Evolutionary history of populations of Pantosteus discobolus from the Little Colorado River in Arizona and New Mexico

Authors: Secor, CL

Year: 2000 (xxxii)

Abstract

Hypotheses of hybridization and typical evolutionary processes have been proposed to explain complex patterns of morphological variation in populations of Pantosteus discobolus from the Little Colorado River drainage of New Mexico and Arizona. Previous studies have supported both hypotheses, but disagreed on the relative influence of these forces in shaping variation. This study describes variation in mitochondrial and nuclear gene sequence from populations of P. discobolus in the Little Colorado River drainage to test these alternative hypotheses. Analysis of two mitochondrial genes indicates the existence of three forms in the Little Colorado River: P. discobolus, P. plebeius, and a unique form. Several populations contain polymorphisms of at least two of these lineages, indicating hybridization. Nutria Creek contains P. discobolus and P. plebeius haplotypes, and localities in the Little Colorado River drainage near Springerville, AZ, are mixtures of the unique Pantosteus and P. discobolus haplotypes. Patterns in nuclear genes from populations near Springerville support the mitochondrial data, but Nutria Creek appears to contain mixtures of nuclear gene alleles from P. plebeius and the unique form, a result not concordant with mitochondrial data. These results support previous findings and indicate that both forces have played substantial roles in generating patterns of variation observed in Little Colorado River populations of P. discobolus. [editors note: Both species mentioned above are placed in the genus Catostomus by several authors, along with several other species of “mountain” suckers.]

Resumen

Historia evolutiva de poblaciones de Pantosteus discobolus del Río Pequeño Colorado en Arizona y Nuevo México Se han propuesto hipótesis de hibridación y de procesos de evolución típicos para explicar patrones complejos de variación morfológica en poblaciones de Pantosteus discobolus del Río Pequeño Colorado de Nuevo México y Arizona. Estudios previos han apoyado ambas hipótesis, aunque están en desacuerdo en cuanto a su contribución relativa en la variación observada. El presente estudio describe la variación en la secuencia de genes mitocondrial y nuclear en poblaciones de P. discobolus de la cuenca del Río Pequeño Colorado con el fin de probar estas hipótesis alternativas. El análisis de dos genes mitocondriales indica que existen tres formas en el Río Pequeño Colorado: P. discobolus , P. plebeius , y una forma singular. Varias poblaciones contienen polimorfismos de por lo menos dos de estos linajes, lo cual sugiere hibridación. El Arroyo Nutria contiene haplotipos de P. discobolus y P. plebeius, mientras que en sitios de la cuenca del Río Pequeño Colorado cerca de Springerville, Arizona, se encuentran mezclas de haplotipos del Pantosteus singular y P. discobolus . Los patrones de genes nucleares de poblaciones cerca de Springerville apoyan los datos mitocondriales, sin embargo el Arroyo Nutria al parecer contienen mezclas de alelos de genes nucleares de P. plebeius y de la forma singular, lo cual no concuerda con los datos mitocondriales. Estos resultados apoyan hallazgos previos e indican que ambas fuerzas han jugado papeles importantes en la generación de patrones de variación observados en las poblaciones de P. discobolus del Río Pequeño Colorado. [Comentario editorial: Varios autores colocan a las dos

especies mencionadas arriba en el género Catostomus, junto con varias otras especies de matalotes “de montaña”.] Rissler, PH1; Scoppettone, GG1; Shea, SS1; Byers, S2 (1-U.S. Geological Survey, Biological Resources Division, Western Fisheries Research Center, Reno Field Station; 2-U.S. Fish and Wildlife Service, Nevada Fish and Wildlife Office) Using GIS and GPS to map seasonal distribution and relative density of Independence Valley speckled dace and Independence Valley tui chub ABSTRACT Independence Valley speckled dace, Rhinichthys osculus lethoporus, and Independence Valley tui chub, Gila bicolor isolata, are endemic to Warm Springs Marsh, south-central Elko County, Nevada, USA. Warm Springs Marsh also harbors non-indigenous and predaceous largemouth bass, Micropterus salmoides , and bluegill, Lepomis macrochirus . The decline of the speckled dace and tui chub has been attributed to their limited distribution, habitat disturbances, and introduction of non-native fishes. Previous fish surveys in the area focused on the marsh’s water sources; several warm water springheads, and virtually ignored the 300-ha marsh itself. To iniciate a systemic sampling survey, Global Positioning System (GPS) and Geographic Information System (GIS) were employed. We used GIS to produce a 75-m sampling grid from a 1:100,000-scale hydrologic coverage of the marsh. The resulting grid produced 669 potential sampling points. The UTM (Universal Transverse Mercator) zone 11, NAD27 (North American Datum 1927) coordinates for the sampling grid were then downloaded into Precision Lightweight GPS Receivers to enable navigation to and from the sampling sites. Standard minnow traps were used as the capture method. The distribution of speckled dace and tui chub were highly affected by the occurrence of largemouth bass. Dace and chub were rare in areas where bass occurred. Dace were captured thoughout the marsh outside of bass occurrence, while chub distribution was more patchy. Seasonally, captures of dace were highest in the spring followed by fall then summer, while chub captures were highest in spring followed by summer and fall. This information will be used by resource managers to develop management guidelines for the recovery of these two subspecies. RESUMEN Utilización de SIG y GPS para mapear la distribución estacional y densidad relativa de carpita pinta del Valle Independence y carpa tui del Valle Independence La carpita pinta del Valle Independence, Rhinichthys osculus lethoporus , y la carpa tui del Valle Independence, Gila bicolor isolata , son endémicas al Pantano Warm Springs, sur-centro del Condado de Elko, Nevada, EUA. El Pantano Warm Springs alberga también a la lobina negra, Micropterus salmoides, depredador no-indígena, y a la mojarra de agallas azules, Lepomis macrochirus. El descenso de la carpita pinta y la carpa tui ha sido atribuido a su distribución limitada, disturbio de hábitat e introducción de p eces no nativos. Estudios previos en esa área se concentraron en las fuentes de agua del pantano (varios manantiales de aguas tibias) y virtualmente ignoraron al propio pantano de 300 ha. Se utilizaron Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) y un Sistema de Información Geográfica (SIG) para instrumentar un muestreo sistemático del ecosistema. Usamos el SIG para producir una red de muestreo de 75 m de una cobertura hidrológica a escala 1:100,000 del pantano. La red resultó en 669 puntos potenciales de muestreo. Las coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator) zona 11, NAD27 (North American Datum 1927) para la red de muestreo fueron después descargadas en GPS Ligeros de Precisión para facilitar la navegación hacia y desde los sitios de muestreo. Para el muestreo se utilizaron trampas comunes para carpa. La distribución de la carpita pinta y la carpa tui estuvo muy influenciada por la presencia de lobina negra; raramente fueron halladas donde había lobina. Las carpitas pintas fueron capturadas por todo el pantano donde no había lobina, en tanto que la distribución de carpa tui fue más en parches. Estacionalmente, las capturas de carpita pinta fueron mayores en la primavera seguida del otoño y luego el verano, mientras que las de carpa tui fueron mayores en primavera seguida de verano y otoño. Esta información será utilizada por administradores de recursos para desarrollar líneas de manejo para recuperar estas dos subespecies.