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A field study of brook stickleback morphology: multiple predators and multiple traits

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This field-based study examined a suite of morphological traits expressed by brook sticklebacks (Culaea inconstans (Kirtland, 1840)) coexisting with two types of predator communities. “Small-predator” communities included gape-limited predators only; “mixed-predator” communities included both gape-limited and non-gape-limited predators. Across 26 study sites in three drainages, sticklebacks in small-predator communities had longer bodies, longer spines, and deeper midbodies than those in mixed-predator communities. The observed differences were consistent with the hypothesis that stickleback morphology in small-predator communities would be better adapted for avoiding gape-limited predators and that in mixed-predator communities should be better adapted for avoiding large, non-gape-limited predators. Morphological differences were apparent in 1-year-old sticklebacks and likely resulted from predator–prey interactions early in the sticklebacks’ life history. Correlation among morphological traits involved in antipredator defense (i.e., morphological integration) was hypothesized to occur in small-predator communities, characterized by a single gape-limited predation pressure, but not mixed-predator communities where sticklebacks coexisted with multiple predator types in each site. Contrary to expectations, length-at-age, spine length, and body depth were not correlated in either predator community. Numerous variables, not present in controlled laboratory studies, may constrain morphological expression in the field environment.

La présente étude de terrain s’intéresse à une série de caractéristiques morphologiques exprimées chez des épinoches à cinq épines (Culea inconstans (Kirtland, 1840)) qui cohabitent avec deux types de communautés de prédateurs. Les communautés de «petits prédateurs» contiennent seulement des prédateurs dont l’ouverture de la bouche est restreinte, alors que les communautés de «prédateurs mixtes» contiennent des prédateurs avec et sans restriction de l’ouverture de la bouche. Dans 26 sites d’étude dans trois bassins versants, les épinoches dans les communautés de petits prédateurs ont le corps plus long, les épines plus allongées et la profondeur à mi-corps plus importante que celles qui vivent dans des communautés de prédateurs mixtes. Les différences observées s’accordent avec l’hypothèse selon laquelle, dans les communautés de petits prédateurs, la morphologie de l’épinoche est mieux adaptée pour éviter les prédateurs à ouverture de la bouche restreinte, alors que, dans les communautés de prédateurs mixtes, elle est adaptée pour éviter les prédateurs de grande taille sans restriction sur l’ouverture de la bouche. Les différences morphologiques s’observent chez les jeunes épinoches de 1 an et elles résultent vraisemblablement d’interactions prédateurs–proies tôt dans le cycle biologique des épinoches. Cela permet d’avancer l’hypothèse qui veut que les corrélations entre les caractéristiques morphologiques impliquées dans la protection contre les prédateurs (c’est-à-dire l’intégration morphologique) existent dans les communautés de petits prédateurs, caractérisées par une seule pression de prédation limitée par l’ouverture de la bouche, mais non dans les communautés de prédateurs mixtes dans lesquelles les épinoches cohabitent avec plusieurs types de prédateurs à chaque site. Contrairement aux attentes, il n’y a de corrélation entre la longueur en fonction de l’âge, la longueur des épines et la profondeur du corps ni dans l’une ni dans l’autre des communautés. De nombreuses variables, absentes des études contrôlées en laboratoire, peuvent restreindre l’expression morphologique dans un environnement de terrain.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2007

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