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Geometric morphometrics of clypeasteroids
Lisa Schmidinger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Martin Zuschin
DOI
10.25365/thesis.31660
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29646.82555.750666-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das komplexe Skelett von Echiniden weist eine enge Beziehung zwischen Struktur und Funktion auf, die diese Organismen zu einem Paradefall für funktionsmorphologische Untersuchungen macht. Clypeasteroiden (“sand dollars”) sind eine Gruppe flacher irregulärer Seeigel, die als Detritusfresser marine Weichböden besiedeln. Rasche Verbreitung, geografische Isolation und die Besiedelung ähnlicher Nischen in unterschiedlichen Regionen führten zu einem gewissen Maß an Konvergenz zwischen den Abstammungslinien. In dieser Studie habe ich geometrische Morphometrie (GM) an Fotografien von 13 Arten (68 Individuen) von Clypeasteroiden angewandt, um die derzeit anerkannte Phylogenie der Klade zu prüfen. GM ist eine auf Landmarken und Semilandmarken basierende Methode. Hauptziel meiner Studie war es, Merkmale aufzuzeigen, die sich dazu eignen, die untersuchten Arten zu unterscheiden. Zu diesem Zweck wurden 205 Landmarken und Semilandmarken hauptsächlich auf die Petalodien und den Umriss der Clypeasteroiden gesetzt. Während eines Prozesses, der sich 'Procrustes Superimposition' nennt, wird die Form von Position, Größe und Orientierung “befreit”. Die resultierenden Procrustes-Formkoordinaten werden für die statistische Analyse verwendet.
Clypeasteroiden eignen sich gut für Analysen der geometrischen Morphometrie. Ihr Skelett ist flach und von mehr oder weniger kreisförmigem Umriss, verfügt aber gleichzeitig über eine Vielzahl an Strukturen, an denen Landmarken und Semilandmarken gesetzt werden können. In der Hauptkomponentenanalyse (Principal Components Analysis, PCA) werden Merkmale berechnet und nach dem Prozentsatz der von ihnen erklärten Variabilität gereiht. Diese Hauptmerkmale werden denn auf bestimmte Probleme angewandt. Alle analysierten Arten sind durch mindestens eine der ersten drei Hauptkomponenten (Principal Components, PCs) klar abgegerenzt. Diese sind das Verhältnis der Petalodienlänge zur Skelettgröße (PC1), die Form der Petalodien (PC2) und die Lage der Madreporenplatte im Verhältnis zu den Petalodien (PC3). Zusammen erklären sie 84.6% der beobachteten Variabilität. Auch Verwandtschaftsverhältnisse höherer Ordnung sind zu erkennen. Ähnlich den Individuen einer Art gruppieren auch die Arten einer Familie, aber Familien überlappen stärker als Arten. Die derzeitig anerkannte Phylogenie wird durch die Analyse unterstützt. Außerdem ist es möglich, geometrische Morphometrie zur Quanitifizierung innerartlicher Varianz zu verwenden. Je näher Individuen einer Gruppe in den Hauptkomponentendiagrammen beieinanderliegen, desto ähnlicher sind sie einander.
Abstract
(Englisch)
The complex skeleton of echinoids shows a close relationship between structure and function that makes this clade a textbook example for the analysis of functional morphology. Clypeasteroids (“sand dollars”) are a group of irregular echinoids with flat body shape, which live as detritus feeders on marine softground. Rapid expansion, geographical separation and occupation of similar niches in different regions have led to a certain amount of convergence among lineages. In this study I applied Geometric Morphometrics (GM), a method based on landmarks and semilandmarks, to photographs of 13 species (68 individuals) of clypeasteroids to test the currently accepted phylogeny of this clade. The main aim of my study was to identify characters that are appropriate to distinguish species. For this purpose 205 landmarks and semilandmarks were placed mostly on the petals and outline of the clypeasteroids. In a process called „Procrustes Superimposition“, shape was separated from position, size and orientation. The resulting Procrustes shape coordinates were used for statistical analysis.
Clypeasteroids are well suited for GM analysis. The test is flat with an approximatley circular outline and provides many structures to place landmarks and semilandmarks on.
In the Principal Components Analysis (PCA) characters are computed and listed in order of the amount of variation they explain. These major characters are then applied to particular problems. All analyzed species are well separated by at least one of the first three Principal Components (PCs), which explain 84.6% of the variation in the data set and which are the size of the petals in relation to test size (PC1), the shape of the petals (PC2) and the position of the madreporic plate in relation to the petals (PC3). Also higher order relationship is recognizable. Just the way individuals of one species cluster, species of the same family group together, but overlap between families is more common than between species. The currently accepted phylogeny is supported by the analysis. Moreover it is possible to use GM to quantify within-species variance. The closer individuals group in the PC-plots, the higher is their similarity.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
clypeasteroids Geometric Morphometrics TPS sea urchins
Schlagwörter
(Deutsch)
Clypeasteroiden Geometrische Morphometrie TPS Seeigel
Autor*innen
Lisa Schmidinger
Haupttitel (Englisch)
Geometric morphometrics of clypeasteroids
Paralleltitel (Deutsch)
Geometrische Morphometrie von Clypeasteroiden
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
43 S. : zahlr. Ill., graf. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Martin Zuschin
Klassifikationen
42 Biologie > 42.62 Tiermorphologie, Tieranatomie ,
42 Biologie > 42.78 Echinodermata
AC Nummer
AC11612159
Utheses ID
28151
Studienkennzahl
UA | 066 | 828 | |