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Ecological correlates of trophic polyphenism in spadefoot tadpoles inhabiting playas

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Polyphenism in larval amphibians has been related to several factors, including wetland hydroperiod, food availability, competition, and predation. Spadefoot toads (genus Spea Cope, 1866) often exhibit a trophic polyphenism by developing distinct carnivore and omnivore larval morphotypes. Using a multimodel selection approach, we investigated the influence of land use (cropland vs. grassland type) and differences in annual precipitation on morphotype expression in Plains spadefoot (Spea bombifrons (Cope, 1863)) and New Mexico spadefoot (Spea multiplicata (Cope, 1863)) toads in playas. We also examined the relative importance of tadpole density, tadpole age, water-loss stress, wetland size, density of larval mole salamanders (genus Ambystoma Tschudi, 1838; a predator on Spea tadpoles), and food resources on morph occurrence. The carnivore morphotype developed almost exclusively in S. bombifrons and rarely in S. multiplicata regardless of land use. Habitat availability measured by water-loss rate, as well as predation risk and tadpole age, were the most important factors influencing carnivore proportions. Ambystoma density was positively associated, whereas water-depth loss and tadpole age were negatively associated with the proportion of carnivores. The greatest proportion of carnivores was observed in grassland playas, which had the highest density of Ambystoma predators, longest hydroperiods, and experienced water-depth gain. Fairy shrimp density was not correlated with the proportion of carnivores. Upland land use through cultivation-associated erosion is altering wetland trophic structure, which further influences morphotype expression in Spea tadpoles and playa amphibian community structure.

Le polyphénisme des larves d’amphibiens a été expliqué par divers facteurs, dont l’hydropériode des terres humides, la disponibilité de la nourriture, la compétition et la prédation. Les crapauds pieds-en-bêche (du genre Spea Cope, 1866) possèdent souvent un polyphénisme trophique et développent des morphotypes larvaires distincts, soit carnivore et omnivore. À l’aide d’une méthodologie de sélection multi-modèles, nous avons étudié l’influence de l’utilisation des terres (terres agricoles ou prés) et des différences de précipitations annuelles sur l’expression du morphotype chez le crapaud des plaines (Spea bombifrons (Cope, 1863)) et le crapaud pieds-en-bêche Nouveau-Mexique (Spea multiplicata (Cope, 1863)) dans les playas. Nous avons aussi examiné l’influence relative de la densité des têtards, de l’âge des têtards, du stress relié à la perte d’eau, de la surface des terres humides, de la densité des larves d’ambystomes (salamandres du genre Ambystoma Tschudi, 1838; des prédateurs des têtards de Spea) et des ressources alimentaires sur l’occurrence des différents morphotypes. Le morphotype de carnivore se développe presque exclusivement chez S. bombifrons et rarement chez S. multiplicata, quelle que soit l’utilisation des terres. La disponibilité d’habitat déterminée par le taux de perte d’eau, de même que le risque de prédation et l’âge des têtards, sont les facteurs explicatifs les plus importants de la proportion de carnivores. Il y a une relation positive entre la densité des Ambystoma et la proportion de carnivores et une relation négative entre la diminution de la profondeur de l’eau et l’âge des têtards et la proportion de carnivores. La proportion la plus élevée de carnivores a été observée dans les playas herbeuses ayant la plus forte densité d’Ambystoma prédateurs et les hydropériodes les plus longues et ayant connu un gain de la profondeur de l’eau. Il n’y a pas de corrélation entre la densité des branchiopodes anostracés et la proportion de carnivores. L’utilisation des terres hautes, pour des cultures associées à l’érosion, est en train de modifier la structure trophique des terres humides, ce qui influence en outre l’expression des morphotypes chez les têtards de Spea et la structure de la communauté amphibienne des playas.

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2009

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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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