Landscape biogeography and population structuring of a facultatively amphidromous galaxiid fish, Galaxias brevipinnis

Augspurger J.M., Jarvis M.G., Wallis G.P., King T.M., Ingram T., Hicks A.S., Closs G.P.

Date de parution: octobre 2023
Volume: 47
Number: 4
Pagination: 417-430
doi: https://doi.org/10.26028/cybium/2023-033
Notes:

Corresponding author: Gerard P. Closs, gerry.closs@otago.ac.nz

How to cite: Augspurger, J. M., Jarvis, M. G., Wallis, G. P., King, T. M., Ingram, T., Hicks, A. S., & Closs, G. P. (2023). Landscape biogeography and population structuring of a facultatively amphidromous galaxiid fish, Galaxias brevipinnis. Cybium, 47(4): 417-430. https://doi.org/10.26028/CYBIUM/2023-033

Résumé

Processes responsible for population structuring across spatial and temporal scales represent key components in understanding speciation and evolution. We use a hierarchical approach to investigate the degree and mechanisms of structuring in landlocked and diadromous populations of the facultatively amphidromous fish Galaxias brevipinnis (kōaro) across various temporal and spatial scales in southern New Zealand. To determine long-term structuring of kōaro, populations in multiple lakes and coastal sites were compared genetically. Short-term population structuring was assessed using otolith microchemistry for a subset of sites, and behavioural mechanisms driving population structuring were assessed via larval distributions. Genetic data show that lakes foster divergence of lake-developing kōaro populations from each other and from coastal stream populations, but there is relatively little structuring within coast or lake populations. Otolith analyses, however, indicate that on a shorter timescale, most kōaro larvae do not disperse widely, i.e. recruitment is local. Thus, lake and coastal populations show a distinct meta-population structure based on catchment, in contrast to the prevailing assumption of widespread dispersal, with implications for management. Most kōaro larvae were distributed in river plumes, suggesting that a simple larval behavioural mechanism, e.g. positive rheotaxis, may result in larval retention within catchments and lakes. Larvae not retained in plumes create opportunities for genetic exchange within-lake or among coastal sites. Genetic divergence of lake populations of kōaro, resulting from both intrinsic behavior and extrinsic landscape, provides insight into the potential of G. brevipinnis to diversify and speciate when landscape and circumstances align, with implications for the management of this and other facultatively amphidromous species.

Mots-clés: Diadromy - Gene flow - Genetic structure - Population dynamics - Population genetics - Speciation
Résumé en français

Biogéographie du paysage et structuration des populations d’un poisson galaxiide amphidrome facultatif, Galaxias brevipinnis

Les processus responsables de la structuration des populations à travers les échelles spatiales et temporelles représentent des éléments clés dans la compréhension de la spéciation et de l’évolution. Nous utilisons une approche hiérarchique pour étudier le degré et les mécanismes de structuration des populations enclavées et diadromes du poisson facultativement amphidrome Galaxias brevipinnis (kōaro) à différentes échelles temporelles et spatiales dans le sud de la Nouvelle-Zélande. Pour déterminer la structuration à long terme de kōaro, les populations de plusieurs lacs et sites côtiers ont été comparées génétiquement. La structuration à court terme de la population de G. brevipinnis a été évaluée à l’aide de la microchimie des otolithes pour un sous-ensemble de sites, et les mécanismes comportementaux à l’origine de la structuration de la population ont été évalués par le biais de la distribution larvaire. Les données génétiques montrent que les lacs favorisent la divergence des populations de kōaro les unes par rapport aux autres et par rapport aux populations des cours d’eau côtiers, alors qu’il y a relativement peu de structuration au sein des populations côtières ou lacustres. Cependant, les analyses d’otolithes indiquent que, sur une échelle de temps plus courte, la plupart des larves de kōaro ne se dispersent pas largement, c’est-à-dire que le recrutement est local. Ainsi, les populations lacustres et côtières de kōaro présentent une structure de métapopulation distincte basée sur le bassin versant, contrairement à l’hypothèse dominante d’une dispersion étendue, avec des implications pour la gestion. La plupart des larves de kōaro étaient réparties dans les panaches des rivières, ce qui suggère qu’un mécanisme comportemental larvaire simple, par exemple la rhéotaxie positive, peut entraîner une rétention des larves dans les bassins versants et les lacs. Cependant, toutes les larves n’étaient pas retenues dans les panaches, créant ainsi des opportunités d’échange génétique au sein des lacs ou entre les sites côtiers. La divergence génétique des populations lacustres de kōaro, en raison du paysage et du comportement, donne un aperçu du potentiel de kōaro à se diversifier et à se spécialiser, lorsque le paysage et les circonstances s’alignent, et a également des implications pour la gestion de cette espèce et d’autres espèces facultativement amphidromes.

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