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Size matters: systematic and ecological implications of allometry in the responses of chironomid midge morphological ratios to experimental temperature manipulations

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Separated populations of wide-ranging ectothermic species may be subjected to differing ambient environmental regimes, with consequences for adult size and related allometric characteristics. We investigated effects of environmentally induced size variation in freshwater Australian Chironomidae (Diptera) on several morphometric ratios used to account for such variation in taxonomic classification. Echinocladius martini Cranston, 2000 (Orthocladiinae) and Australopelopia prionoptera Cranston, 2000 (Tanypodinae) larvae were sampled from tropical and temperate populations separated by approximately 1800 km, and reared to adult at temperatures representing the continent-wide range encountered by these species. Additionally, adults were sampled regularly from a field population to assess seasonal variation. Body size was related inversely to rearing temperature for both species. Nonlinear (allometric) relationships were observed consistently between body size and ratios pertaining to the antennae (AR, the ratio of the terminal to subapical flagellomeres) and legs (BV, the ratio of proximal segments to distal tarsomeres), demonstrating that these ratios inadequately factor out within-species, size-related divergence. Responses of other ratios varied erratically with sex, species, and population. We advocate cautious use of these ratios in taxonomy and phylogenetic reconstruction. We discuss possible adaptive significance of allometry in the male antennae related to the "tuning" of sound-sensitive structures to the expected terrestrial environment encountered at emergence.

Les populations séparées d'espèces ectothermes à grande répartition géographique peuvent être soumises à des régimes environnementaux ambiants différents qui se reflètent dans la taille des adultes et dans les caractéristiques allométriques associées. Nous avons étudié les effets de la variation de taille provoquée par l'environnement chez des Chironomidae (Diptera) australiens sur divers rapports morphométriques utilisés pour décrire cette variation dans la classification taxonomique. Nous avons prélevé des larves d'Echinocladius martini Cranston, 2000 (Orthocladiinae) et d'Australopelopia prionoptera Cranston, 2000 (Tanypodinae) de populations tropicales et tempérées distantes d'environ 1800 km; nous les avons élevées jusqu'au stade adulte à des températures qui représentent la gamme des températures subies par ces espèces à l'échelle du continent. Nous avons aussi récolté des adultes en nature à intervalles réguliers afin d'évaluer la variation saisonnière. Il y a une relation inverse entre la taille corporelle et la température d'élevage chez les deux espèces. Il y a aussi, de façon constante, des relations non linéaires (allométriques) entre la taille du corps et les rapports relatifs aux antennes (AR, rapport du flagellomère terminal sur les flagellomères subapicaux) et aux pattes (BV, rapport des segments proximaux sur les tarsomères distaux), ce qui démontre que ces rapports n'éliminent pas de façon adéquate la divergence reliée à la taille au sein d'une espèce. Les réponses des autres rapports varient de façon erratique en fonction du sexe, de l'espèce et de la population. Nous suggérons donc d'utiliser avec précaution ces rapports en taxonomie et en reconstruction phylogénétique. La signification adaptative possible de l'allométrie de l'antenne du mâle en relation avec l'ajustement des structures audiosensorielles à l'environnement terrestre escompté à l'émergence fait l'objet d'une discussion.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2005

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