Ecological, morphological and biochemical response indices of the genus Daphnia to stress factors

Το γένος Daphnia κατέχει σημαντική θέση στο τροφικό πλέγμα των εσωτερικών υδάτινων οικοσυστημάτων, καθώς αποτελεί καταναλωτή του φυτοπλαγκτού και τροφή για τα ανώτερα τροφικά επίπεδα. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση της οικολογικής, μορφολογικής και βιοχημικής απόκρισης φυσικών και εκτρεφόμενων πληθυσμών του γένους Daphnia ώστε να επιτευχθεί η ολιστική κατανόηση των πολύπλοκων μηχανισμών απόκρισης στην καταπόνηση. Για το σκοπό αυτό, αρχικά διερευνήθηκε ο οικολογικός ρόλος του γένους Daphnia στο τροφικό πλέγμα σε ένα ρηχό και εξαιρετικά εύτροφο οικοσύστημα (Λίμνη Κορώνεια) και σε μια βαθιά, λιγότερο παραγωγική, θερμή μονομικτική λίμνη (Λίμνη Βεγορίτιδα). Στη Λίμνη Κορώνεια, ένα μαζικό επεισόδιο θανής πανίδας καταγράφηκε κατά διάρκεια των δειγματοληψιών. Πριν από τη μαζική θανή, το Daphnia απουσίαζε από ζωοπλαγκτική κοινωνία επηρεαζόμενο από τις ανθίσεις γνωστών δυνητικά επιβλαβών φυτοπλαγκτικών ειδών ή/και από τις υψηλές τιμές pH. Οι αυτές οι ανθίσεις κατέρρευσαν λόγω της αύξησης των επιπέδων αμμωνίας, με την κατάρρευση αυτή να οδηγεί σε μείωση του φωτοσυνθετικού οξυγόνου. Παράλληλα, καταγράφηκαν εξαιρετικά υψηλοί αριθμοί κόκκινων μεγαλόσωμων ατόμων D. magna, υποδηλώνοντας συνθήκες χαμηλού οξυγόνου, καθώς και μείωση ή απουσία της θήρευσης από τα ψάρια. Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν σαφείς ενδείξεις ότι η μαζική θανή πανίδας προέκυψε από σημαντικές αλλαγές στη δυναμική του φυτοπλαγκτού και του ζωοπλαγκτού, καθώς και βασικών αβιοτικών συνθηκών, ενώ το D. magna αποκάλυψε περαιτέρω σημαντικούς μηχανισμούς αντικατοπτρίζοντας τα βήματα που οδήγησαν στη μαζική θανή. Όσον αφορά τη Λίμνη Βεγορίτιδα, καταγράφηκαν διαφορετικά πρότυπα κατανομής του φυτοπλαγκτού και του ζωοπλαγκτού ακολουθώντας τις αλλαγές στο καθεστώς ανάμειξης και στρωμάτωσης. Κατά την περίοδο της της στρωμάτωσης, όταν το D. galeata έφτασε σε υψηλούς αριθμούς αυξήθηκε η πίεση βόσκησης μέσω του συμπληρωματικού ελέγχου βόσκησης στη φυτοπλαγκτική βιομάζα από τα είδη D. galeata και N. alluaudi, τονίζοντας τη σημασία του Daphnia στο τροφικό πλέγμα της Λίμνης Βεγορίτιδας. Για την κατανόηση των μηχανισμών βιοχημικής άμυνας των φυσικών πληθυσμών Daphnia στα υδάτινα οικοσυστήματα που αναφέρθηκαν προηγουμένως, διερευνήθηκε η έκφραση των πρωτεϊνών θερμικού πλήγματος (HSPs) και των ενεργοποιούμενων από μιτογόνα πρωτεϊνικών κινασών (MAPKs). Κατά τη διάρκεια της έρευνας, παρατηρήθηκαν διακυμάνσεις των HSPs και MAPKs και στις δύο λίμνες, υποδηλώνοντας ότι η έκφρασή τους μπορεί να σχετίζεται με τις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες που λειτουργούν ως παράγοντες καταπόνησης. Επιπλέον, οι αλλαγές στα επίπεδα έκφρασης των HSPs και MAPKs (μείωση πρωτεϊνικών επιπέδων) φαίνεται πως σχετίζονται με την κατανομή της ενέργειας στα χαρακτηριστικά ιστορίας ζωής, την παραγωγή αιμοσφαιρίνης και την κατακόρυφη μετανάστευση. Η έκφραση των ίδιων πρωτεϊνών διερευνήθηκε σε έναν εκτρεφόμενο πληθυσμό Daphnia magna ως οξεία απόκριση σε διαφορετικούς αβιοτικούς και βιοτικούς παράγοντες κάτω από πειραματικές συνθήκες. Παράλληλα, η χρόνια επίδραση των ίδιων παραγόντων καταπόνησης διερευνήθηκε στα χαρακτηριστικά ιστορίας. Το γένος Daphnia, κάτω από την έκθεση στους παράγοντες καταπόνησης, εμφάνισε διαφορετικά πρότυπα έκφρασης των HSPs και MAPKs παρέχοντας χρήσιμες πληροφορίες για τους μηχανισμούς που επιστρατεύονται κάτω από διαφορετικές συνθήκες καταπόνησης για την προστασία του Daphnia. Επιπρόσθετα, αποκαλύφθηκε πιθανή εμπλοκή των HSPs και MAPKs σε κρίσιμες διαδικασίες (επιβίωση, ανάπτυξη, αναπαραγωγή).