Fast-start swimming performance and reduction in lateral plate number in threespine stickleback

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Abstract:

Threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus) have colonized freshwater habitats in circumboreal coastal regions, resulting in populations with variable but generally reduced lateral plate numbers compared with marine ancestors. Several abiotic and ecological factors associated with variation in lateral plate number among freshwater populations of G. aculeatus have been found, including large-scale climatic effects, variation in water-flow rates and levels of dissolved calcium, and the presence or absence of predatory fish. In addition, it has been proposed that plate reduction might be an adaptation for evading predator pursuit that enhances fast-start performance. If this hypothesis is correct, one would predict that fast-start performance would improve as lateral plate numbers decrease. I tested this prediction by comparing fast-start performance among stickleback with different numbers of lateral plates within two freshwater populations. Fast-starts of individual stickleback were video-recorded at 60 Hz and maximum velocity, maximum acceleration, displacement, and body curvature were calculated for each fish. Lateral plate number was significantly negatively correlated with velocity and displacement but not with acceleration or curvature. These results suggest that reduction in lateral plate number has the potential to be advantageous in some predation regimes because of its association with enhanced fast-start performance.

Les épinoches à trois épines (Gasterosteus aculeatus) ont colonisé les milieux d'eau douce des régions côtières circumboréales, donnant ainsi naissance à des populations dont les plaques latérales sont présentes en nombre variable, mais généralement réduit, comparativement aux formes marines ancestrales. La variation du nombre de plaques latérales chez les populations dulcicoles de G. aculeatus est associée à plusieurs facteurs abiotiques et écologiques, tels les effets climatiques sur une grande échelle, les variations du débit de l'eau, les concentrations de calcium dissous et la présence ou l'absence de poissons prédateurs. De plus, il a été émis en hypothèse que la réduction des plaques est peut-être une adaptation qui permet aux épinoches d'échapper aux prédateurs en optimisant leur performance de départ précipité. Si cette hypothèse se vérifie, on peut prédire que la performance de départ précipité s'améliore lorsque le nombre de plaques latérales diminue. J'ai testé cette prédiction en comparant la performance de départ précipité chez des épinoches à nombres de plaques latérales différents provenant de deux populations d'eau douce. Les départs précipités ont été enregistrés sur bande vidéo à 60 Hz et la vitesse maximale, l'accélération maximale, le débattement et la courbure du corps ont été calculés pour chaque poisson. Le nombre de plaques latérales s'est avéré être en corrélation négative avec la vitesse et le débattement, mais pas avec l'accélération, ni avec la courbure du corps. Ces résultats indiquent que la réduction du nombre de plaques latérales peut être avantageuse dans certains régimes de prédation, parce qu'elle est reliée à une meilleure performance lors des départs précipités.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2002

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