Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Lịch sử tiến hóa và giới tính là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhân khẩu học của tôm hùm trong hệ sinh thái hang động hạn chế tài nguyên
Tóm tắt
Các loài động vật sống phụ thuộc và không phụ thuộc vào hang động đều chơi những vai trò chức năng quan trọng trong hệ sinh thái hang động. Khác với các loài động vật sống phụ thuộc vào hang, các loài động vật sống không phụ thuộc vào hang có thể tồn tại trong cả các môi trường bên trong và bên ngoài hang động. Tuy nhiên, chưa có mô hình nhân khẩu học so sánh nào giải thích sự hiện diện kéo dài của cả các loài động vật sống phụ thuộc và không phụ thuộc vào hang động. Chúng tôi đã phát triển một phân tích đánh giá đa trạng thái bằng phương pháp đánh dấu và tái đánh dấu (CMR) dựa trên 5 năm dữ liệu thu thập từ các hang động ở phía Bắc Alabama, Hoa Kỳ để khám phá sự khác biệt về tỷ lệ sống sót và tỷ lệ chuyển đổi sinh sản giữa các loài tôm hùm sống phụ thuộc (Orconectes australis và Cambarus hamulatus) và không phụ thuộc (C. tenebrosus) trong hang động. Các phân tích CMR đa trạng thái cho thấy rằng các loài tôm hùm sống phụ thuộc đực có tỷ lệ chuyển đổi sang trạng thái sinh sản cao hơn đáng kể so với C. tenebrosus đực, trong khi không có sự khác biệt nào giữa các loài đối với cá thể cái. Tuy nhiên, tỷ lệ chuyển sang trạng thái không sinh sản thì cao hơn cho các loài tôm hùm sống phụ thuộc bất kể giới tính. Tỷ lệ sống sót rõ ràng giữa các loài sống phụ thuộc vào hang và C. tenebrosus không khác nhau, gợi ý rằng kích thước quần thể lớn hơn của các loài động vật sống phụ thuộc trong các khu vực nghiên cứu của chúng tôi có thể được thúc đẩy bởi các chiến lược sinh sản thành công hơn của con đực. Kết quả của chúng tôi gợi ý rằng các loài tôm hùm sống phụ thuộc đã phát triển các chiến lược sinh sản riêng biệt theo giới tính không giống như C. tenebrosus, mà có thể đại diện cho sự thích nghi chuyên biệt với môi trường hang động. Ngược lại, việc di cư liên tục từ các quần thể trên bề mặt là rất quan trọng cho sự hiện diện bền vững của các loài không phụ thuộc trong môi trường hang động.
Từ khóa
#Hang động #tôm hùm #sinh sản #nhân khẩu học #thích nghi môi trườngTài liệu tham khảo
Aiken D (1969) Ovarian maturation and egg laying in the crayfish Orconectes virilis: influence of temperature and photoperiod. Can J Zool 47:931–935
Ameyaw-Akumfi C (1981) Courtship in the crayfish Procambarus clarkii (Girard) (Decapoda, Astacidea). Crustaceana 40:57–64
Aquiloni L, Gherardi F (2008) Extended mother-offspring relationships in crayfish: the return behavior of juvenile Procambarus clarkia. Ethology 114:946–954
Boretto J, Cabezas F, Tappari F et al (2014) Reproductive biology of Phymaturus spectabilis (Liolaemidae): females skip reproduction in cold and harsh environments of Patagonia, Argentina. Herpetol Conserv Biol 9:170–180
Brewis J, Bowler K (1985) A study of reproductive females of the freshwater crayfish Austropotamobius pallipes. Hydrobiologia 121:145–149
Bronikowski A (2000) Experimental evidence for the adaptive evolution of growth rate in the garter snake Thamnophis elegans. Evolution 54:1760–1767
Bronikowski A, Arnold S (1999) The evolutionary ecology of life history variation in the garter snake Thamnophis elegans. Ecology 80:2314–2325
Burnham K, Anderson D (2002) Model selection and multimodel inference: a practical information-theoretic approach, 2nd edn. Springer, New York
Caswell H (2001) Matrix population models: construction, analysis, and interpretation, 2nd edn. Sinauer Associates Inc, Sunderland
Cayuela H, Besnard A, Bonnaire E et al (2014) To breed or not to breed: past reproductive status and environmental cues drive current breeding decisions in a long-lived amphibian. Oecologia 176:107–116
Chevin L, Hoffmann A (2017) Evolution of phenotypic plasticity in extreme environments. Philos Trans R Soc B: Biol Sci 372:20160138.https://dx.doi.org/10.1098/rstb.2016.0138
Choquet R, Lebreton J, Gimenez O et al (2009a) U-CARE: Utilities for performing goodness of fit tests and manipulating capture–recapture data. Ecography 32:1071–1074
Choquet R, Rouan L, Pradel R (2009b) Program E-SURGE: a software application for fitting multievent models. In: Thomson DL, Cooch EG, Conroy MJ (eds) Modeling demographic processes in marked populations. Springer, New York, pp 845–865
Coulson T, Catchpole E, Albon S et al (2001) Age, sex, density, winter weather, and population crashes in Soay sheep. Science 292:1528–1531
Covich A, Thorp J (1991) Crustacea: Introduction and Peracarida. In: Thorp JH, Covich AP (eds) Ecology and classification of North American freshwater invertebrates. Academic Press, San Diego, pp 665–689
Culver D (1985) Trophic relationships in aquatic cave environments. Stygologia 1:43–53
Engel A (2007) Observations on the biodiversity of sulfidic karst habitats. J Cave Karst Stud 69:187–206
Engen S, Sæther B (2017) r- and K-selection in fluctuating populations is determined by the evolutionary trade-off between two fitness measures: growth rate and lifetime reproductive success. Evolution 71:167–173
Fagan W, Cosner C, Larsen E et al (2010) Reproductive asynchrony in spatial population models: how mating behavior can modulate Allee effects arising from isolation in both space and time. Am Nat 175:362–373
Gerber L, White E (2014) Two-sex matrix models in assessing population viability: when do male dynamics matter? J Appl Ecol 51:270–278
Gimenez O, Lebreton J, Choquet R et al (2018) R2ucare: An R package to perform goodness-of-fit tests for capture–recapture models. Methods Ecol Evol 9:1749–1754
Gutiérrez-Yurrita P, Montes C (1999) Bioenergetics and phenology of reproduction of the introduced red swamp crayfish, Procambarus clarkii, in Doñana National Park, Spain, and implications for species management. Freshw Biol 42:561–574
Hayward A, Gillooly J (2011) The cost of sex: Quantifying energetic investment in gamete production by males and females. PLoS ONE 6:e16557
Henderson BA, Trivedi T, Collins N (2000) Annual cycle of energy allocation to growth and reproduction of yellow perch. J Fish Biol 57:122–133
Hervant F, Mathieu J, Durand J (2001) Behavioural, physiological and metabolic responses to long-term starvation and refeeding in a blind cave-dwelling (Proteus anguinus) and a surface-dwelling (Euproctus asper) salamander. J Exp Biol 204:269–281
Hunter J, Macewicz B, Sibert J (1986) The spawning frequency of skipjack tuna, Katsuwonus pelamis, from the South Pacific. Fish Bull 84:895–903
Huntsman B, Venarsky M, Benstead J et al (2011a) Effects of organic matter availability on the life history and production of a top vertebrate predator (Plethodontidae: Gyrinophilus palleucus) in two cave streams. Freshw Biol 56:1746–1760
Huntsman B, Venarsky M, Benstead J (2011b) Relating carrion breakdown rates to ambient resource level and community structure in four cave stream ecosystems. J N Am Benthol Soc 30:882–892
Hüppop K (2000) How do cave animals cope with the food scarcity in caves? In: Goodall DW, Wilkens H, Culver DC, Humphreys WF (eds) Ecosystems of the world: subterranean ecosystems. Elsevier Science, Amsterdam, pp 159–188
Jegla T (1966) Reproductive and molting cycles in cave crayfish. Biol Bull 130:345–358
Jenouvrier S, Barbraud C, Cazelles B et al (2005) Modelling population dynamics of seabirds: importance of the effects of climate fluctuations on breeding proportions. Oikos 108:511–522
Jurcak A, Lahman S, Wofford S, Moore P (2016) Behavior of crayfish. In: Longshaw M, Stebbing B (eds) Biology and ecology of crayfish. CRC Press, London, pp 117–131
Kotliar B, Wiens J (1990) Multiple scales of patchiness and patch structure: a hierarchical framework for the study of heterogeneity. Oikos 59:253–260
Lebreton J, Nichols J, Barker R et al (2009) Modeling individual animal histories with multistate capture–recapture models. Adv Ecol Res 41:87–173
Leibold M, Holyoak M, Mouquet N et al (2004) The metacommunity concept: a framework for multi-scale community ecology. Ecol Lett 7:601–613
Mason J (1970) Copulatory behavior of the crayfish, Pacifastacus trowbridgii (Stimpson). Can J Zool 48:969–976
McBride R, Somarakis S, Fitzhugh G et al (2015) Energy acquisition and allocation to egg production in relation to fish reproductive strategies. Fish Fish 16:23–57
McLay C, van den Brink A (2016) Crayfish growth and reproduction. In: Longshaw M, Stebbing P (eds) Biology and ecology of crayfish. CRC Press, Boca Raton, pp 62–116
Moore M, Riesch R, Martin R (2016) The predictability and magnitude of life-history divergence to ecological agents of selection: a meta-analysis in livebearing fishes. Ecol Lett 19:435–442
Nichols J, Kendall W (1995) The use of multi-state capture-recapture models to address questions in evolutionary ecology. J Appl Stat 22:835–846
Nichols J, Hines J, Lebreton J et al (2000) Estimation of contributions to population growth: a reverse-time capture–recapture approach. Ecology 81:3362–3376
O'Brien D, Min T, Larsen T et al (2008) Use of stable isotopes to examine how dietary restriction extends Drosophila lifespan. Curr Biol 18:R155–R156
Pianka E (1970) On r- and K-Selection. Am Nat 104:592–597
Pippitt M (1977) Mating behavior of the crayfish Orconectes nais (Faxon, 1885) (Decapoda, Astacoidea). Crustaceana 32:265–271
Poff N (1997) Landscape filters and species traits: towards mechanistic understanding and prediction in stream ecology. J N Am Benthol Soc 16:391–409
Poulson T, White W (1969) The cave environment. Science 165:971–981
Prins R (1968) Comparative ecology of the crayfishes Orconectes rusticus and Cambarus tenebrosus in Doe Run, Meade County, Kentucky. Int Rev Hydrobiol 53:667–714
R Core Team (2017) R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna
Rankin D, Kokko H (2007) Do males matter? The role of males in population dynamics. Oikos 116:335–348
Rétaux S, Casane D (2013) Evolution of eye development in the darkness of caves: adaptation, drift, or both? EvoDevo 4:26
Rideout R, Burton M, Rose G (2000) Observations on mass atresia and skipped spawning in northern Atlantic cod, from Smith Sound, Newfoundland. J Fish Biol 57:1429–1440
Robinet C, Lance D, Thorpe K et al (2008) Dispersion in time and space affect mating success and Allee effects in invading gypsy moth populations. J Anim Ecol 77:966–973
Rogowski D, Sitko S, Bonar S (2013) Optimizing control of invasive crayfish using life-history information. Freshw Biol 58:1279–1291
Sarojini R, Nagabhushanam R, Fingerman M (1995) Naphthalene-induced atresia in the ovary of the crayfish, Procambarus clarkii. Ecotoxicol Environ Saf 31:76–83
Schneider K, Christman M, Fagan W (2011) The influence of resource subsidies on cave invertebrates: results from an ecosystem-level manipulation experiment. Ecology 92:765–776
Simon K, Benfield E (2001) Leaf and wood breakdown in cave streams. J N Am Benthol Soc 20:550–563
Simon K, Benfield E, Macko S (2003) Food web structure and the role of epilithic biofilms in cave streams. Ecology 84:2395–2406
Soares D, Niemiller M (2013) Sensory adaptations of fishes to subterranean environments. Bioscience 63:274–283
Tessier A, Woodruff P (2002) Trading off the ability to exploit rich versus poor food quality. Ecol Lett 5:685–692
Tessier A, Leibold M, Tsao J (2000) A fundamental trade-off in resource exploitation by Daphnia and consequences to plankton communities. Ecology 81:826–841
Tökölyi J, Bradács F, Hóka N et al (2016) Effects of food availability on asexual reproduction and stress tolerance along the fast–slow life history continuum in freshwater hydra (Cnidaria: Hydrozoa). Hydrobiologia 766:121–133
Trippel E, Harvey H (1989) Missing opportunities to reproduce: an energy dependent or fecundity gaining strategy in white sucker (Catostomus commersoni)? Can J Zool 67:2180–2188
Venarsky M, Huntsman B (2018) Food webs in caves. In: Moldovan OT, Kovác L, Halse S (eds) Cave ecology. Springer, Cham, pp 309–328
Venarsky M, Benstead J, Huryn A (2012a) Effects of organic matter and season on leaf litter colonisation and breakdown in cave streams. Freshw Biol 57:773–786
Venarsky M, Huryn A, Benstead J (2012b) Re-examining extreme longevity of the cave crayfish Orconectes australis using new mark–recapture data: a lesson on the limitations of iterative size-at-age models. Freshw Biol 57:1471–1481
Venarsky M, Huntsman B, Huryn A et al (2014) Quantitative food web analysis supports the energy-limitation hypothesis in cave stream ecosystems. Oecologia 176:859–869
Venarsky M, Benstead J, Huryn A et al (2018) Experimental detritus manipulations unite surface and cave stream ecosystems along a common energy gradient. Ecosystems 21:629–642
Veran S, Beissinger S (2009) Demographic origins of skewed operational and adult sex ratios: perturbation analyses of two-sex models. Ecol Lett 12:129–143
Villanelli F, Gherardi F (1998) Breeding in the crayfish, Austropotamobius pallipes: Mating patterns, mate choice and intermale competition. Freshw Biol 40:305–315
Vlaming V (1972) Environmental control of teleost reproductive cycles: a brief review. J Fish Biol 4:131–140