Convergent and divergent evolution in rain-forest populations and communities of cyprinodontiform fishes (Aphyosemion and Rivulus) in Africa and South America

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Abstract:

When the African and American continents separated 65–125 million years ago, populations and communities of plants and animals of the same lineage became isolated and evolved independently. Today, however, the cyprinodontiform fishes on the two sides of the Atlantic Ocean are morphologically similar, especially the American genus Rivulus and the African genus Aphyosemion. The evolutionary-inertia hypothesis is rejected as an explanation of this similarity because of evidence that the speciation process is ongoing. This study concerns processes that are probably responsible for the convergent and divergent evolution in the composition, structure, and dynamics of populations and communities, respectively. Basic data were obtained during a long-term study in the field, at the M'Passa biological station in Gabon and the St. Elie biological station in French Guiana. At the same time, rearing experiments were conducted from the Laboratoire d'Écologie at the Muséum National d'Histoire Naturelle in Paris. The composition, structure, and dynamics of the populations at M'Passa and St. Elie are similar. Parallel evolution of the habitats may explain the parallel evolution of the populations of cyprinodontiform fishes in Africa and America, leading to similar fish populations in similar habitats. Conversely, the composition, structure, and dynamics of the communities at St. Elie and M'Passa are different. The cause of this divergent evolution may be the absence of specific predators and competitors at M'Passa and the presence of highly specialized predators and competitors at St. Elie. The predators and competitors present at St. Elie all belong to the Characidae, a very successful group of fishes in America, without an equivalent in the Old World. Analogous processes of competitive exclusion are also observed in other orders of tropical American vertebrates: batrachians, reptiles, birds, and bats.

Quand les continents africain et américain se sont séparés, il y a 62–125 millions d'années, les populations et les peuplements de plantes et d'animaux d'origine commune se sont retrouvés isolés et ont suivi par la suite une évolution indépendante. Aujourd'hui, les poissons cyprinodontiformes sont morphologiquement très semblables des deux côtés de l'Atlantique, en particulier les Rivulus américains et les Aphyosemion africains. Pour expliquer cette similarité, l'hypothèse d'une inertie évolutive doit être écartée, vu la richesse spécifique des deux genres et parce tout indique que des processus de spéciation sont toujours en cours. Les populations et les peuplements de cyprino dontiformes américains et africains présentent-ils eux aussi une composition, une structure et une dynamique similaires sur les deux continents? C'est la question à laquelle le présent travail s'efforce de répondre. Les données de base ont été obtenues au cours de deux études à long terme sur le terrain, l'une à la station biologique de M'Passa au Gabon, l'autre à la station biologique de Saint-Élie en Guyane française. Pendant la même période, des expériences en élevage se sont poursuivies au Laboratoire d'Écologie du Muséum National d'Histoire Naturelle de Paris. Les résultats de ces études sont les suivants: la composition, la structure et la dynamique des populations sont similaires à M'Passa et à Saint-Élie. À une évolution parallèle des habitats semble correspondre une évolution parallèle des populations de poissons cyprinodontiformes en Afrique et en Amérique. À l'inverse, la composition, la structure et la dynamique des peuplements sont différentes à Saint-Élie et à M'Passa. La cause de cette évolution divergente des peuplements paraît être l'absence de prédateurs et de compétiteurs spécifiques à M'Passa et l'existence de prédateurs et de compétiteurs hautement spécialisés à Saint-Élie. Les prédateurs et compétiteurs à Saint-Élie sont tous des characidés, un groupe dynamique de poissons américains sans équivalent dans l'Ancien Monde. Des processus d'exclusion compétitive analogues sont aussi observés chez des vertébrés néotropicaux autres que les poissons, batraciens, reptiles, oiseaux et chauves-souris.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2003

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