Predator-prey: interactions between the spiny waterflea (Bythotrephes longimanus) and pumpkinseed sunfish (Lepomis gibbosus)

Small pumpkinseed sunfish ( Lepomis gibbosus), were found to be capable of removing the spine of Bythotrephes longimanus, an invasive cladoceran. Because fish consumption may be important in the dispersal or control of Bythotrephes, aquarium feeding experiments were conducted to 1) establish if the spine removal behavior of the pumpkinseeds was locally unique; 2) quantify how frequently pumpkinseeds exhibit the behavior; 3) determine if pumpkinseed handle Bythotrephes more quickly than other species of fish; and 4) verify if Bythotrephes' resting eggs pass through the digestive systems of pumpkinseeds in viable condition. The experiments revealed that pumpkinseeds (45-70 mm TL) from two geographic regions were more successful (100%) at removing Bythotrephes' spine, and handled Bythotrephes more quickly than yellow perch (Perca flavescens) (49-57 mm TL) and smallmouth bass (Micropterus dolomieu) (50-57mm TL) used in the study. Of 244 live Bythotrephes' resting eggs fed to the pumpkinseeds, 104 (42.6%) passed through their digestive systems. From those eggs, only 10 successfully hatched. Preliminary enclosure experiments were carried out and indicated that pumpkinseeds will consume Bythotrephes in natural settings. These findings provide new evidence that certain fish, with specialized morphology for prey manipulation, have the ability to influence the distribution and establishment of Bythotrephes.

Urban development modifies lake food webs in the Pacific Northwest

Thesis (Master's)--University of Washington, 2015

Distribució espacial i ús de l'hàbitat de la comunitat de peixos a l'estany de Banyoles

En el marc d'un projecte més ampli sobre la comunitat de peixos de la conca lacustre de Banyoles, s'ha estudiat la distribució espacial de les diferents espècies així com l'ús que aquestes fan de l'hàbitat. El poblament piscícola de l'estany de Banyoles és el resultat d'un llarg historial d'introducció d'espècies exòtiques i extinció de les poblacions autòctones locals. S'ha revisat la seva composició actual detectant un total de 18 espècies (4 autòctones i 14 introduïdes) de les quals només 13 presenten una població estable. L'estudi de l'hàbitat s'ha centrat a l'Estany, l'element principal del sistema lacustre, analitzant per separat la zona litoral i la zona limnètica. En el primer cas s'han realitzat les captures d'individus mitjançant pesca elèctrica des d'una embarcació adaptada per aquesta pràctica. La totalitat del litoral ha estat dividida en trams de característiques homogènies on s'han obtingut les captures per unitat d'esforç per cada espècie. El mostreig s'ha desenvolupat entre l'estiu de 1997 i la primavera del 2000 realitzant un total de 10 campanyes de pesca. Les espècies més abundants al litoral són la perca americana (Micropterus salmoides) i el peix sol (Lepomis gibbosus), essent també presents la perca (Perca fluviatilis), carpa (Cyprinus carpio) i el gardí (Scardinius erythrophthalmus). S'han capturat altres espècies com ara anguila (Anguilla anguilla), bagra (Squalius cephalus), sandra (Sander lucioperca), carpí (Carassius auratus) i madrilleta vera (Rutilus rutilus), però són molt menys abundants en nombre. S'ha examinat, per cadascuna de les espècies, si existeix selecció de l'hàbitat i en cas afirmatiu, quin és el preferent en base a la classificació del litoral en sis tipus de vegetació predominant. Les espècies més abundants, perca americana i peix sol, ocupen tots els hàbitats disponibles però amb una densitat diferent. La perca mostra també una clara selecció de l'hàbitat a favor de les zones molt estructurades amb abundant presència de jonca litoral. Carpa i gardí seleccionen els ambients més fondos amb major presència de matèria orgànica d'origen vegetal procedent del bogar. En general els individus ocupen les zones amb una densitat de vegetació intermèdia, majoritàriament zones de jonca a l'estiu i zones amb mansega a l'hivern, on troben refugi i els recursos tròfics necessaris. La perca americana, a més, presenta una elevada fidelitat a un mateix punt del litoral al llarg de la seva vida. La zona limnètica ha estat prospectada mensualment mitjançant ecosondació, realitzant transectes perpendiculars a l'eix principal de l'Estany, cobrint la seva totalitat. La composició d'espècies s'ha obtingut a partir de les captures fetes amb xarxes (tresmalls) amb periodicitat estacional. L'anàlisi geoestadística de la densitat de peixos ha permès descriure l'estructura espacial d'aquesta a partir dels variogrames, així com la seva variabilitat tant espacial com temporal, i obtenir els mapes de densitat. A l'hivern, la densitat de peixos a la zona limnètica assoleix els seus valors mínims i els individus es troben formant agregats dispersos, pels diferents estrats de fondària. A partir de la primavera la densitat augmenta, pel reclutament i la major freqüència d'individus que abandonen el litoral; la densitat esdevé més homogènia a les primer capes de fondària. A l'estiu la densitat és màxima i l'estrat més homogeni coincideix amb la posició de la termoclina. Aquest estructura varia en disminuir la temperatura i barrejar-se la columna d'aigua, tornant a la situació hivernal. La perca i la madrilleta vera són les espècies predominants en aquest ambient, juntament amb la carpa. La seva distribució no és homogènia i respon a les característiques limnològiques de les diferents cubetes de l'Estany. Una particularitat d'aquest, relacionada amb el seu origen càrstic, es la formació d'una ploma hidrotermal que afecta la distribució dels peixos, probablement en augmentar la terbolesa. S'ha integrat l'ús de l'hàbitat de les espècies que ocupen tant la zona limnètica com la litoral a partir del seguiment d'individus, concretament de perca i bagra. S'ha utilitzat un sistema automàtic de posicionament que estima la localització dels individus marcats amb transmissor de telemetria acústica. L'anàlisi dels desplaçaments mostra un rang superior per la bagra en comparació amb la perca. Ambdues espècies mostren una orientació en els seus desplaçaments. La perca ocupa el litoral a la nit i es desplaça a la zona limnètica de dia, amb un ritme d'activitat marcat per dos màxims coincidint amb la sortida i posta de sol; en canvi la bagra mostra una major activitat nocturna amb zones de repòs properes al litoral. S'ha estimat igualment els dominis vital de cada individu marcat.

Nested diets: a novel pattern of individual-level resource use

Many generalist populations may actually be composed of relatively specialist individuals. This `individual specialization` may have important ecological and evolutionary implications. Although this phenomenon has been documented in more than one hundred taxa, it is still unclear how individuals within a population actually partition resources. Here we applied several methods based on network theory to investigate the intrapopulation patterns of resource use in the gracile mouse opossum Gracilinanus microtarsus. We found evidence of significant individual specialization in this species and that the diets of specialists are nested within the diets of generalists. This novel pattern is consistent with a recently proposed model of optimal foraging and implies strong asymmetry in the interactions among individuals of a population.

Predator-specific changes in the morphology and swimming performance of larval Rana lessonae

1. We investigated the morphological responses of larval Rana lessonae to the presence of two predators with substantially different prey-detection and capture techniques; larval dragonflies (Aeshna cyanea) and the Pumpkinseed Sunfish (Lepomis gibossus). 2. We also examined the functional implications of any predator-induced morphological variation on their swimming ability by assessing performance during the initial stages of a startle response. 3. We found the morphological responses of larval R. lessonae were dependent on the specific predator present. Tadpoles raised in the presence of dragonfly larvae preying upon conspecific tadpoles developed total tail heights 5.4% deeper and tail muscles 4.7% shallower than tadpoles raised in a non-predator environment, while tadpoles raised with sunfish possessed tails 2% shallower and tail muscles 2.5% higher than non-predator-exposed tadpoles. 4. Predator-induced morphological variation also significantly influenced swimming performance. Tadpoles raised with sunfish possessed swimming speeds 9.5 and 14.6% higher than non- and dragonfly predator groups, respectively. 5. Thus, the expression of these alternative predator-morphs leads to a functional trade-off in performance between the different environments.

Maternal and paternal growth regulatory factor expression in hybrid sunfish.

Unidirectional hybridization between bluegill (Lepomis macrochirus) and pumpkinseed (L. gibbosus) sunfish enables researchers to explore the relative expression of paternal and maternal alleles in hybrids. Past studies have found that the metabolic dysfunction in bluegill-pumpkinseed hybrids may be due to incompatibilities between nuclear and mitochondrial genomes. However, the consequences of hybridization on body size and muscle growth have not been examined. This topic is particularly interesting because hybrids grow larger than parentals despite the fact that they are often sired by smaller, precociously mature bluegills. In order to improve our understanding of growth dynamics in hybrid sunfish, I conducted real-time quantitative PCR using species-specific primers on the white muscle tissue of bluegills, pumpkinseeds, and hybrids collected from Lake Opinicon, ON. Five growth factors that have been linked to muscle growth and body size demonstrated similar expression for maternal and paternal alleles. While about half of the hybrids showed the same pattern with myogenin, about half showed very low levels of mRNA for the paternal (bluegill) gene. While this did not explain the heterosis seen in hybrids, it may explain the small body phenotype of the cuckholding bluegill males. I explored the upstream genetic structure of bluegill myogenin and established that four alleles exist within the population. Furthermore, I uncovered a relationship in hybrids between the proximal promoter/ 5’ UTR of myogenin and its transcript level. I found that the hybrids demonstrating low paternal myogenin expression unfailingly possessed A3 or A4 alleles, but future studies will be needed to reveal the molecular links between the genotype and the growth phenotype. A similar genotype-phenotype association was not obvious in parentals, even those that were homozygous for these alleles. Whether this relationship can provide insight into the genetic determinants of bluegill alternative mating strategies has yet to be determined.