är tillväxttakt. Individer av krabbekotyp växer generellt fortare än individer av vågektoyp. Genom transplantationsförsök har dock tillväxttakt kunnat manipuleras i viss utsträckning inom de respektive morferna. (Janson, 1982b). Transplantationsexperiment som i laboratoriemiljö imiterat vågförhållanden har påvisat högre överlevnad för individer av L. saxatilis som placerats ut i en vågutsatt miljö i fält. Den högre överlevnaden kunde sedan sammankopplas med morfologiska förändringar i skalform (Hollander, J. & Butlin, R. K., 2010). I båda ovan nämnda typer av experiment har dock ekotyp fortfarande förklarat den största skillnaden i överlevnad respektive tillväxt (Hollander, J. & Butlin, R. K., 2010; Janson, 1982b). Vidare har ytterligare en studie utförts med individer av olika ekotyper, RB och SU, av L. saxatilis från den Galiciska kusten. RB kan här likställas med svensk krabb-ekotyp då den lever högre upp i zoneringen där krabbor är mer vanligt förkommande. SU kan likställas med svensk våg-ekotyp då den lever i den lägre zonen som är mer utsatt för tidvatten och vågor. Individer av de två ekotyperna indelades i tre utvecklingsstadier och utsattes för varierande behandling, varpå parametrar avseende form på snäckornas skal lästes av. I detta fall kunde viss plasticitet påvisas, och tenderade att öka i senare livsstadier. Det gick dock inte att fastställa att de förändringar som i detta fall uppstått var av adaptiv art (Padín et al. 2009).

Resistens mot vattenrörelse Vågkrafter som verkar mot branta, släta klippor är större än de som verkar mot mindre sluttande, steniga stränder och i områden där organismer utsätts för hög vågstress är detta ofta den faktor som utövar störst stress på organismer i området (Denny, 1995). Beräkningar av våghastigheter i Tjärnö-Saltö arkipelagen visar också att genomsnittshastigheter i områden som domineras av ekotypen vågmorf är avsevärt högre än i de områden som domineras av krabbmorfen (Le Pennec, 2017, opublicerat). Juvenila snäckor av arten L. saxatilis födda i laboratoriemiljö har genomgått försök i höghastighetsakvarium där kvarhållningsförmåga testats. Snäckor av vågekotyp har visat sig redan i det juvenila stadiet ha signifikant bättre fasthållningsförmåga jämfört med snäckor av krabbekotyp. Tester genomfördes här med snäckor i storleken 0,5-0,35 mm (Lindborg, 2016) Försök har även genomförts som visat att adulta snäckor insamlade i fält av vågekotyp har större möjlighet att hålla sig fast i strömmande vatten jämfört med snäckor av krabbekotyp. För de vuxna snäckorna visade sig framförallt fot-area och skalöppningens relativa storlek i förhållande till hela skalet vara av betydelse för möjligheten att hålla sig fast.

Syfte Inga jämförande studier av adulta snäckors kvarhållningsförmåga har tidigare gjorts efter att dessa uppnått vuxen ålder i laboratoriemiljö. För att få ytterligare kunskap om geners respektive miljöns inverkan på fasthållningsförmåga hos L. saxatilis skulle det vara av intresse att studera hur en gemensam uppväxt i stilla vatten i kombination med träning i strömmande vatten för utvalda grupper påverkar individer från de respektive morferna. Detta skulle kunna svara på vilka ärftliga skillnader som evolverat fram som en konsekvens av lokal anpassning till de båda morfernas respektive levnadsmiljö. Det skulle även kunna ge svar på vilken eventuell inverkan som miljön har på L. saxatilis fasthållningsförmåga.

5

6

Material och metod

Insamling och färgkodning Föräldraindivider av två ekotyper hos arten Littorina saxatilis samlades in i april 2016 på Ramsökalv i Kosterfjorden. Individer tillhörande ekotypen krabbmorf samlades in i en vik skyddad mot vågrörelse (N 58° 50' 3.94", E 11° 2' 26.58”). Individer tillhörande ekotypen vågmorf samlades in vid ett för vågrörelser mer exponerat läge (N 58° 50' 4.91", E 11° 2' 23.92”) cirka 50 m ifrån den andra lokalen. De två grupperna förvarades i separata akvarier där andra generationen av respektive ekotyp föddes. Dessa förvarades i ytterligare 10 månader i separata akvarium innan träning i magnetomrörare och tester i höghastighetsakvarium inleddes. Från respektive ekotyp togs 70 individer ut ur respektive akvarium och förvarades i två separata bägare. Ekotyperna delades därefter in i ytterligare två grupper: test-grupp vilken utsattes för förberedande träning, och kontrollgrupp vilken ej utsattes för förberedande träning. Vilka individer som skulle ingå i kontroll respektive testgrupp valdes ut med slumpgenerator i kalkylprogram (Microsoft Excel). Samtliga fyra grupper förvarades i bägare i kylskåp (5,2 ° C) en natt. Detta eftersom snäckan då förbrukar betydligt mindre energi, något som är positivt då de vistas i tillfälliga bägare. Dagen efter torkades och markerades samtliga individer utifrån grupptillhörighet med vattenfast nagellack. Färgkodning genomfördes enligt följande: krabbmorf, kontroll = grön, krabbmorf, test = blå, vågmorf, kontroll = orange, vågmorf, test = röd.

Träning i magnetomrörare Under försökstiden placerades samtliga grupper i ett gemensamt 75 l akvarium. Här fanns möjlighet för snäckorna att beta alger och bakterier på akvariernas kanter då försök ej pågick. En magnetomrörare (RCT basic-IKA labortechnic) samt en glasbägare (1000 ml) användes vid träning. Strömhastigheten för vattnet i magnetomröraren beräknades till 0,24 m/s. (Se bilaga 2). Före försök inleddes hade snäckorna möjlighet att acklimatisera sig i sitt nya akvarium i två dagar. De dagar träning pågick samlades samtliga individer in och placerades i bägare (1000 ml) utifrån grupptillhörighet. Samtliga fyra bägare fylldes med 800 ml tempererat djupvatten. Inför varje träningsomgång byttes även vatten och bägare för de båda kontrollgrupperna.

Träning för de individer som valts ut pågick i två veckor, fem dagar per vecka. Träningen pågick för respektive testgrupp i 15 minuter, två gånger per dag. Träningen bestod i att en grupp åt gången placerades i en bägare (1000 ml innehållande 800 ml tempererat djupvatten) ovanpå en magnetomrörare. Samtliga individer tilläts att fästa före start varefter hastigheten ökades successivt från 0 m/s till 0,24 m/s under ca 15 s. Maxhastigheten vidhölls under 15 minuter. De individer som gick för nära magneten lyftes ut med pincett mot bägarens ytterkant för att inte skada sig.

7

Figur 1. Beskrivning av specialbyggt höghastighetsakvarium. (Le Pennec, 2015)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 2 4 6M

edel

hast

ighe

t (m

/s)

Läge

Rör, 5 cm radie

Rör, 2,5 cm radie

Försök i höghastighetsakvarium

Höghastighetsakvariet består av en ca 1 m3 stor reservoartank som kan fyllas på med djuphavsvatten. Från denna tank pumpas vatten upp till en 75 l tank som befinner sig över det plexiglasrör i vilket försök genomförs. Vattenflödet in i röret regleras med hjälp av en ventil vid rörets mynning. Ventilens reglage har fem lägen vilka ger olika hastighet på vattenflödet. Två olika plexiglasrör, ett med radien 5 cm och ett med radien 2,5 cm kan monteras in i akvariet varvid olika hastigheter på de olika lägena ges. Höghastighetsakvariet är konstruerat för att ge hastigheter som motsvarar hastigheter uppmätta i snäckornas naturliga habitat. (Bilaga 2) Mätningar av medelhastigheter genomfördes genom att beräkna tiden för att tömma tanken vid reglagets respektive lägen, på båda rören. (Se bilaga 3). Diagram 1 visar medelhastigheter för de fem olika lägena för båda rören.

Även under detta test förvarades snäckorna i samma akvarium fram tills dess att de ingått i försök. Detta innebar även här möjligheten till betning fram tills dess att försök genomförts. Samtliga snäckor togs upp ur akvariet varje dag som försök pågick, även de som inte ingick i försök under samma dag. Eftersom två olika rör användes inom experimentet förvarades de snäckor som gick vidare i en bägare (1000 ml) mellan försöken med de båda rören. De snäckor

som avslutat försök lades i bägare i kylskåp (5,2 ° C) till dess att samtliga försök i höghastighetsakvarium avslutats. Fyra snäckor i taget, en individ av varje grupp, placerades i plexiglasröret och tilläts att fästa i fuktigt rör under en minut. Därefter sänktes röret ned i akvariet och vattenfylldes. Här tilläts snäckorna ytterligare fyra minuters acklimatisering. Försök inleddes med att reglaget ställdes till läge 1. och stegrades sedan succesivt till reglagets högsta läge, 5. Vattenflödet öppnades under tre sekunder vid varje läge. Mellan varje intervall följde ett 15 sekunder långt uppehåll. De snäckor som lossnade samlades upp i en påse i nät-material vid rörets mynning. Det sista läge en snäcka klarade av att håll sig fast antecknades. De som föll av redan vid läge 1 räknades därmed bort eftersom det inte gick att avgöra vilken hastighet de faktiskt klarade av. De snäckor som klarade att hålla sig fast vid samtliga hastigheter i röret med 5 cm radie gick sedan vidare till försök i röret med 2,5 cm radie. Samma procedur

Diagram 1. Uppmätta medelhastigheter (m/s) för två monterbara plexiglasrör. Dessa rör kan alterneras i höghastighetsakvariet. Beräkningar av medelhastigheter genomförda av Ann Larsson, Sven Lovén center för marin infrastruktur.

8

som beskrivits ovan upprepades i röret med 2,5 cm radie. Dock med en skillnad. Här placerades endast så många individer i röret åt gången som i varje enskilt heat klarat av samtliga lägen i det första röret.

Statistiska analysmetoder Initialt samlades 70 individer in från varje ekotyp och grupperades i fyra grupper om 35 per grupp. I framförallt en av grupperna, Våg-test, avled flera individer under behandlingen. På grund av detta användes ett lika stort antal av individer ur de övriga grupperna i de statistiska testerna. Det slutgiltiga antalet blev därför 24 individer per grupp. Värden för de grupper som haft fler individer exkluderades med hjälp av slumpgenerator för att göra gruppernas antal balanserade.

Statistiska test genomfördes i IMB SPPS 24.0. Levene’s test genomfördes för att testa likhet i varianserna av den beroende variabelns hastighet bland grupperna. Testet visade på homogenitet i varianser. Ingen av grupperna uppvisade heller skevhet. Test för normalfördelning enligt Shapiro-Wilk visar att endast en av grupperna, krabbmorf kontroll var normalfördelad (p=0,053) medan tre av grupperna ej uppfyllde kriterierna för normalfördelning p <0,05. Analys med histogram och Q-Q plot uppvisade dock ett mönster nära normalfördelning. Då samtliga grupper uppvisade homogena varianser och låga värden för skevhet togs beslutet att som statistiskt test använda 2-vägs ANOVA.

Mätvärden för skal Storlek och skalöppning mättes med hjälp av elektroniskt skjutmått på samtliga individer. Mätvärden för storlek och apertur protokollfördes och dokumenterades. (Se tabell nedan). Nämnda mått undersöktes i SPSS och visade sig i samtliga av fallen uppfylla kriterierna för normalfördelning. Levene’s test genomfördes för att testa likhet i varianserna hos både storlek och apertur. Hypotesen om likhet i varianser kunde behållas för båda parametrar hos samtliga grupper. Ingen av grupperna uppvisade heller skevhet. Resultatet undersöktes med hjälp av One way ANOVA i SPSS. Krabbmorf var signifikant större än vågmorf både avseende storlek (F = 13,140, df = 1, p <0, 000) och apertur (F = 17, 365 df =1 p <0,000). Våg test som enskild grupp var dock inte signifikant skild mot krabb-grupperna avseende skalstorlek eller apertur (p>0,05). Detta antas bero på en lägre provstorlek inom gruppen våg test i kombination med ett fåtal större individer, vilket givit denna grupp något högre medelvärden. (Se tabell 2.)

Krabbmorf

Behandling N Medelstorlek (mm) S.E. Medelapertur (mm) S.E. Kontroll 33 5,54 (+/-)0,18 3,71 (+/-)0,12 Test 35 5,59 (+/-)0,19 3,80 (+/-)0,11 Vågmorf

Behandling Medelstorlek S.E. Medelapertur S.E. Kontroll 31 4,77 (+/-)0,21 3,21 (+/-)0,10 Test 26 5,03 (+/-)0,16 3,41 (+/-)0,10 Tabell 1. Tabellen visar antal individer, medelvärden och standard error för storlek samt skalöppning.

9

10

Resultat

Syftet med dessa försök var att besvara tre frågor: 1) finns det ärftliga (genetiska) skillnader i kvarhållningsförmåga mellan adulta krabb- och vågekotyp individer av L. saxatilis 2) kan träning påverka kvarhållningsförmåga hos L. saxatalis 3) och har i så fall en av ekotyperna lättare att tillgodogöra sig träning?

Resultatet av mätningarna analyserades med hjälp av den statistiska modellen 2-way ANOVA i SPPS. Testet uppvisade signifikant skillnad i förmåga att hålla sig fast mellan de båda ekotyperna krabbmorf respektive vågmorf (F=8,756, df=1, p=0,004). Individer av ekotypen krabbmorf höll sig i medeltal fast i hastigheter upp till 2,10 m/s medan vågmorfen i medeltal klarade av hastigheter upp till 2,55 m/s.

Testet kunde inte visa på att det fanns någon signifikant skillnad med avseende på om testgruppen utsatts för träning eller inte (F=0,202, df=1, p=0,654). Testet tar även hänsyn till interaktioner mellan faktorer (i detta fallet ekotyp och behandling), men då ingen signifikant effekt påvisats av träningen kunde ej heller förekomsten av interaktion mellan ekotyp och behandling slås fast.

Diagram 2. Hastighet upp till vilken individer av de fyra ekotyperna klarade av att hålla sig fast. Markeringar (x) indikerar medianvärden. Cirklar indikerar utliggare.

11

Diagram 3. Medelhastighet upp till vilken individer av respektive ekotyp klarade av att hålla sig fast. Felstaplarna visar standard error. (S.E. Krabbmorf kontroll = 0,17, S.E. Krabbmorf träning = 0,16, S.E. Vågmorf kontroll = 0,13 S.E. Vågmorf träning = 0,14. Signifikant skillnad mellan Ekotyper, (F=8,756, df=1, p=0,004).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3H

astig

het (

m/s

)

Krabb kontroll Krabb träning Våg kontroll Våg träning

*

12

13

Diskussion Skillnad i fasthållningsförmåga mellan ekotyper Resultatet av denna undersökning visar att det finns en signifikant skillnad mellan ekotyperna krabb och- vågmorf avseende fasthållningsförmåga i det adulta stadiet då individerna har vuxit upp i samma miljö i laboratoriet. Resultatet sammanfaller med resultat från tidigare studier avseende fasthållningsförmåga hos juveniler av båda ekotyper, födda i laboratoriemiljö (Lindborg 2016). Även experiment som involverat adulta individer inhämtade i sina naturliga habitat har givit resultat som går i samma riktning (Le Pennec 2015). Sammantaget indikerar denna studie liksom de övriga två nämnda studierna att det finns genetiska skillnader mellan ekotypernas fasthållningsförmåga. Dessa skillnader är tydliga inte bara hos juvenila individer (Lindborg 2016) utan finns kvar även i det adulta stadiet, trots uppväxt i stilla vatten. En anledning till att två så distinkta ekotyper kan förekomma inom en relativt liten area och dessutom ha ett pågående genflöde tros vara en stark naturlig selektion för olika egenskaper i de två miljöerna (Johannesson 2001). Det är inte osannolikt att egenskaper som kan kopplas till fasthållningsförmåga skulle tillhöra essentiella egenskaper i en vågutsatt miljö. Denny (1995) konstaterar att det i miljöer där hög vågstress råder ofta är denna faktor som utövar störst stress på organismer i området. I miljöer med hög utsatthet för vågor är sannolikt utrymmet för plastiska förändringar i en annan riktning därför mycket litet.

Behandling genom träning Studiens behandlingsmetod, träning i magnetomrörare, resulterade inte i någon signifikant skillnad i fasthållningsförmåga mellan tränade snäckor och kontrollsnäckor. Ett icke signifikant resultat i detta fall innebär att vi inte kan förkasta experimentets nollhypotes, det vill säga att det inte finns någon möjlighet för individer av L. saxatilis att förändra sin fenotyp genom träning. I och med att behandlingsmetoden inte ger ett signifikant resultat bjuds inte heller möjligheten att studera möjliga interaktioner mellan ekotyp och träning, det vill säga huruvida någon av morferna skulle ha lättare att tillgodogöra sig träning.

En möjlig förklaring till ett icke signifikant resultat är att nollhypotesen är korrekt. Det vill säga att L. saxatilis inte kan/eller i mycket liten utsträckning kan påverka fenotypiska egenskaper vilka kan relateras till fasthållningsförmåga. Flera tidigare studier uppvisar resultat som antyder att de båda ekotyperna har ett mycket litet utrymme för plastiska förändringar i fenotypiska drag (Johannesson, B. och Johanneson K., 1996; Padín et al. 2009). I en undersökning som genomförts med hjälp av simuleringar av diverse miljöfaktorer, däribland vågkrafter, slår Padín et al. (2009) fast att ytterst små variationer i fenotyp är möjligt att relatera till miljöfaktorer. De variationer som i försök uppkom ansågs inte heller vara av adaptiv art.

Ytterligare en alternativ förklaring skulle kunna vara att träningsformen i sig inte var fördelaktig i avseende att öka fasthållningsförmågan. Utifrån vad Hollander & Butlin (2010) visar kan morfologiska förändringar induceras med hjälp av t. ex. simulerad vågmiljö. Det torde därför vara fullt möjligt att morfologiska förändringar som potentiellt skulle kunna ha effekt på fasthållningsförmåga kan uppkomma. Detta givet en annan träningsmetod, intensitet eller tidsrymd för studien. Möjligheten finns också att olika populationer i L. saxatalis utbredningsområde har olika stora möjligheter till plastisk respons på sin omgivning. Detta har

14

också nämnts vara en möjlig anledning till skillnader i utfall beträffande Hollander & Butlins studie i jämförelse med Padins studie (Padin et al. 2009).

Trots att resultatet som sådant inte uppvisar någon signifikant skillnad utifrån behandling kan också en tredje möjlighet lyftas. En svag antydan till ett något lägre värde för båda de grupper som utsattes för träning i magnetomrörare kan möjligen iallafall tyda på att träningen har gett resultat. Enligt rådande paradigm inom idrottsvetenskap bryter kroppen vid träning ned muskelfibrer för att sedan bygga upp dem till en kapacitet utöver den de hade före träningen. Samtliga snäckor som utsattes för behandlingen träning i magnetomrörare vilade minst två dagar före det att tester i höghastighetsakvarium inleddes. Det finns dock fortfarande en möjlighet att träningen belastat snäckorna hårt och att de hade behövt vila en längre tid för att uppvisa ett positivt resultat.

Betydelse av snäckornas storlek Snäckors storlek har ej givits större betydelse i detta fasthållningsexperiment. Transplantationsexperiment har visat på selektion för mindre storlek beträffande L. saxatalis i områden utsatta för vågaktivitet (Janson, 1983). Även i detta experiment var individerna av vågmorf signifikant mindre jämfört med individer av krabbmorf. Tidigare studier i höghastighetsakvarium har visat att storlek (i adult stadium) ej har signifikant betydelse för fasthållningsförmåga (EKWE 2015; Lindborg, 1016; Le pennec1995). Detta då fotsyrka antas öka i proportion till storlek (Le Pennec, 2015). Att snäckor som lever i utsatta miljöer selekteras för mindre storlek tros snarare bero dels på att mindre snäckor i den naturliga miljön lättare får tillgång till sprickor. Dels också att ett mer utsatt läge ger lägre andel snäckor som överlever, vilket i sin tur gör att de behöver lägga mer energi på reproduktion istället för ökad tillväxt. (Atkinson,1984)

Slutsats Precis som i tidigare resultat då juvenila snäckor uppfödda i laboratoriemiljö utsatts för försök i höghastighetsakvarium kan jag konstateras att genetiska skillnader finns på ekotypnivå vilka påverkar fasthållningsförmågan. Vidare kan jag också dra slutsatsen att de drag som påverkar fasthållningsförmåga ej heller tillbakabildas under senare utvecklingsstadier, oavsett frånvaro av vågexponering.

Experiment med träning i magnetomrörare visade ingen signifikant ökning i fasthållningsförmåga hos varken krabb- eller vågmorf. Andra typer av studier har med varierande resultat kunnat inducera plastiska skillnader i fenotyp utifrån behandlingar i simulerad vågmiljö. Även i dessa experiment har dock ekotyp fortfarande varit det som bäst förklarat morfologiska skillnader och skillnader i överlevnad vid utsättning i fält.

15

Tack till Jag vill först och främst tacka min handledare Kerstin Johannesson för hennes tålamod, engagemang och pedagogiska förmåga! Jag vill också tacka Ann Larsson så mycket för hjälpen med beräkningar av flöde och hastigheter. Ett tack också till Simon Samuelsson för gott sällskap i huset och introduktion till höghastighetsakvariet. Sist men inte minst ett stort tack till alla i personalen på Tjärnö för Er hjälpsamhet och Ert trevliga bemötande!

Erik Bergström

2017-03-22

16

Referenslista

Atkinson, W. D., & Newsbury, S. F., (1984) The adaptions of the rough winkle, Littorina rudis, to desiccation and to dislodgement by wind and waves. Journal of Animal Ecology. 53, 93-105.

Conde-Padín, P., Caballero, A., Rolán Alvares, E. (2009) Relative role of genetic determination and plastic response during ontogeny for shell-shape traits subjected to diversifying selection. Evolution. 63(5), 1356-1363. DOI: 10.1111/j.1558-5646.2009.00636.x.

Denny M., (1995) Predicting physical disturbance: mechanistic approaches to the study of survivorship on wave-swept shores. Ecological Monogaphs. 65, 371-418.

Ekwe, F., Gijón, J., & Glimdal, A (2015) Snails (Littorina saxatilis) of the exposed ecotype have higher resistance to water flow than the sheltered ones. Projektrapport BIO217, HT2015.

Galindo, Moran & Rolan-alvarez (2009) Comparing geographical genetic differentiation between candidate and noncandidate loci for adaption strengthens support for parallel ecological divergence in the marine snail Littorina saxatilis. Molecular Ecology. 18(5), 919-930.doi:10.1111/j.1365-294X.200804076.x.

Grahame, J. W., Wilding, C. S. & Butlin, R. K. (2006) Adaptation to a steep environmental gradient and an associated barrier to gene exchange in Littorina saxatilis. Evolution. 60(2), 268-278. Doi: http//dx.doi.org/10.1554/05-592.1.

Hollander, J. & Butlin, R. K., (2010) The adaptive value of phenotypic plasticity in two ecotypes of a marine gastropod. BMC Evolutionary Biology. 10, 333. DOI: 10.1186/1471-2148-10-333.

Hollander, J., Collyer M. L., Adams D. C., & Johannesson K. (2006) Phenotypic plasticity in two marine snails: constraints superseding life-history. Journal of Evolutionary. Biology. 19, 1861–1872.

Janson, K. (1983) Selection and migration in two distinct phenotypes in Littorina saxatilis in Sweden. Oecologica. 59, 58-61.

Janson, K. (1982a) Phenotypic differentiation in Littorina saxatilis olive (Mollusca, prosobranchia) in a small area on the Swedish west coast. Journal of molluscan studies. 48, 167-173.

Janson, K (1982b) Genetic and environmental effects on the growth rate of Littorina saxatilis Olvi. Marine Biology. 69, 73-78.

Janson, K. and P. Sundberg (1983). Multivariate morphometric analysis of 2 varieties of Littorina-saxatilis from the swedish west coast. Marine Biology 74(1), 49-53.

17

Johannesson., B. & Johannesson K., (1996) Population differences in behaviour and morphology in the snail Littorina saxatilis: phenotypic plasticity or genetic differentiation? Journal of Zoology. 240, 475-493.

Johannesson, K. & Johannesson, B. (1993) Morphological differentiation and genetic cohesiveness over a microenvironmental gradient in the marine snail Littorina saxatilis. Evolution. 47 (6), 1770-1780.

Johannesson, K. (2001) Parallel speciation: a key to sympatric divergence. Trends in Ecology & Evolution. 16 (3), 148-153.

Johannesson, K. (2016) What can be learnt from a snail? Evolutionary Applications, 9 (1), 153-165. Doi:10.1111/eva.12277.

Johannesson, K., M. Panova, P. Kemppainen, E. Rolán-Alvarez, C. André & R. K. Butlin (2010) Repeated evolution of reproductive isolation in a marine snail -unveiling mechanisms of speciation. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 365, 1735-1747.

Le Pennec (2015) Local adaption of a sea snail to divergent selection pressures. Department of marine ecology. Examensarbete i biologi. Instutitionen för biologi och miljövetenskap. University of Gothenburg.

Le Pennec (2017) Snails in the flume-experimental support for local adaption to wave swept shores in Littorina saxatilis. Unpublished.

Lindborg, J., (2016) Flödeshastigheters påverkan på juvenila Littorina saxatilis. En jämförelse mellan ekotyper. Examensarbete i Biologi. Instutitionen för biologi och miljövetenskap. Göteborgs universitet.

Martínes Fernándes M., Bernatchez L., Rolán Alvarez E. & Quesada H. (2010) Insights into the role of differential gene expression on the ecological adaption of the snail Littorina saxatilis. BMC Evolutionary Biology. 10, 356. Doi: 10.1186/147-2148-10-356.

Panova, M., Hollander, J. & Johannesson, K. (2006) Site-specific genetic divergence in parallel hybrid zones suggests nonallopatric evolution of reproductive barriers. Molecular Ecology. 15, 4021-4031.

Rolán Alvarez, E., Johannesson, K. & Erlandsson J. (1997) The Maintenance of a cline in the Marine Snail Littorina saxatilis: the Role of Home Site Advantage and Hybrid Fitness. Evolution, 51 (6), 1838-1847. Doi: 10.2307/2411006.

Schluter, D. (2009). Evidence for Ecological Speciation and its Alternative. Science. 323(5915), 737-741. Doi:101126/science1160006).

Reid, D. G. (1996) Systematics and evolution of Littorina. Dorset: The Ray Society. London.

18

Bilder Fig 1. Skiss över specialbyggt höghastighets-akvarium. Le Pennec (2015) Local adaption of a sea snail to divergent selection pressures. Department of marine ecology. University of Gothenburg.

19

Bilagor

Bilaga 1. Beräkningar av hastigheter i magnetomrörare

Som träningsmetod för snäckor användes magnetomrörare. Instrumentet (magnetomrörare, RCT basic-IKA labortechnic) sattes till läge 10. En bägare (1000 ml) fylldes till 800 ml med tempererat djuphavsvatten placerades på magnetomröraren. Beräkningen av hastighet genomfördes genom att en partikel i trä med radien 1 mm, vilken blötlagts och därmed med givits neutral flyktraft sänktes ned i bägaren och tilläts rotera på läge 10 under 1 minut varvid antal varv räknades. Hastigheten beräknades sedan utifrån följande data till 0,24 m/s:

Obägare=0,44 m Antal varv/min=33 Antal meter/min=14,52 Antal meter/s=0,24

20

Bilaga 2. Vågmodell baserad på vindhastighet, vindfång och djup. En modell för den maximala vågkraften i vågor som bryter i Tjärnö-Saltö kustområde har beräknats i Pennec et al. (2017. Unpublished) Modellen baseras på uppgifter om vindfång och djup i de aktuella zonerna samt mätdata för vindhastigheter från SMHI. De vinddata som använts är tim-medel och täcker tre hela år (2013-2015). Data är inhämtade av SMHI från Nordkosters väderstation.

Diagram 4. Procent av tiden under 2013-2015 som hastigheter mellan 0-8 m/s inträder, vid de delar av stranden där individer av krabbekotyp respektive vågekotyp inhämtats. Notera att andel av tiden där det inte var någon våghastighet för krabbmorfens del av stranden var 68 % och för vågmorfens del av stranden 24 %. (Bild: Le Pennec 2015.)

21

Bilaga 3. Beräkning av hastigheter i höghastighetsakvarium Beräkningar av medelhastigheter för två rör med radien 2,5 cm respektive 5 cm genomfördes genom att beräkna tiden för att tömma tanken vid reglagets respektive lägen. Fem mätningar av volymhastigheter gjordes för varje läge på de båda rören. Medelhastigheten i liter /sekund användes sedan för att beräkna medelhastighet i meter per sekund utifrån följande formel:

(Voltot (m3)/vtömn(m3/s)) /Arör(m2) = v(m/s)

Medelhastigheter har sedan plottas gentemot tidigare gjorda mätningar av maxhastigheter med PIV-Particle Image Velocimetry för röret med den större radien.