The influence of eutrophication on sexual selection in sticklebacks

Jordens ekologiska system undergår för tillfället stora förändringar pga. människans aktiviteter. Ett växande antal studier visar att dessa förändringar påverkar naturliga och sexuella urvalet och därmed evolutiva processer. Målet med detta arbete var att undersöka effekterna av omgivningsförändringar på sexuella urvalet genom att använda den ökade övergödningen inom storpiggen Gasterosteus aculeatus lekområden som modell system. Sexuella urvalet är en viktig evolutiv kraft med följder på populations- och artnivå (Kapitel 1). Avhandlingens olika delar fokuserar på övergödningens effekter på upptäckandet av partners, användningen av visuella- och doftsignaler i partnersval, och fördelningen av parningsframgången mellan bobyggande hanar. I Kapitel II och III simuleras hur grumlighet orsakad av fytoplankton påverkar hastigheten med vilken potentiella partners påträffas, genom effekter på synligheten. Resultaten visar att normala algblomningar i Östersjön har en måttlig effekt på finnandet av potentiella partners. Detta tyder på att algblomningarna troligen inte kommer att minska på selektiva parningen pga. ökade sökkostnader. I Kapitel IV visas att storspiggen ändrar relativa användningen av olika signaler när vattnets grumlighet ökar; visuella signaler minskar i betydelse medan doftsignaler ökar i betydelse. Samtidigt underlättas användandet av doftsignaler av ändringar i vattnets kemiska sammansättning då fotosyntesen intensifieras (Kapitel V). Lek i övergödda vatten kan ändå vara kostsamt både på individ- och populationsnivån, då parasiterade hanar, som troligen är dåligt genetiskt anpassade till sin miljö, lyckas få mer ägg i sina bon än friskare hanar som troligen är av högre genetisk kvalitet (Kapitel VI). Övergödningen påverkar således partnersval och konkurrensen om partners genom att påverka upptäckandet av potentiella partners, evalueringen av partners och fördelningen av partners inom lekområdena. De följder detta kan ha för evolutionen av sexuellt selekterad egenskaper och för populationers dynamik och livskraft är dock oklara. Avhandlingen visar på svårigheten att förutse följderna av omgivningsförändringar för sexuella urvalet och effekterna på individ och populationsnivå.

The increasing ecological footprint of the human population alters ecosystems worldwide. A growing number of studies reveal that human-induced changes interfere with natural and sexual selection. The aim of this thesis was to determine how environmental change alters sexual selection by using eutrophication of the breeding habitats of the threespine stickleback Gasterosteus aculeatus as a model system. Sexual selection is an important evolutionary process, with consequences at individual, population and species level (Chapter I). The different parts of the thesis focus on the influence of eutrophication on mate detection, the use of visual and olfactory mate choice cues, and the distribution of mating success among nesting males. In Chapter II and III, we simulate how phytoplankton turbidity decreases mate encounter rate by constraining the visual range. We show that the reduction in mate encounter rate is moderate at the breeding grounds in the Baltic Sea at normal spring bloom turbidity values. This suggests that phytoplankton turbidity is unlikely to decrease assortative mating due to increased search costs. Chapter IV shows that sticklebacks alter the use of cues used in mate choice when visibility decreases, reducing the use of visual cues and increasing the use of olfactory cues. Moreover changes in the water chemistry in eutrophied areas, caused by intensified photosynthetic production, seem to facilitate the use of olfactory cues (Chapter V). However, a field experiment revealed that breeding in eutrophied waters could be costly at both the individual and the population level, since more parasitized males received more eggs in eutrophied waters, although these males most likely are of low genetic quality (Chapter VI). Eutrophication clearly affects mate choice and mate competition by influencing mate detection, mate assessment and the distribution of mates on the breeding grounds, but the consequences this may have on sexual selection on traits and ultimately on population dynamics and persistence remain unclear. The thesis shows the difficulty in predicting the consequences of human-induced environmental change on sexual selection at the individual and the population level.