Shape Analysis of Otoliths of Capoeta trutta (Heckel, 1843) and Capoeta umbla (Heckel, 1843) Species by Geometric Morphometry

Abstract

Capoeta (C.) trutta (Heckel, 1843) and Capoeta umbla (Heckel, 1843) are the most common species living in the Tigris and Euphrates rivers. This study aimed analyze the shape of the otoliths of C. trutta and C. umbla fish from the Capoeta genus, which inhabit the Tigris River in Turkey. The geometric morphometric method was used to identify and compare the similarities and differences between these fish species. A total of 72 right otoliths, (for each species 36), were used. Geometric morphometric analyses were performed by marking semi-landmarks on the otoliths. When the data were examined, it was determined that the first principal component accounted for 25.15% of the total shape difference, while the first four principal components (PC1+PC2+PC3+PC4) accounted for 59.14% of the total shape difference. According to the regression analysis of shape over size, 9.2615% of shape can be predicted in terms of size by groups and it was determined as 26.0817% of shape according to PC1 (P: 0.0001), 7.1205% according to PC2 (P: 0.0233) and 10.2255 (P: 0.0051) according to PC3 can be predicted. According to the cross-validation score, 7 (19.44%) samples from C. trutta and 4 (11.11%) samples from C. umbla were involved in the opposite group, and these results showed that the two groups had a successful grouping (at least 80%) according to the shape. Consequently, it is thought that the data of the present study can be reference data for many disciplines, especially the taxonomic classification of the species in question.

Keywords

• Capoeta
• geometric morphometry
• otolith
• semilandmark
• shape analysis

Capoeta trutta (Heckel, 1843) ve Capoeta umbla (Heckel, 1843) Türlerinin Otolitlerinin Geometrik Morfometri ile Şekil

Abstract

Capoeta (C.) trutta (Heckel, 1843) ve Capoeta umbla (Heckel, 1843) Dicle ve Fırat nehirlerinde yaşayan en yaygın türlerdir. Bu çalışmada, Türkiye'de Dicle Nehri'nde yaşayan Capoeta cinsine ait C. trutta ve C. umbla balıklarının otolitlerinin geometrik morfometrik yöntem kullanılarak şekil analizlerinin yapılması ve aralarındaki benzerlik ve farklılıkların ortaya konulması amaçlanmıştır. Her biri 36 adet olmak üzere toplam 72 adet sağ otolit kullanılmıştır. Geometrik morfometrik analizler otolitlerin üzerine yarım işaretler konularak gerçekleştirilmiştir. Veriler incelendiğinde, ilk temel bileşen toplam şekil farkının %25.15'ini oluştururken, ilk dört temel bileşenin (PC1+PC2+PC3+PC4) toplam şekil farkının %59.144'ünü oluşturduğu belirlenmiştir. Boyut üzerinden şeklin regresyon analizine göre, gruplar tarafından boyut açısından şeklin %9.2615'inin tahmin edilebildiği ve PC1'e göre şeklin %26.0817'sinin (P: 0.0001), PC2'ye göre %7.1205'inin (P: 0.0233) ve PC3'e göre 10.2255'inin (P: 0.0051) tahmin edilebildiği belirlenmiştir. Çapraz doğrulama skoruna göre C. trutta'dan 7 (%19.44) ve C. umbla'dan 4 (%11.11) örnek zıt grupta yer almış ve bu sonuçlar iki grubun şekle göre başarılı bir gruplama (en az %80) yaptığını göstermiştir. Sonuç olarak, mevcut çalışmanın verilerinin söz konusu türlerin taksonomik sınıflandırması başta olmak üzere birçok disiplin için referans veri olabileceği düşünülmektedir.

Keywords

• Capoeta
• geometrik morfometri
• otolit
• semilandmark
• şekil analizi

References

1. Afanasyev PK, Orlov AM, Rolsky AY. Otolith shape analysis as a tool for species identification and studying the population structure of different fish species. Biol Bull 2017; 44(8): 952-9.
2. Atilgan E, Erbay M, Aydin İ. Doğu Karadeniz'deki ekonomik bazı otolit özellikleri. Aquac Stud 2010; 1: 12-5.
3. Avşar D, Çiçek E, Yeldan H, Manaşirli M, Mavruk S. İskenderun ve Mersin körfezlerindeki Centracentidae familyasına ait (kemikli balık) bazı türlerin otolit morfolojileri. Türk Sucul Yaşam Dergisi 2007; 5: 116- 23.
4. Aytek Aİ. Geometrik morfometri. MASROP E-Dergi 2017; 11(17): 1-7.
5. Battaglia P, Malara D, Romeo T, Andaloro F. Relationships between otolith size and fish size in some mesopelagic and bathypelagic species from the Mediterranean Sea (Strait of Messina, Italy). Sci Mar 2010; 74: 605-12.
6. Carlson DM, Pflieger WL, Trial L, Haverland PS. Distribution, biology and hybridization of Scaphirhynchus albus and S. platorynchus in the Missouri and Mississippi rivers. Environ Biol Fishes 1985; 14(1): 51-9.
7. Çiçek T. Dicle ve Fırat Su Sistemlerinde Yaşayan Cyprinidae Familyasına Ait Bazı Türlerde Görülen Morfometrik ve Meristrik Varyasyonların Incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Dicle Üniv Fen Bil Ens, Diyarbakır 2009.
8. Çiçek T, Kaya A, Bilici S, Dörtbudak MY. Discrimination of Capoeta trutta (Heckel, 1843) and Capoeta umbla (Heckel, 1843) from scales by geometric morphometric methods. J Surv Fish Sci 2017; 4(1): 8-17.

9. Dağlı M, Erdemli AÜ. Capoeta umbla (Heckel, 1843) ve Capoeta trutta (Heckel, 1843)’nın bazı meristik ve morfometrik özelliklerinin karşılaştırılması. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 2011; 2(3): 46-56.
10. Dörtbudak MY, Demiraslan Y, Demircioğlu İ. Geometric analysis of otoliths in Cyprinion kais and Cyprinion macrostomus. Anat Histol Embryol 2022; 51 (6): 1-7.
11. Ibanez AL, Pacheco-Almanzar E, Cowx IG. Does compensatory growth modify fish scale shape? Environ Biol Fishes 2012; 94(2): 477-82.
12. İlkyaz AT, Metin G, Kinacigil HT. The use of otolith length and weight measurements in age estimations of three Gobiidae species (Deltentosteus quadrimaculatus, Gobius niger, and Lesueurigobius friesii). Turk J Zool 2011; 35(6): 819-27.
13. Jawad LA. A comparative morphological investigation of otoliths of six parrotfish species (Scaridae) from the Solomon Islands. J Fish Biol 2018; 93: 1046–58.
14. Klingenberg CP. MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Mol Ecol Resour 2011; 11(2): 353-7.
15. Kontaş S, Yedier S, Bostancı D. Otolith and scale morphology of endemic fish Cyprinion macrostomum in Tigris–Euphrates Basin. Mol Ecol Resour 2020; 60(4): 562-9.
16. Kuru M. Dicle-Fırat, Kura-Aras, Van Gölü ve Karadeniz Havzası Tatlı Sularında Yaşayan Balıkların (Pisces) Sistematik ve Zoocoğrafik Yönden İncelenmesi. Doktora Tezi, Atatürk Üniv Fen Bil Ens, Erzurum 1975.
17. Rohlf FJ. TpsDig Version 2.31. Ecology & Evolution, SUNY at Stone Brook, USA, 2018. http://life.bio.sunysb.edu/morph/index.html
18. Rohlf FJ. TpsUtil program Version 1.79. Ecology & Evolution, SUNY at Stone Brook, USA, 2019. http://life.bio.sunysb.edu/morph/index.html
19. Samsun N, Samsun S. Kalkan (Scophthalmus maeoticus (Pallas, 1811)) balığının otolit yapısı, yaş ve balık uzunluğu-otolit uzunluğu ilişkilerinin belirlenmesi. FÜMBD 2006; 18(2): 181-7.
20. Slice DE. Geometric morphometrics. Annu Rev Anthropol 2007; 36: 261-81.
21. Teimori A. Scanning electron microscopy of scale and body morphology as taxonomic characteristics of two closely related cyprinid species of genus Capoeta Valenciennes, 1842 in southern Iran. Curr Sci 2016; 111: 1214-9.
22. Ünlü E. Dicle Nehrinde yaşayan Capoeta trutta (Heckel, 1843)'nın biyolojik özellikleri üzerinde çalışmalar. Doğa-Turk J Zool 1991; 15: 22-38.
23. Volpedo AV, Fuchs DV. Ecomorphological patterns of the lapilli of Paranoplatense Siluriforms (South America). Fish Res 2010; 102: 160-5.
24. Zelditch ML, Swiderski DL, Sheets HD. Geometric Morphometrics for Biologists: A Primer. Sandiego, USA: Academic Press- Elsiver, 2012.