Röda och gröna stavar: Svensk - sydamerikansk samarbete on visual ecology of amphibians

Amphibians are predators and use vision to detect their prey, even when foraging in dim light conditions. Similar to humans, they use three types of cones for trichromatic colour vision in daylight, and rods for vision at night. While humans and all other vertebrates have one single class of rod and are colour-blind at night, most (although not all) anurans have two distinct spectral classes of rod photoreceptors: the “red” rods, with peak sensitivity at around 500 nm, and the “green” rods, only found in this group, with peak sensitivity at around 430 nm (Figure 1). The presence of two different classes of rods would potentially allow them to discriminate colours at night (Kelber & Roth 2006) and make these animals dichromats at scotopic light levels, when cones are turned off and only rods are functional. Many amphibians are nocturnal, and artificial lighting imposed by humans in their natural habitats might interfere with their ability to use rod vision for selecting mates and catching prey.
Despite the outstanding importance of this unique retinal composition both for amphibian biology and the understanding of their behaviour, ecology and conservation, the actual distribution of green rods within amphibian phylogenetic diversity as well as their role in vision have been surprisingly poorly studied.
In the proposed project, we aim to study species from all main amphibian groups to address the following questions:
• Can amphibians use their two rod types to discriminate colours at night, and what is the ecological relevance of this?
• How widespread are the green rods in all three amphibians orders - Anura, Caudata, Gymnophiona?
• Is the presence of green rods associated with nocturnal lifestyles and/or specific groups throughout their evolutionary history, and how does artificial lighting affect amphibian activity at night?

Groddjur – amfibier – är utrotningshotade över hela världen. Det har varit känd sedan ganska lång tid men orsakerna är till stor del fortfarande okända. Vi vet alldeles för lite om denna ryggradsdjurklassens ekologi. Framförallt vet vi mycket litet om hur de använder sina ögon för att hitta mat och parningspartner. Det är förvånande eftersom groddjur har en särprägel i näthinnan som är helt unik: till skillnad från alla andra ryggradsdjur har de två typer av stavar, kallade röda och gröna. Det betyder att nattaktiva groddjur kanske kan urskilja färger på natten när människan är fullständigt färgblind.

I vårt projekt samlar vi världsledande kompetens inom groddjurens fylogeni (J Faivovich), groddjurens biologi (T Grant) och djurens sinnesbiologi (A Kelber) för att hitta svaren på viktiga fråga kring groddjurens ekologi:
1. Kan groddjur använda sina två typer stavar i näthinnan för att urskilja färger på natten, och om så är fallet, vilken ekologisk betydelse har denna förmågan?
2. Hur spridd är gröna stavar inom alla tre ordningar inom groddjuren; stjärtlösa groddjur (anura), stjärtgroddjur (caudata) samt maskgroddjur (gymnophiona)?
3. Finns gröna stavar framförallt hos nattaktiva groddjur, eller är de typiska för specifika grupper (tex anura och caudata), och vilka effekter har konstgjord belysning på groddjurens nattliga aktivitet?
Det finns två anledningar att samarbeta med kollegor i Argentina och Brasilien i detta projekt: Sydamerika har en stor artrikedom inom groddjuren men en avsevärt större andel av utrotningshotade arter än andra kontinenter. Samtidigt är båda kollegor världsledande inom sina forskningsfält (groddjurens fylogeni och biologi) och har stor erfarenhet med fältarbete med groddjur.