| Summary: | This thesis integrates physiological and evolutionary ecology to quantify effects of hypoxia (low oxygen) on the energetic and life-history traits of the mouth brooding African cichlid, Pseudocrenilabrus multicolor. A field survey of 10 populations in Uganda indicated that dissolved oxygen (DO) is a strong predictor of interdemic variation in life-history traits. Females from low-DO sites were characterized by smaller size at maturity, and more, smaller-sized offspring than females from high DO, supporting body-size surface area predictions under hypoxia. In lab rearing and acclimation experiments, embryos and juveniles held under hypoxia and normoxia did not differ in size or survival, suggesting genetic and/or maternal effects while the young are in the mouth. Once released, juvenile growth was slower under hypoxia. In adult P. multicolor, there was evidence for effects of long-term exposure to chronic hypoxia on energetics and mouth brooding. Critical oxygen tension, an index of hypoxia tolerance, was lower in fish reared under hypoxia and similarly plastic across populations. Estimates of resting routine metabolic rate and marginal metabolic scope in the same fish indicated both plastic and genetic components of metabolic response to hypoxia. Both acclimation and rearing studies demonstrated that mouth brooding is energetically expensive and more so under hypoxia. Standard metabolic rates were ~48% higher in brooding females compared to post-brooding females regardless of DO acclimation. However, the length of the brooding period (time in the mouth) was shorter and development faster for young brooded under hypoxia, a potential strategy for dealing with the expense of offspring care under hypoxia. An implicit optimality model created to predict optimal body size in response to the combined influences of oxygen and predator pressure supported our empirical findings for smaller body size under hypoxia. An integration of this work suggests that DO pl === L'hypoxie (un faible taux d'oxygène dissout dans l'eau - OD) constitue un stress environnemental de plus en plus présent auquel font face plusieurs organismes aquatiques à l'échelle planétaire. Cette thèse intègre à la fois l'écologie physiologique et évolutive afin de quantifier les effets de l'hypoxie sur les traits énergétiques et d'histoire de vie d'un cichlidé africain, Pseudocrenilabrus multicolor, une espèce avec un haut taux de plasticité phénotypique pratiquant la couvaison buccale. Un inventaire de terrain a révélé que l'OD est un bon indicateur de variation « inter-groupe » (interdemic) des traits de vie. Les femelles P. multicolor provenant de sites où le taux d'OD est faible se caractérisent par une plus petite taille à maturité, ainsi que par des portées plus abondantes mais constituées d'une progéniture de plus petite taille que les femelles provenant de sites à haute teneur en OD. Ceci supporte la prédiction, basée sur les principes physiologiques, que l'hypoxie engendre une taille plus petite. Lors d'élevages en laboratoire et d'expériences d'acclimatation, la taille et la survie des embryons et des juvéniles maintenus sous des conditions d'hypoxie et sous des concentrations normales en OD ne différaient pas. Ces résultats suggèrent que ces traits pourraient être influencés par la génétique et/ou par des effets maternels. Une fois les juvéniles relâchés par la mère, la croissance était plus lente sous un contexte d'hypoxie. Chez les individus adultes de P. multicolor, nous avons observé des preuves des effets de l'exposition à long-terme à l'hypoxie sur les flux et la distribution d'énergie, ainsi que sur la couvaison buccale. La tension critique en oxygène, un indice de tolérance à l'hypoxie, était plus basse chez les poissons élevés dans des conditions d'hypoxie, mais la plasticité y étant associée était semblable entre les populations. Les estimations du taux métabolique de l
|
|---|
