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Interdemic variation in the African cyprinid Barbus neumayeri: correlations among hypoxia, morphology, and feeding performance

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Adaptive change in one character may affect associated, but functionally unrelated, characters in adaptive or nonadaptive ways. For example, adaptive change in gill size (i.e., larger gills in hypoxic habitats) may alter adjacent feeding structures and therefore have indirect effects on feeding behavior. This study examines whether differences in total gill filament length among populations of the African cyprinid Barbus neumayeri correlate with variation in trophic structures and feeding performance. Morphological measurements revealed larger total gill filament length in populations from low-oxygen habitats. Differences in external and internal morphology of the trophic apparatus correlated with those found in gills and suggest a reduction in food capture and processing ability in fish with larger respiratory apparatus. In paired feeding trials on a novel prey type, large-gilled fish spent more time feeding than small-gilled fish of the same body size without ingesting more food. This suggests less efficient food uptake in large-gilled fish from hypoxic habitats. We suggest that variation in gill size facilitates the broad habitat distribution of B. neumayeri but may limit the success of phenotypes crossing physicochemical gradients.

Le changement évolutif d'un caractère peut affecter, de façon adaptative ou non, d'autres caractères associés, mais de fonctionnement indépendant. Par exemple, un changement adaptatif de la taille des branchies (i.e. plus grandes dans les habitats hypoxiques) peut entraîner des modifications des structures adjacentes associées à l'alimentation et ainsi affecter indirectement le comportement alimentaire. Nous examinons ici si les différences dans la longueur totale des filaments branchiaux chez les différentes populations est-africaines du cyprin Barbus neumayeri sont reliées aux variations des structures trophiques et de la performance alimentaire. Des mesures morphologiques ont révélé que la longueur totale des filaments branchiaux est supérieure chez les populations des habitats pauvres en oxygène. Les différences morphologiques internes et externes de l'appareil trophique sont en corrélation avec les différences de taille des branchies, ce qui laisse supposer que les poissons à appareil respiratoire de plus grande taille sont moins efficaces pour capturer et manipuler leurs aliments. Au cours d'expériences alimentaires appariées où des poissons ont été exposés à un nouveau type de proie, les poissons à branchies de grande taille ont mis plus de temps à se nourrir que les poissons à corps de même taille, mais à petites branchies, sans pour autant consommer plus de nourriture. Cela semble indiquer que la consommation de nourriture est moins efficace chez les poissons à grandes branchies des milieux hypoxiques. Nous croyons que la variation de la taille des branchies favorise la répartition étendue de B. neumayeri, mais qu'elle peut entraver le succès des phénotypes qui traversent des gradients physico-chimiques.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2003

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