Título del Proyecto

Plasticidad y adaptación de los rasgos de alimentación en peces de arrecifes separados por el Istmo de Panamá

Nombre del mentor

Dr. Matthieu Leray, STRI Staff,
leraym@si.edu, leray.upmc@gmail.com
Co-mentor: Natasha Hinojosa, STRI Fellow,
nahinojo@ucsc.edu

Lugar de la pasantía

Laboratorio Naos

Resumen y objetivos del proyecto

Los peces de arrecife ocupan muchos nichos tróficos con diversas morfologías de alimentación que contribuyen a mantener la estabilidad y resiliencia de los ecosistemas de arrecifes de coral. A pesar de sus roles funcionales críticos, la forma en que los peces de arrecife hacen frente a los cambios ambientales sigue siendo poca conocida. Investigaciones recientes sugieren que los peces de arrecifes de coral pueden ajustar su dieta a corto plazo en respuesta a los cambios en la disponibilidad de presas (es decir, la flexibilidad de la dieta). Los estudios en peces de agua dulce (cíclidos) mostraron que la plasticidad fenotípica adaptativa rápida (inducida por la dieta) permite que los organismos se adapten rápidamente a los cambios en las condiciones ambientales locales. Sin embargo, sabemos poco sobre cómo se desarrollan estos mecanismos evolutivos en los peces de arrecife en diferentes grupos tróficos y en todas las etapas de la vida.

Este proyecto aprovecha la historia geológica única del istmo panameño y su costa pacífica oceanográficamente dinámica como un experimento natural para estudiar la plasticidad y la adaptación de los rasgos de alimentación de peces individuales con ancestros compartidos. Los peces de arrecife de coral actuales con ancestros compartidos (es decir, especies hermanas y clados hermanos) han estado separados físicamente por el istmo de Panamá durante al menos 2,8 millones de años. Han seguido trayectorias evolutivas separadas en su respectivo rango de hábitat con las distintas condiciones ambientales del productivo Pacífico Oriental Tropical (POT) y el Caribe oligotrófico. En el POT, los peces del Golfo de Panamá experimentan algunas de las fluctuaciones anuales más drásticas de temperatura, pH, oxígeno, salinidad y nutrientes, debido a la intensa surgencia estacional. Por el contrario, los peces en el cercano Golfo de Chiriquí del POT experimentan un afloramiento débil o nulo debido a que los vientos alisios están bloqueados en gran medida por la cordillera de la Cordillera Central.

Nuestros objetivos son:

- Caracterizar la dinámica de las interacciones consumidor-recurso en los arrecifes coralinos del POT y Caribe de Panamá.

- Explorar los roles del aislamiento biogeográfico y el cambio ambiental en la plasticidad y adaptación de los rasgos de alimentación en peces de arrecifes de coral

- Determinar patrones convergentes de cambio morfológico entre ambas comunidades de peces arrecifales a lo largo del Istmo

Abordamos estos objetivos mediante la realización de muestreos estacionales en regiones y océanos para comparar las respuestas en la longitud del intestino, la dieta, la asimilación de nutrientes y las modificaciones morfológicas en la mandíbula. Analizaremos la morfología de la mandíbula oral a través de un proceso de limpieza y tinción denominado "diafanización" para observar la colocación del hueso de la mandíbula in situ. También estamos utilizando isótopos estables a granel y análisis de contenido estomacal visual para confirmar los cambios en la dieta y la asimilación de la dieta.

Esta investigación finalmente arrojará luz sobre cómo la exposición a diferentes condiciones ambientales puede influir en la forma en que los peces de arrecife responden a los cambios en curso. También resaltará la importancia de estudiar la adaptación de rasgos de organismos en áreas geográficas con altos niveles de variabilidad ambiental.

Si desea trabajar en este proyecto, alentamos a los solicitantes a contactarnos y programar una reunión con nosotros. Antes de nuestra reunión, por favor comparta con nosotros su CV.

Objetivos de la tutoría

Los pasantes tendrán la oportunidad de adquirir experiencia realizando trabajo de campo, laboratorio y análisis de datos. Los componentes de campo incluyen: 1) preparación para viajes de campo, 2) recolección de muestras y 3) preservación de varios tipos de muestras. Los componentes del laboratorio incluyen: 1) varios tipos de disecciones, 2) contenido estomacal y análisis de isótopos estables, 3) fotografía de morfología y mediciones digitales, 4) preparación de especímenes para diafanización, 5) ilustraciones científicas. Los pasantes también participarán en la entrada de datos y análisis estadísticos.

Los pasantes también tendrán la oportunidad de mejorar sus habilidades de lectura y escritura científica. Aprenderán conceptos fundamentales en el campo, aprenderán el proceso científico y practicarán la comunicación científica.

Lista de lecturas sugeridas

Wainwright, P. C., Bellwood, D. R., & Sale, P. F. (2002). Ecomorphology of Feeding in Coral reef fishes. Coral reef fishes: dynamics and diversity in a complex ecosystem, 33-55.

Zandonà, E., Auer, S. K., Kilham, S. S., & Reznick, D. N. (2015). Contrasting population and diet influences on gut length of an omnivorous tropical fish, the Trinidadian guppy (Poecilia reticulata). PLoS One, 10(9), e0136079.

Westneat, M. W. (2005). Skull biomechanics and suction feeding in fishes. Fish physiology, 23, 29-75.

Baliga, V. B., & Mehta, R. S. (2014). Scaling patterns inform ontogenetic transitions away from cleaning in Thalassoma wrasses. Journal of Experimental Biology, 217(20), 3597-3606.

Boecklen, W. J., Yarnes, C. T., Cook, B. A., & James, A. C. (2011). On the use of stable isotopes in trophic ecology. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics, 42(1), 411-440.

Muschick, M., Barluenga, M., Salzburger, W., & Meyer, A. (2011). Adaptive phenotypic plasticity in the Midas cichlid fish pharyngeal jaw and its relevance in adaptive radiation. BMC Evolutionary Biology, 11(1), 1-12.