КТ-сканирование открывает новый взгляд на образцы цихлид озера Малави

КТ-сканирование, которое объединяет серию рентгеновских снимков, сделанных под разными углами вокруг организма, и использует компьютерную обработку для создания поперечных изображений его костей, дает новое понимание старой инициативы по характеристике рыб в африканском озере Малави.

Этот процесс, продемонстрированный в новом исследовании с использованием высокоразрешающей рентгеновской компьютерной системы в Центре количественной рентгеновской визуализации Университета Пенсильвании, важен, поскольку приведет к идентификации и управлению большим количеством видов рыб во втором по величине озере Африки, по словам ведущего исследователя Джея Штауффера-младшего.

Озеро Малави и его биоразнообразие

Считающееся учеными самым ярким и разнообразным водоемом в мире, озеро Малави является домом для 800–1000 видов красочных рыб цихлид. Однако озеро подвергается чрезмерному вылову для пропитания, и, как следствие, около 10% этих видов, как полагают, находятся под угрозой исчезновения.

Озеро Малави, расположенное между Малави, Танзанией и Мозамбиком, огромно: его площадь превышает 11 000 квадратных миль, и оно содержит 7% доступной поверхностной пресной воды в мире — значительно больше, чем озеро Эри.

Исследовательская работа и коллекция

По словам Штауффера, который сам описал более 60 видов цихлид, около половины видов в озере все еще не описаны. С 1983 года он ежегодно посещает озеро Малави, собирая образцы цихлид во время подводного плавания. После консервации эти образцы хранились в Музее рыб Университета Пенсильвании, и около 35 000 из них планируется передать в Национальный исследовательский институт Южной Африки.

В недавнем исследовании Штауффер и коллеги провели КТ-сканирование выбранных образцов из коллекции. Сканировалась вся голова каждой рыбы, а исследователи сосредоточились на «морфологии» — анализе формы и профилей черепов, а также структуры и расположения зубов на глоточных и ротовых челюстях. Это помогает определить специализацию вида для использования определенных источников пищи и конкуренции с другими видами.

Цели и результаты исследования

Исследователи выбрали для сканирования виды с разным рационом питания, чтобы сравнить морфологию их голов со специализацией в питании и определить взаимосвязи между морфологией и поведением. Целью было показать, как наблюдаемые поведенческие черты мелководных видов могут быть связаны с морфологическими признаками. Такие ассоциации можно использовать для прогнозирования поведения глубоководных или редких видов на основе морфологии головы.

В результатах, опубликованных в Ecology and Evolution, сообщается, что высокоразрешающее КТ-сканирование позволит ученым делать выводы об истории жизни и поведенческих характеристиках редких или вымерших рыб на основе детального изучения морфологии и связей между морфологией и поведением, наблюдаемых у сохранившихся видов.

Перспективы технологии

Штауффер и другие ученые будут использовать КТ-сканирование для продолжения идентификации цихлид в озере Малави. Технология неразрушающая, что позволяет собирать данные с образцов в музейных коллекциях. «Высокоразрешающая компьютерная томография позволяет нам рассматривать внутреннюю морфологию и исследовать области, которые в противном случае были бы разрушены при вскрытии», — пояснил он.

Многие из старых музейных образцов удивляют исследователя. «Я нахожу много видов, которых никогда не видел за более чем 30 лет погружений в Малави. Я думаю, они, вероятно, вымерли. Я хотел бы описать эти виды, и КТ-сканы помогут мне сделать точные предположения о том, каким было их поведение в озере».