Evolutionary functional ecology of pharyngeal -jaw polymorphism in the Cuat ro Ciénegas cichlid , Herichthys minckleyi

Authors: Hulsey, CD*1, García de León, F2

Year: 2002 (xxxiv)

Abstract

[NOT PRESENTED AT THE MEETING] Polymorphism in anatomy of feeding structure could be rare because it hypothetically represents an ephemeral and transitional stage in speciation. Alternatively, intraspecific morphological specialization may be latent in many speci es, onl y manifesting in exceptional ecological set tings due t o di stinct functional de mands prey place on preda tors. In an attempt to unra vel these hypotheses, we e xamined diet specialization in the trophically polymorphic Cuatro Cié negas cichlid, Herichthys minckleyi, via gut analyses of fish from eight populations at Cuatro Ciénegas, Coahuila, in northeastern Mexico. We found that papilliform pharyngealjaw morphs ate a greater percentage of plants compared to molariform morphs. Although snail shell constituted some proportion of gu t co ntents of all pharyngeal-jaw types, the p apilliform morphs usually do not crush snails. Approximately 90% of molariform-morph guts contained crushed snails. Individuals with intermediate pharyngealjaw morphologies frequently crushed snails, a reflection of their intermediate pharyngeal dentition. Based on number of snail opercula found in gut samples, we estimated number of snails eaten and force applied in order to crush snail shells. Hard ness of shells of snails inhabiting C uatro Ciénegas is contrasted with t hose o f other molluscs. Additionally, we have developed a p hylogenetic hypothesis about the relationship of H. minckleyi to other ci chlid fishes. B y m apping p haryngeal-jaw m orphology o nto this phylogeny, we discuss what i s m orphologically and functionally novel about jaw polymorphism in H. minckleyi. We propose that the functional demands placed on this unique species by the ecology of its unique habitat and its evolutionary history have both contributed to the evolution and maintenance of its trophic polymorphism.

Resumen

Ecología evolutiva funcional del polimorfismo de la mandíbula faringeal en la mojarra de Cuatro Ciénegas, Herichthys minckleyi [NO SE PRESENTÓ EN LA REUNIÓN] Los polimorfismos en estructuras alimenticias pudieran ser raras porque, hipoteticamente, represen tan estad ios efímeros tran sicionales durante la especiación. Alternativamente, la especialización morfológica intraespecífica puede estar latente en muchas especies y sólo se pre senta en condiciones ecológicas excepcionales debido a las distintas demandas funcionales que la presa ejerce en los depredadores. Para analizar minuciosam ente es as hipótesis , examinamos la especialización en la dieta de un cíclido tróficam ente polimórfico, Herichthys minckleyi, revisando los estómagos e intestinos de individuos de ocho poblaciones en Cuatro Ciénegas en el n oreste de México. En contramos que el morfotipo papiliforme de mandíbula fari ngeal come un porcentaje más alto de plantas comparada al morfotipo molariforme. Aún cuando las conchas de caracol constituyeron alguna proporción de los contenidos estomacales e inte stinales de todos l os tipos de m andíbulas faringeales, el morfotipo papiliforme usualmente no tritura caraco les. Aprox imadamente el 9 0% del morfotipo m olariforme contuvieron caracoles triturados. Los organismos con m orfologías fa ríngeas intermedias frecuentemente t rituran caracoles, indicando así que sus dietas reflejan su dentición faringeal intermedia. Utilizando los opérculos de caracoles encontrados en lo s estó magos y intestinos, esti mamos el número de ca racoles c omidos y la fuerza usa da por ca da individuo de H. minckleyi para triturar caracoles. La dureza de las conchas de caracol que habitan en Cuatro Ciénegas será contrastada con la de otros moluscos. Adicionalmente, hemos desarrollado una hipótesis filogenética respecto a la relación de H. minckleyi con otros cí clidos. C on el m apeo del a morfología del a mandíbula faringeal sobre esta filogénia, discutiremos qué es lo morfológica y f uncionalmente nuevo acerca del polim orfismo de la mandíbula faringeal en H. minckleyi . Proponemos que l as dem andas fu ncionales encontradas por est a especi e única, por la ecología también única de este hábitat en Cuatro Ciénegas y la historia evolutiva de este pez, han contribuído a la evolución y mantenimiento de este polimorfismo trófico.