Testing the Impact of Environmental Conditions and Matriline on Tadpole Developmental Traits in the European Common Frog, rana Temporaria, in the Field

27 Mar Testing the Impact of Environmental Conditions and Matriline on Tadpole Developmental Traits in the European Common Frog, rana Temporaria, in the Field

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Abstract

Phänotypische Merkmalsvariationen zwischen Populationen werden häufig untersucht, um evolutionäre Mechanismen von Anpassungsprozessen zu untersuchen. Die meisten Studien werden jedoch über große räumliche Skalen hinweg durchgeführt, was den Genfluss zwischen Organismen unwahrscheinlich macht. Hier untersuchten wir die Differenzierung von Entwicklungsmerkmalen zwischen Individuen in einem kleinen räumlichen Gebiet und fragten, ob Unterschiede umweltbedingt waren und / oder eine genetische Basis hatten. In einem Garten-Versuch verglichen wir die Entwicklung von Rana temporaria Kaulquappen entweder in Teichen, in denen das Gelege ursprünglich deponiert wurde, oder in alternativen Teichen. Waldteiche waren klein bis mittelgroß, geographisch nahe und wurden alle als Brutstätte von dieser Art genutzt. Unsere Hauptergebnisse waren: Die Unterschiede zwischen den Teicheigenschaften waren ausreichend, um Unterschiede bei den Larvenentwicklungsmerkmalen zwischen den Teichen zu erzeugen. Nicht geschwisterliche Kaulquappen, die sich in einer gemeinsamen Umgebung entwickelten, unterschieden sich in den Entwicklungsmerkmalen. Geschwister-Kaulquappen, die sich unter verschiedenen Bedingungen entwickelten, zeigten Unterschiede in den Entwicklungsmerkmalen. Kaulquappen, die sich in ihrer einheimischen Umgebung entwickeln, waren nicht immer besser als "fremde" Kaulquappen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Umgebungsbedingungen die Entwicklungsplastizität in gewissem Maße prägen (Geschwister waren unter verschiedenen Bedingungen unterschiedlich), dass jedoch die Wechselwirkungen zwischen Matilin x und der Umwelt ebenfalls die Plastizität von Entwicklungsmerkmalen beeinflussen (Nichtgeschwister unterschieden sich in einer gemeinsamen Umgebung).

English Abstract

Phenotypic trait variation among populations is frequently studied to explore evolutionary mechanisms of adaptation processes. However, most studies are conducted over large spatial scales making gene flow between organisms unlikely. Here we explored differentiation of developmental traits among individuals within a small spatial area and asked if differences were environmentally induced and / or had a genetic basis. In a common garden approach we compared the development of Rana temporaria tadpoles, developing either in ponds where the clutch had been originally deposited or in alternative ponds. Forest ponds were small to medium sized, geographically close, and all used as breeding sites by the species. Our main findings were: The variation among pond characteristics was sufficient to generate differences in larval developmental traits among ponds. Non-sibling tadpoles developing in a common environment differed in developmental traits. Sibling tadpoles developing under different conditions showed differences in developmental traits. Tadpoles developing in their native environment did not always perform better than ‘foreign’ tadpoles. These results indicate that environmental conditions shape developmental plasticity to some extend (siblings raised under different conditions differed) but that matriline x environment interactions likewise influence the plasticity of developmental traits (non-siblings differed in their reactions within a common environment).