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Morphometrics and estimates of force generation by the chelae of a North American population of the invasive green crab, Carcinus maenas (L.)

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Abstract:

The European green crab, Carcinus maenas, is an invasive species in eastern North America and has the potential to significantly impact wild and aquaculture shellfish in the southern Gulf of St. Lawrence, Canada. To examine potential predation effects on local shellfish and assess the appropriateness of extrapolating results from studies conducted elsewhere, the morphometry of chelae from a recently established population of C. maenas in Nova Scotia was examined for comparison with the presumed founding (European) population, and forces generated by the chelae over a range of crab sizes were estimated. The Nova Scotia population was found to be morphologically very similar to European populations with respect to chela structure. Force generation by the chelae was found to scale with isometry in the female crab and with positive allometry in the male. Estimated forces compare well with previously reported forces, and force generation is calculated to increase in a nonlinear manner proceeding from the chela tips proximally toward the fulcrum. The calculated forces generated by the chelae are clearly sufficient for outright crushing of some shells (e.g., Mya arenaria), even for small crabs, but appear to be too low for crushing those of other molluscs. There is a complex interplay between gape and maximum force along the length of the dactyl that allows great variability in force application, and thus also in the size of prey consumed and prey-handling behaviour. We suggest that for such a lever system, the gape angle of the chelae, which does not change with crab size, is optimal with respect to the resultant force generated.

Le crabe vert, Carcinus maenas, est une espèce envahissante de l'est de l'Amérique du Nord qui a le potentiel de causer un impact important sur les cultures de mollusques et de crustacés dans le secteur sud du Golfe St-Laurent. Dans le but de déterminer localement les effets d'une prédation éventuelle sur les mollusques et les crustacés et pour évaluer la pertinence d'extrapoler les résultats de recherches faites à d'autres endroits, nous avons examiné la morphométrie des pinces du crabe vert chez une population établie depuis peu (en Nouvelle-Écosse) par comparaison à la population présumée fondatrice (européenne) et évalué les forces générées par les pinces dans l'étendue des tailles des crabes. La structure des pinces chez la population de la Nouvelle-Écosse est très semblable morphologiquement à ce qu'on retrouve chez la population européenne. La force générée par les pinces est proportionnelle à l'isométrie chez les femelles et à l'allométrie positive chez les mâles. L'estimation des forces générées a donné des résultats qui se comparent à ceux obtenus au cours de travaux antérieurs et le calcul de cette génération de forces révèle que les forces augmentent de façon non linéaire de l'extrémité des pinces en direction proximale vers le fulcrum. Les forces calculées sont amplement suffisantes pour écraser les coquilles de certains animaux (e.g. Mya arenaria), même chez les petits crabes, mais elles ne sont pas suffisantes pour écraser les coquilles d'autres mollusques. Il se produit une interaction complexe entre l'ouverture de la pince et la force maximale qui s'exerce le long du doigt, ce qui confère au système une grande flexibilité dans l'application des forces, et par ce fait même, une variabilité importante de la taille des proies et des comportements de prédation. Nous croyons que l'angle d'ouverture de la pince, qui ne change pas avec la taille des crabes, est optimal, compte tenu de la force résultante dans un tel système de levier.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2003-02-01

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