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How does invasion of a new environment drive body shape?

Gabriel, Andreas (2018) How does invasion of a new environment drive body shape?
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Mitteröcker, Philipp

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DOI: 10.25365/thesis.50702
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-30903.31405.268463-5

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Abstract in English

Divergent habitats and an associated divergence in ambient conditions, including physical as well as biotic environmental factors, are considered to have a significant impact on the morphology of many different fish species resulting in intraspecific polymorphism. In course of parallel evolution, similar morphotypes can be found in similar habitats. Vice versa, morphotypes can strongly differ under ecologically different environments. Concerning stream and lake populations, a recently published steady-unsteady swimming performance model revealed that variation in flow regime is one of the major driving forces behind varying morphotypes of free swimming fishes across lotic and lentic habitats. In the present study this model were tested for a benthic species, the small gobiid, Pomatoschistus canestrinii (Gobiidae) by using a geometric morphometric approach. Hence, possible adaptive effects on body size as well as on lateral and ventral shape were investigated comparing a native stream population from Jadro River, Croatia, and an introduced lake population from Lake Trasimeno, Italy. Furthermore, sex-related differences in the morphology and allometric effects were analysed. According to the results morphological differences between the river and the lake populations were evident for both, males and females. The stream population was distinctly larger and showed a higher variance in size, regardless of sex. Stream gobies developed more streamlined body shapes, deeper and longer caudal peduncles, smaller and slender heads with smaller eyes, longer upper jaws, narrower gapes and shorter bases of the pectoral fin than lake gobies. Analysis on the sexual dimorphism among both populations showed an increase in size, a larger and broader head, smaller eyes, a broader caudal peduncle, a more superior and wider mouth as well as a longer base of the pectoral fin in males from the stream and the lake populations compared to the females of both habitats. Additionally, males also had the typically longer suction disc (pelvic fins). Possibly as the result of phenotypic plasticity, morphological differences are likely linked to different hydrodynamic constraints in the divergent habitats (lake vs. stream). Concerning body shape it could be demonstrated that the steady-unsteady swimming performance model is also applicable on benthic gobiid fishes. However, some predicted morphological features did not correspond to the present results for P. canestrinii.

Schlagwörter in Englisch

Canestrinii´s goby / body shape / phenotypic plasticity / flow regime / geometric morphometric methods / sexual dimorphism

Abstract in German

Unterschiedliche Habitate und der damit verbundene Unterschied in den entsprechenden physikalischen und biotischen Umweltfaktoren, haben signifikanten Einfluss auf die Morphologie verschiedenster Fischarten, welcher zu einem intraspezifischen Polymorphismus führt. Im Zuge der parallelen Evolution, können ähnliche Morphotypen in ähnlichen Habitaten gefunden werden, wohingegen Morphotypen, unter ökologisch unterschiedlichen Bedingungen, stark variieren können. Ein erst kürzlich veröffentlicht und etabliertes „steady-unsteady swimming performance“ Modell zeigte, dass Variationen in der Strömungsgeschwindigkeit einer der wichtigsten Triebkräfte bezüglich der Ausprägung unterschiedlicher Morphotypen freischwimmender Fischarten in fließenden und stehenden Gewässern sind. In dieser Studie wurden, mit Hilfe von geometrischer Morphometrie, ökomorphologische Vorhersagen basierend auf dem „steady-unsteady swimming performance“ Modell für eine relativ kleine epibenthische Fischart, Pomatoschistus canestrinii (Gobiidae), getestet. Mögliche adaptive Effekte bezüglich der Körpergröße sowie lateraler und ventraler Körperform wurden durch morphologisches Vergleichen einer natürlichen Population aus dem Fluss Jadro, Kraotien und einer eingeschleppten Population aus dem Trasimener See, Italien, untersucht. Außerdem wurden geschlechtsbezogene Unterschiede in der Morphologie sowie allometrische Effekte analysiert. Gemäß den Resultaten, konnte unabhängig vom Geschlecht, eine deutliche Erhöhung der mittleren Standard Länge und eine erhöhte Größenvarianz in den JAD Individuen festgestellt werden. Morphologische Unterschiede zwischen Exemplaren aus JAD und TRA sind, sowohl für Männchen als auch für Weibchen, ersichtlich. JAD Grundeln entwickelten einen stromlinienförmigen (spindelförmigen) Körper, breitere und längere Schwanzstiele, kleinere und schmälere Köpfe mit kleineren Augen, längere Oberkiefer, schmälere Mäuler und kürzere Ansätze der Brustflossen. Eine Untersuchung des Sexualdimorphismus, innerhalb beider Populationen, zeigte eine Steigerung der Körpergröße, größere und breitere Köpfe, kleinere Augen, breitere Schwanzstiele, oberständigere und breitere Mäuler sowie längere Ansätze der Brustflossen in männlichen Exemplaren aus JAD und TRA. Zusätzlich konnten tendenzielle Reduktionen der Distanzen zwischen dem posterior gelegenen Rand der Bauchflosse und der anterioren Basis der Analis beobachtet werden. Charakteristisch wiesen Männchen außerdem längere ventrale Saugscheiben (Bauchflossen) auf. Möglicherweise sind die morphologischen Unterschiede, als Resultat der phänotypischen Plastizität, an verschiedensten hydrodynamischen Bedingungen in divergenten Habitaten geknüpft (See vs. Fluss). Es konnte gezeigt werden, dass das „steady-unsteady swimmimg performance“ Modell bezüglich der allgemeinen Körperform auch auf benthisch, gobiide Fischarten anwendbar ist. Einige prognostizierte morphologische Merkmale korrespondierten jedoch nicht mit den Resultaten für P. canestrinii.

Schlagwörter in Deutsch

Schwarzflecken-Sandgrundel / Strömungseigenschaften / Körperform / phänotypische Plastizität / Morphologie / geometrisch morphometrische Methoden / Sexualdimorphismus

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Gabriel, Andreas
Title: How does invasion of a new environment drive body shape?
Subtitle: a test of predictions based on Canestrini's goby Pomatoschistus canestrinii (Ninni, 1883)
Umfangsangabe: 49 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Masterstudium Zoologie
Publication year: 2018
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Mitteröcker, Philipp
Assessor: Mitteröcker, Philipp
Classification: 42 Biologie > 42.10 Theoretische Biologie
42 Biologie > 42.60 Zoologie: Allgemeines
42 Biologie > 42.81 Pisces
AC Number: AC14535771
Item ID: 50702
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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