Predator-mediated phenotypic plasticity in tadpoles of the striped marsh frog, Limnodynastes peronii

We tested the phenotypic responses of larval striped marsh frogs (Limnodynastes peronii) to the odonate nymph predator, Aeshna brevistyla. When reared in the presence of dragonfly nymphs feeding upon conspecifics of L. peronii larvae the tadpoles showed a strong change in morphology. Morphological changes included an increase in total tail height, but also an unexpected marked change in head-body shape. In addition, we examined how tadpole development, as well as mass and length at metamorphosis, was affected by exposure to dragonfly nymphs. Larval development of L. peronii was strongly influenced by exposure to the predatory behaviour of dragonfly nymphs. Predator-induced tadpoles had significantly slower developmental rates than control larvae. Although metamorphs of non-exposed L. peronii were approximately 33% lighter than predator-exposed metamorphs and possessed lower jump distances, after adjusting for mass there was no difference in jump distance. The newly described morphological response may assist in more accurately relating morphological plasticity to fitness.

Predation risk and jumping behavior in Pseudopaludicola aff. falcipes tadpoles

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Deposição de nutrientes na carcaça de girinos de rã-touro

The objective of this work was to determine nutrient deposition on the carcass of bullfrog (Lithobates catesbeianus) tadpoles using a nonlinear model. A total of 2,700 tadpoles with an average weight of 0.039 g were used. Commercial ground feed containing 55% crude protein was offered ad libitum. The animals were weighed and evaluated every ten days for analysis of crude protein, ether extract, water, and mineral salt contents. The parameters of the Gompertz model were estimated by the modified Gauss-Newton method, and the deposition rates (g per day) over time were calculated by the resulting equation. The values found for the parameters of the Gompertz equation, used to describe nutrient deposition on tadpole carcass, showed biological interpretation. Maximum deposition rate (t*) was observed on the 36.2331th day for protein, on the 37.1420th day for water, on the 35.2971th day for mineral salt, and on the 41.3547th day for fat. Nutrient intake from the diet is higher than the deposition rate on the tadpole carcass.

Prolactin is not a juvenile hormone in Xenopus laevis metamorphosis

Prolactin (PRL) is widely considered to be the juvenile hormone of anuran tadpoles and to counteract the effects of thyroid hormone (TH), the hormone that controls amphibian metamorphosis. This putative function was concluded mainly from experiments in which mammalian PRL was injected into tadpoles or added to cultured tadpole tissues. In this study, we show that overexpression of ovine or Xenopus laevis PRL in transgenic X. laevis does not prolong tadpole life, establishing that PRL does not play a role in the life cycle of amphibians that is equivalent to that of juvenile hormone in insect metamorphosis. However, overexpression of PRL produces tailed frogs by reversing specifically some but not all of the programs of tail resorption and stimulating growth of fibroblasts in the tail. Whereas TH induces muscle resorption in tails of these transgenics, the tail fibroblasts continue to proliferate resulting in a fibrotic tail that is resistant to TH.

Knowledge gaps and bibliographical revision about descriptions of free-swimming anuran larvae from Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comparative feeding kinematics of tropical hylid tadpoles

Anuran larvae, which are otherwise simple in shape, typically have complex keratinized mouthparts (i.e. labial teeth and jaw sheaths) that allow them to graze upon surfaces. The diversity in these structures among species presumably reflects specializations that allow for maximal feeding efficiency on different types of food. However, we lack a general understanding of how these oral structures function during feeding. We used high-speed digital imaging (500 Hz) to observe tadpoles of six species from the anuran family Hylidae grazing on a standardized food-covered substrate. Tadpoles of these species vary in the number of labial tooth rows, belong to two different feeding guilds (benthic and nektonic), and inhabit ponds and streams. We confirmed that the labial teeth in these species serve two functions: anchoring the mouth to the substrate and raking material off of the substrate. In general, tadpoles with a larger maximum gape or those with fewer labial tooth rows opened and closed their mouths slower than tadpoles with smaller gape or more tooth rows. Nektonic feeding tadpoles released each of their tooth rows proportionally earlier in the gape cycle compared with benthic feeding tadpoles. Lastly, we found some support for the idea that deformation of the jaw sheaths during a feeding cycle is predictable based on tadpole feeding guild. Collectively, our data show that anatomical (e.g. number of labial teeth) and ecological features (e.g. feeding guild) of tadpoles significantly influence how tadpoles open and close their mouths during feeding. © 2013. Published by The Company of Biologists Ltd.

Flexible feeding kinematics of a tropical carnivorous anuran tadpole

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise de marcadores moleculares do DNA mitocondrial em anuros da Mata Atlântica

A Mata Atlântica brasileira concentra uma das maiores diversidades biológicas da Terra com cerca de 7% das espécies animais e vegetais do planeta. Esse bioma abriga atualmente mais de 50% das espécies de anuros do Brasil (c.a. 500 espécies), mas sofre intensa perda e fragmentação de habitat. Um dos principais fragmentos da Mata Atlântica, a Reserva Ecológica de Guapiaçu (REGUA) abriga vasta anurofauna, com cerca de 71 espécies já descritas. Acredita-se, porém, que muitas ainda precisam ser identificadas e estudadas. A identificação de espécies baseada em caracteres moleculares vem se mostrando uma alternativa para dar suporte à identificação morfológica, e dentro deste contexto os genes de DNA mitocondrial, como o 16S, são utilizados para a realização de barcode. O objetivo deste estudo foi testar a metodologia de identificação molecular de espécies (DNA barcode) na comunidade de anfíbios anuros da REGUA utilizando o gene mitocondrial 16S. Para isso, foram coletados tecidos de 99 indivíduos, entre adultos e girinos de 23 espécies, agrupados em seis famílias distintas. Desses 99 indivíduos, 88 foram amplificados corretamente para o gene em referência e foram realizadas, com sucesso, a determinação de espécies de 84 anuros (95,45%) da REGUA. As espécies de Scinax albicans, Scinax flavoguttatus e Hylodes charadranaetes, cujas identificações haviam sido determinadas com base em critérios morfológicos, agruparam em clados de mesmo gênero, porém de espécies diferentes quando analisadas pelas metodologias neighbor-joining e maximum-likelihood. Além de altos valores de distância intraespecífica (2,18%, 3,49% e 3,77%, respectivamente) e distâncias interespecíficas nulas (0%) temos a indicação de possíveis equívocos em determinações de espécies feitas exclusivamente por critérios morfológicos. Nesse caso, as discordâncias morfológica e molecular são exclusivamente de girinos, demonstrando a dificuldade na identificação morfológica e a escassez de chaves de identificação dessas espécies em estágio larval. Os resultados mostram que o gene mitocondrial 16S teve seu uso na identificação de anuros da REGUA confirmada e apontam que, em casos de estudos com indivíduos em estágios larvais, como em girinos, a metodologia de barcode, quando complementada a identificação morfológica, suporta a correta identificação das espécies de anfíbios anuros.

Distribuição das assembleias de girinos associadas a riachos da Reserva Ecológica de Guapiaçu, Cachoeiras de Macacú, Rio de Janeiro, Brasil

Os girinos são organismos diversos e abundantes nos pequenos riachos de cabeceira de florestas tropicais e constituem importantes componentes da diversidade biológica, da trófica e funcional dos sistemas aquáticos. Diferentes características estruturais e limnológicas dos ambientes aquáticos influenciam a organização das assembleias de girinos. Embora o estágio larvar dos anuros seja o mais vulnerável de seu ciclo de vida, sujeito a elevadas taxas de mortalidade, as pesquisas sobre girinos na região neotropical ainda são pouco representativas diante da elevada diversidade de anfíbios desta região e ferramentas que permitam a sua identificação ainda são escassas. Nesta tese, dividida em três capítulos, apresento uma compilação das informações relacionadas aos principais fatores que afetam as assembleias de girinos na região tropical (Capítulo 1), a caracterização morfológica dos girinos encontrados nos riachos durante o estudo e uma proposta de chave dicotômica de identificação (Capítulo 2) e avalio a importância relativa da posição geográfica e da variação temporal de fatores ambientais locais sobre as assembleias de girinos, assim como a correlação entre as espécies de girinos e as variáveis ambientais de 10 riachos, ao longo de 15 meses, nas florestas da REGUA (Capítulo 3). Há pelo menos oito tendências relacionadas à distribuição das assembleias de girinos: (1) o tamanho dos riachos e a diversidade de microhabitats são importantes características abióticas influenciando a riqueza e a composição de espécies; (2) em poças, o gradiente de permanência (e.g., hidroperíodo) e a heterogeneidade do habitat são os principais fatores moldando as assembleias de girinos; (3) a composição de espécies parece ser um parâmetro das assembleias mais relevante do que a riqueza de espécies e deve ser primeiramente considerado durante o planejamento de ações conservacionistas de anuros associados a poças e riachos; (4) a predação parece ser a interação biótica mais importante na estruturação das assembleias de girinos, com predadores vertebrados (e.g. peixes) sendo mais vorazes em habitats permanentes e predadores invertebrados (e.g. larvas de odonata) sendo mais vorazes em ambientes temporários; (5) os girinos podem exercer um efeito regulatório, predando ovos e girinos recém eclodidos; (6) o uso do microhabitat varia em função da escolha do habitat reprodutivo pelos adultos, presença de predadores, filogenia, estágio de desenvolvimento e heterogeneidade do habitat; (7) os fatores históricos restringem os habitats reprodutivos que uma espécie utiliza, impondo restrições comportamentais e fisiológicas; (8) a variação temporal nos fatores bióticos (e.g., fatores de risco), abióticos (e.g., distribuição de chuvas), e no padrão de reprodução das espécies pode interferir na estrutura das assembleias de girinos tropicais. A variação temporal na heterogeneidade ambiental dos riachos da REGUA resultou na previsibilidade das assembleias locais de girinos, sendo que os parâmetros ambientais explicaram 23% da variação na sua composição. Os parâmetros espaciais explicaram uma porção menor da variação nas assembleias (16%), enquanto uma porção relativamente elevada da variação temporal da heterogeneidade ambiental foi espacialmente estruturada (18%). As variáveis abióticas que apresentaram as maiores correlação com a composição das assembleias de girinos foram a proporção de folhiço e de rochas no fundo do riacho, e secundariamente a profundidade, a condutividade e a temperatura. O gradiente gerado pela proporção de folhiço e de rochas representou a transição entre riachos permanentes e intermitentes. Este gradiente proporcionou o turnover de espécies, o qual também seguiu um gradiente de condutividade, temperatura, profundidade, e em menor extensão, de hidroperíodo e largura, que estiveram fortemente associado ao grau de permanência dos riachos. Estes resultados corroboram tanto a hipótese do controle ambiental, como do controle biótico de comunidades e indicam que a variação temporal da heterogeneidade ambiental e a variação na posição geográfica são importantes para a estruturação local de assembleias de girinos da REGUA. Os resultados também permitiram distinguir entre assembleias de girinos exclusivas de riachos permanentes, exclusivas de riachos intermitentes e aquelas registradas nos dois tipos de riachos. Os resultados deste capítulo são relevantes para compreender em que extensão os efeitos da variação temporal na heterogeneidade ambiental e de processos espaciais afetam localmente a estruturação de assembleias de girinos.

Characterizing the impact of multiple potential enemies (predators and parasites) on the behaviour of ranid tadpoles

In order to fully understand an organism's behaviours the interactions between multiple enemies or selective pressures need to be considered, as these interactions are usually far more complex than the simple addition of their effects in isolation. In this thesis, I consider the impact of multiple enemies (fish predators and parasites) on the behaviour of three larval anurans (Lithobates sylvaticus, L. clamitans and L. catesbeianus). I also determine whether species that differ in life-histories and habitat preferences possess different antipredator mechanisms and how this affects species responses to multiple enemies. I show that the three Ranid larvae respond differently to the trade-off imposed by the presence of both fish predators and trematode parasites within the environment. The two more permanent pond breeders (L. clamitans and L. catesbeianus) increased activity when in the combined presence of predators and parasites. In contrast, the temporary pond breeder (L. sylvaticus) decreased activity in the combined presence of predator and parasites, in the same manner as they responded to fish alone. Further, the presence of fish along with parasites increased the susceptibility of both L. sylvaticus and L. clamitans to trematode infection, whereas parasite infection in L. catesbeianus was unaffected by the presence of fish. A second experiment to assess palatability of the three anuran species to fish, revealed a range of palatabilities, with L. catesbeianus being least palatable, L. clamitans being somewhat unpalatable, and L. sylvaticus being highly palatable. This result helps to explain the species differences in tthe observed behaviour to the combined presence of fish and parasites. In conclusion, the results from this study highlight the importance of considering multiple selective pressures faced by organisms and how this shapes their behaviour.

Profile of cortisol, glycaemia, and blood parameters of American Bullfrog tadpoles Lithobates catesbeianus exposed to density and hypoxia stressors

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Interaction between breeding habitat and elevation affects prevalence but not infection intensity of Batrachochytrium dendrobatidis in Brazilian anuran assemblages

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Diet of the colubrid snake, Thamnodynastes strigatus (Günther, 1858) from Paraná State, Brazil, with field notes on anuran predation

São apresentados dados da dieta de Thamnodynastes strigatus (Serpentes: Colubridae), a partir da dissecção de 44 espécimes. No tubo digestivo dos exemplares examinados foram encontrados anfíbios anuros (71,4% da amostra), roedores (14,3%), peixes (10,7%) e lagartos (3,6%). A maioria das espécies de anuros (Bufo sp., Leptodactylus sp., Physalaemus cuvieri e Scinax fuscovarius) encontradas no exame de conteúdo estomacal de T. strigatus, utiliza o solo ou o nível d'água como sítio de vocalização. Também são apresentados dados sobre a observação de eventos de predação na natureza.

Influence of the environmental heterogeneity of breeding ponds on anuran assemblages from southeastern Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)