Thermal preference in both temperature acclimated and thermal tolerance-selected zebrafish (Danio rerio)

Abstract

Det forventes at klimaendringer vil føre til en økning i plutselige varmeøkninger noe som gjør det viktig å ha evnen til å tilpasse seg det nye miljøet. Ektoterme arter sine fysiologiske funksjoner blir svært påvirket av deres eksterne temperaturer noe som gjør adferdsbasert termoregulering til kanskje den viktigste temperaturresponsen deres. I dette studiet har vi utført to eksperimenter hvor vi har testet hvordan temperaturepreferanse påvirkes av seleksjon på økt varmetoleranse (critical thermal maxima, CTmax) og hvordan den påvirkes av akklimatisering. I seleksjonseksperimentet ble det brukt sebrafisk (Danio rerio) fra en villpopulasjon som i fangenskap har blitt selektert i åtte generasjoner ved å avle individene med 33% høyest CTmax med hverandre i hver generasjon (opp-selektert), samtidig som individene med 33% lavest CTmax ble avlet på hverandre i hver generasjon (ned-selektert). I akklimatiseringseksperimentet ble sebrafisk akklimatisert til tre ulike temperaturer (Kald; 20°C, Optimal (kontroll); 28 °C, Varm; 34°C). En spesiallaget, ringformet, tank ble brukt slik at individene fritt kunne velge hvilke temperaturer å oppholde seg i under forsøket. Fiskene ble kontinuerlig filmet og temperaturen ble kontinuerlig logget ved bruk av 24 thermocouples. Kun individer som gjorde et aktivt temperaturvalg ble brukt i analyser. Interquartile range ble brukt for å sammenligne aktiviteten til de testede individene for å fjerne de individene med for høy interquartile range fra analysene. Det var ingen signifikant effekt av hverken seleksjon eller akklimatisering på temperaturpreferanse, noe som kan tyde på at bevaring vil være nødvendig siden sebrafisk sin temperaturpreferanse ikke utvikles med temperaturtoleranse. Vi anbefaler at det blir gjennomført et nytt akklimatiseringseksperiment på sebrafisk da resultatene varierte veldig, i tillegg til at vi kunne se en generell trend i responsen til temperaturakklimatisering.

The severity and frequency of stochastic heating events are currently increasing as the climate is changing, making the ability to cope with extreme temperatures more essential. Ectotherms’ physiological functions are highly affected by their surrounding temperature and behavioural thermoregulation is therefore perhaps the most important coping mechanism for ectotherms in response to temperature. In this study we performed two experiments to test how thermal preference is affected by selection for thermal tolerance (critical thermal maxima, CTmax) and how thermal acclimation affects thermal preference. The selection experiment consisted of zebrafish (Danio rerio) from a wild-caught population that had been reared for seven generations by selecting the individuals with the 33% highest CTmax from each generation (Up-selected treatment) and the individuals with the 33% lowest CTmax from each generation (Down-selected treatment). In the acclimation experiment, zebrafish acclimated to three different temperatures (Cold; 20°C, Optimum (control); 28 °C, Warm; 34°C) were used. Utilizing a custom-built annular arena, individuals were able to swim freely in a range of temperatures during a trial. Continuous videorecording as well as temperature logging through the use of 24 thermocouples were analyzed using an automated tracking software that gave data on individual temperature preference. To only analyze data from individuals expressing an active thermal preference, interquartile range of temperature was compared for all individuals and a threshold was set to remove individuals not showing a thermal preference. There was no significant effect of neither selection nor acclimation on thermal preference. This indicates that conservational efforts could be necessary as zebrafish’s thermal preference, and thus their optimum, are not evolving with an increased thermal tolerance. We recommend performing another thermal acclimation experiment on zebrafish as previous experiments on thermal acclimation have given varied results in addition to our results showing a positive trend in response to thermal acclimation.