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Fluctuating reproductive output and environmental stochasticity: do years with more reproducing females result in more offspring?

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Abstract:

Reproduction is a key life-history process often constrained by abiotic conditions, which affect resource availability and influence reproductive output, including the number of females in a population that reproduce within a given year. We investigated whether population-level fluctuations in reproductive effort (i.e., the number of nesting females) result in fluctuations in the number of offspring produced under environmentally stochastic conditions. Here we show that timing and frequency of tropical storms constrain reproductive success in green sea turtles (Chelonia mydas (L., 1758)); in years when storms arrive early or when multiple storms occur most green sea turtle nests are inundated by seawater and fail to hatch. Although equal proportions of the nests were destroyed by tropical storms in peak and non-peak nesting years, significantly more hatchlings emerged from nests during peak nesting years. Thus, the cyclic patterns of green sea turtle reproduction result in cyclic patterns of hatchling emergence under high levels of nest failure owing to seawater inundation. Ultimately, green sea turtle reproductive success is constrained by the timing of tropical storms in relation to the nesting season. Continuing increases in the severity of tropical storms from changing global climates could contribute to a higher proportion of nesting seasons with low reproductive success, such that population growth rates are slowed, which may have long-term negative effects on the ability of this species to recover to historical levels.

La reproduction est un processus central du cycle biologique, mais souvent restreint par les conditions abiotiques qui affectent la disponibilité des ressources et influencent le rendement reproductif, en particulier le nombre de femelles qui se reproduisent chaque année dans une population. Nous examinons si les fluctuations au niveau de la population de l’effort reproductif (c.-à-d. le nombre de femelles nidificatrices) ont comme résultat des fluctuations du nombre de rejetons produits dans des conditions environnementales stochastiques. Nous montrons ici que le moment et la fréquence des tempêtes tropicales restreint le succès reproductif des tortues marines (Chelonia mydas (L., 1758)); les années de tempêtes précoces ou multiples, la plupart des nids des tortues marines sont inondés par l’eau de mer et il n’y a pas d’éclosion. Bien que des proportions égales de nids soient détruites par les tempêtes tropicales les années de nidification forte et normale, significativement plus de nouveau-nés émergent des nids les années de forte nidification. Ainsi, les patrons cycliques de reproduction des tortues marines entraînent des patrons cycliques d’émergence de nouveau-nés dans les conditions de taux élevés d’échec des nids à cause de l’inondation par l’eau de mer. En fin de compte, le succès reproductif de la tortue marine est contrôlé par le moment d’arrivée des tempêtes tropicales par rapport à la saison de nidification. La sévérité croissante des tempêtes tropicales due aux changements climatiques globaux pourrait avoir comme conséquence une proportion plus élevée de saisons de nidification avec un succès reproductif mitigé; cela ralentirait le taux de croissance de la population, ce qui pourrait avoir des effets négatifs à long terme sur la capacité de cette espèce de retrouver ses niveaux de densité du passé.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2007

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  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
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