Сравнительный анализ морфологической диверсификации крупных африканских усачей рода Barbus (Labeobarbus auctorum, Cyprinidae) и алтайских османов рода Oreoleuciscus (Leuciscidae)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методами многомерного анализа проведено исследование разнообразия признаков черепа генерализованных и специализированных морфотипов крупных африканских усачей Barbus (Labeobarbus auctorum) Эфиопии. Показано, что в оз. Тана, где наблюдается большое разнообразие морфотипов, у особей генерализованной формы, длина которых превышает 15 см, векторные нагрузки на первую главную компоненту признаков костей, формирующих челюсти, образуют чётко обособленный кластер, тогда как у усачей в других озёрах, где встречается только генерализованная форма, такой кластер отсутствует, но аналогичный по составу кластер образуют векторные нагрузки на вторую главную компоненту. Подобная ситуация обнаружена у алтайских османов (род Oreoleuciscus) в оз. Орог Центрально-Азиатского бессточного бассейна (Монголия), однако в этом случае особи генерализованной формы приобретают признаки большеротой формы, переходя на питание рыбой. Потомки же большеротых усачей из оз. Тана обнаруживают признаки родителей даже в аквариумных экспериментах. Мы предполагаем, что у алтайских османов оз. Орог наблюдается ранняя стадия морфоэкологической дивергенции форм, когда она ещё обратима, а у усачей в оз. Тана – более поздняя стадия, на которой дивергенция необратима, что можно рассматривать как пример генетической ассимиляции.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. В. Мина

Институт биологии развития РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mvmina@bk.ru
Россия, Москва

А. Н. Мироновский

Институт проблем экологии и эволюции РАН

Email: mvmina@bk.ru
Россия, Москва

Ю. Ю. Дгебуадзе

Московский государственный университет

Email: mvmina@bk.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Андреев В.Л. 1980. Классификационные построения в экологии и систематике. М.: Наука, 142 с.
  2. Андреев В.Л., Решетников Ю.С. 1978. Анализ фенотипической изменчивости географически удалённых популяций одного вида // Математические методы в экологии и географии. Владивосток: Изд-во ДВНЦ АН СССР. С. 98–110.
  3. Борисовец Е.Э., Дгебуадзе Ю.Ю., Ермохин В.Я. 1987. Использование математических методов для определения форм алтайских османов – Oreoleuciscus (Pisces, Cyprinidae) // Зоол. журн. Т. 66. № 12. С. 1850–1863.
  4. Дгебуадзе Ю.Ю. 1982. Механизмы формообразования и систематика рыб рода Oreoleuciscus (Cyprinidae, Pisces) // Зоологические исследования в МНР. М.: Наука. С. 81–92.
  5. Дгебуадзе Ю.Ю. 2001. Экологические закономерности изменчивости роста рыб. М.: Наука, 276 c.
  6. Дгебуадзе Ю.Ю., Мина М.В., Мироновский А.Н. 2008. К оценке фенетических отношений алтайских османов (Oreoleuciscus (Cyprinidae) из трех озёр Монголии по признакам черепа // Вопр. ихтиологии. Т. 48. Вып. 3. С. 315–323.
  7. Дгебуадзе Ю.Ю., Мироновский А.Н., Мендсайхан Б., Слынько Ю.В. 2017. Первый случай морфологической дифференциации алтайского османа Потанина Oreoleuciscus potanini (Cyprinidae, Actinopterygii) в реке // Докл. АН. Т. 473. № 2. C. 250–253. https://doi.org/10.7868/S0869565217080266
  8. Дгебуадзе Ю.Ю., Мироновский А.Н., Мэндсайхан Б., Слынько Ю.В. 2020. Быстрая морфологическая диверсификация карповой рыбы Oreoleuciscus potanini (Cyprinidae) при образовании водохранилища на реке семиаридной зоны // Там же. Т. 490. № 1. C. 85–89. https://doi.org/10.31857/S2686738920010060
  9. Мина М.В., Мироновский А.Н. 2022. Сравнительный анализ структуры различий между некоторыми морфотипами крупных африканских усачей рода Barbus (Labeobarbus auctorum) из оз. Тана, Эфиопия // Вопр. ихтиологии. Т. 62. № 3. С. 272–280. https://doi.org/10.31857/S0042875222030134
  10. Мина М.В., Мироновский А.Н., Дгебуадзе Ю.Ю. 2016. Полиморфизм по пропорциям черепа у крупных африканских усачей Barbus intermedius sensu Banister, 1973 (Cyprinidae) из озёр Аваса и Лангано (Рифтовая долина, Эфиопия) // Там же. Т. 56. № 4. С. 403–409. https://doi.org/10.7868/S0042875216040081
  11. Мироновский А.Н. 2020. Крупные африканские усачи: векторы диверсификации особей генерализованной формы как основа морфологического разнообразия комплекса Barbus intermedius в оз. Тана, Эфиопия // Там же. Т. 60. № 3. С. 283–294. https://doi.org/10.31857/S0042875220030121
  12. Мироновский А.Н. 2021. Вектор разделения пищевых ресурсов в изменчивости особей генерализованной формы крупных африканских усачей комплекса Barbus (= Labeobarbus) intermedius в озёрах Тана, Лангано и Аваса, Эфиопия // Там же. Т. 61. № 4. С. 455–463. https://doi.org/10.31857/S0042875221040135
  13. Мироновский А.Н., Дгебуадзе Ю.Ю., Мэндсайхан Б., Слынько Ю.В. 2019. Морфологическая дифференциация алтайского османа Oreoleuciscus humilis (Cyprinidae) в реке Туин, Долина Озёр, Монголия. // Там же. Т. 59. № 1. С. 105–109. https://doi.org/10.1134/S0042875219010077
  14. Толмачева Ю.П., Шматкова А.В., Кузлякова В.В. 2017. Визуализация и тестирование движения костей челюстного аппарата рыб на основе обобщенных структурных модулей // Матем. биология и биоинформатика. Т. 12. № 1. С. 73–82. https://doi.org/10.17537/2017.12.73
  15. Admassu D., Dadebo E. 1997. Diet composition, length-weight relationship and condition factor of Barbus species Rüppell, 1836 (Pisces: Cyprinidae) in Lake Awassa, Ethiopia // SINET: Ethiop. J. Sci. V. 20. № 1. Р. 13–30. https://doi.org/10.4314/sinet.v20i1.18089
  16. Desta Z., Borgstrøm R., Rosseland B.O., Gebre-Mariam Z. 2006. Major difference in mercury concentrations of the African big barb, Barbus intermedius (R.) due to shifts in trophic position // Ecol. Freshw. Fish. V. 15. № 4. P. 532–543. https://doi.org/10.1111/j.1600-0633.2006.00193.x
  17. Dgebuadze Yu.Yu. 1995. The land/inland-water ecotones and fish population of Lake Valley (West Mongolia) // Hydrobiologia. V. 303. № 1–3. P. 235–245. https://doi.org/10.1007/BF00034061
  18. Kornfield I., Carpenter K.E. 1984. Cyprinids of Lake Lanao, Philippines: taxonomic validity, evolutionary rates and speciation scenario // Evolution of fish species flocks. Orono: Univ. Maine Press. P. 69–84.
  19. Mina M.V., Mironovsky A.N., Dgebuadze Yu.Yu. 1996a. Lake Tana large barbs: phenetics, growth and diversification // J. Fish Biol. V. 48. № 3. P. 383–404. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1996.tb01435.x
  20. Mina M.V., Mironovsky A.N., Dgebuadze Yu.Yu. 1996b. Morphometry of barbel of Lake Tana, Ethiopia: multivariate ontogenetic channels // Folia Zool. V. 45. Suppl. 1. P. 109–116.
  21. Mina M.V., Mironovsky A.N., Golani D. 2001. Consequences and modes of morphological diversification of East African and Eurasian barbins (genera Barbus, Varicorhinus and Capoeta) with particular reference to Barbus intermedius complex// Environ. Biol. Fish. V. 61. № 3. P. 241–252. https://doi.org/10.1023/A:1010952108081
  22. Mina M.V., Shkil F.N., Dzerzhinskii K.F. et al. 2012. Morphological diversity and age dependent transformations in progeny of the large barbs (Barbus intermedius complex sensu Banister) of several morphotypes from Lake Tana (Ethiopia). Results of a long-time experiment // J. Ichthyol. V. 52. № 11. P. 821–837. https://doi.org/10.1134/S0032945212110070
  23. Mina M.V., Golubtsov A.S., Tefera F. et al. 2017. Studies of large and small barbs (genus Barbus sensu lato; Cyprinidae; Pisces) carried out by freshwater biology group of joint Ethio-Russian biological expedition (JERBE) // Ethiop. J. Biol. Sci. V. 16 (Suppl.). P. 21–44.
  24. Myers G.S. 1960. The endemic fish fauna of Lake Lanao and the evolution of higher taxonomic categories // Evolution. V. 14. № 3. P. 323–333. https://doi.org/10.2307/2405975
  25. Nagelkerke L.A.J., Sibbing F.A., van den Boogaart J.G.M. et al. 1994. The barbs (Barbus spp.) of Lake Tana: a forgotten species flock? // Environ. Biol. Fish. V. 39. № 1. P. 1–22. https://doi.org/10.1007/BF00004751
  26. Rohlf F.J. 1998. NTSYS-pc: numerical taxonomy and multivariate analysis system. Version 2.0. N.Y.: Exeter software, 31 p.
  27. Sibbing F.A., Nagelkerke L.A.J. 2001. Resource partitioning by Lake Tana barbs predicted from fish morphometrics and prey characteristics // Rev. Fish Biol. Fish. V. 10. № 4. P. 393–437. https://doi.org/10.1023/A:1012270422092
  28. Sibbing F.A., Nagelkerke L.A.J., Stet R.J.M., Osse J.W.M. 1998. Speciation of endemic Lake Tana barbs (Cyprinidae, Ethiopia) driven by trophic resource partitioning; a molecular and ecomorphological approach // Aquat. Ecol. V. 32. № 3. P. 217–227. https://doi.org/10.1023/A:1009920522235
  29. Waddington C.H. 1953. Genetic assimilation of an acquired character // Evolution. V. 7. № 2. P. 118–126. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1953.tb00070.x
  30. Waddington C.H. 1961. Genetic assimilation // Adv. Genet. V. 10. P. 257–293. https://doi.org/10.1016/S0065-2660(08)60119-4

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема промеров черепа усачей комплекса Barbus intermedius. Параметры осевого черепа: BL – базальная длина черепа; HS1, HS2 – высота черепа на уровне соответственно изгиба parasphenoideum и заднего края parasphenoideum; B1, B2, B3 – расстояние между внешними краями соответственно frontalia, pterotica и sphenotica; B4 – ширина черепа на уровне соединения frontale и pteroticum. Параметры висцерального черепа: Hm – высота hyomandibulare, Pop – длина praeoperculum, Op – высота передней части operculum; Iop, Pmx, Mx, De – длина соответственно interoperculum, praemaxillare, maxillare и dentale.

Скачать (320KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Особенности изменчивости особей генерализованной формы усачей комплекса Barbus intermedius в размерных группах (SL) 10–15 и 15–35 см: а – сравнение собственных векторов (СВ1), rS = 0.06, p = 0.86; б – дендрограмма сходства признаков в группе особей SL 15–35 см. Параметры челюстной дуги (●): Pmx, Mx, De; жаберной крышки (▲): Pop, Op, Iop; нейрокраниума (○): B1, B2, B3, B4, HS1, HS2; гиоидной дуги (□): Hm. Ост. обозначения см. на рис. 1. Здесь и на рис. 3, 4: параметры обозначены символами и надписями строго в той мере, в какой это необходимо для понимания изложения.

Скачать (277KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение собственных векторов (СВ) дисперсии особей генерализованной формы усачей комплекса Barbus intermedius из оз. Лангано и Аваса: а – СВ1 и СВ1, rS = 0.47, p > 0.05; б – СВ2 и СВ2, rS = 0.75, p < 0.005. Здесь и на рис. 4: символьные обозначения нагрузок параметров идентичны обозначениям параметров на рис. 2, ост. обозначения см. на рис. 1.

Скачать (325KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение собственных векторов (СВ) дисперсии особей генерализованных форм усачей комплекса Barbus intermedius оз. Тана и алтайского османа Oreoleuciscus humilis водной системы р. Туин и оз. Орог: а – засушливый период, СВ1 оз. Тана и СВ2 р. Туин, rS = 0.83, p < 0.001; б – влажный период, СВ1 оз. Тана и СВ1 оз. Орог, rS = 0.85, p < 0.0001.

Скачать (338KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Результаты анализа изменчивости рассматриваемых признаков особей генерализованной формы алтайского османа Oreoleuciscus humilis водной системы р. Туин и оз. Орог методом главных компонент (ГК). Особи: (●), (△) – формы из р. Туин соответственно Т1 и Т2; (○) – карликовой формы из оз. Орог (по: Мироновский и др., 2019, с изменениями).

Скачать (184KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Представители рыбоядных форм усачей комплекса Barbus intermedius оз. Тана и алтайского османа Oreoleuciscus humilis оз. Орог: а – морфотип bigmouth small-eye (название по: Nagelkerke et al., 1994), б – озёрная форма османа. Масштаб (линейка общая): 10 см.

Скачать (928KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024