Historical Transformation of Functional Design: Evolutionary Morphology of Feeding Mechanisms in Loricarioid Catfishes

Schaefer, Scott A.; Lauder, George V.

doi:10.2307/2413111

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“…A number of evolutionary innovations are thought to weaken functional integration among structures. These include the emergence of redundant function in non-overlapping sets of structures 15,16 , structural duplication [17][18][19][20] , mechanical decoupling 18,19,21 and, similar to what we describe here, behavioural transition (also referred to as functional transition), which is a shift in one or more of the functions executed to meet a biological demand. Each of these innovations can break up ancestral functional relationships among structures and permit new trait combinations to arise without disrupting the ability to meet a biological demand.…”

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confidence: 66%

Biting disrupts integration to spur skull evolution in eels

et al. 2014

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The demand that anatomical structures work together to perform biological functions is thought to impose strong limits on morphological evolution. Breakthroughs in diversification can occur, however, when functional integration among structures is relaxed. Although such transitions are expected to generate variation in morphological diversification across the tree of life, empirical tests of this hypothesis are rare. Here we show that transitions between suction-based and biting modes of prey capture, which require different degrees of coordination among skull components, are associated with shifts in the pattern of skull diversification in eels (Anguilliformes). Biting eels have experienced greater independence of the jaws, hyoid and operculum during evolution and exhibit more varied morphologies than closely related suction feeders, and this pattern reflects the weakened functional integration among skull components required for biting. Our results suggest that behavioural transitions can change the evolutionary potential of the vertebrate skeleton by altering functional relationships among structures.

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confidence: 66%

Biting disrupts integration to spur skull evolution in eels

et al. 2014

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“…Although our goal was not to note which ecomorphological attributes had a higher phylogenetic signal than others, some structures related to food acquisition and habitat use seem to be phylogenetically conserved at the level of basal taxa (e.g., Loricarioidea, Characiformes). For example, the gain or loss of certain plesiomorphic structures (e.g., muscle "C", cartilaginous plugs, retractor palatini allowed two main functional specializations in current species of Loricariidae: algae scraping and the ability to attach to the substrate by using the oral sucker (Schaefer & Lauder, 1986). Similarly, characteristics related to swimming and feeding habits in Neotropical Characiformes (e.g., dorsal fin ratio, habitat preference, length of the digestive tract, tooth type) and differences in body form also exhibited a significant phylogenetic signal (Guisande et al, 2012).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Phylogenetic signal and major ecological shifts in the ecomorphological structure of stream fish in two river basins in Brazil

2015

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We tested the contribution of the phylogenetic and specific components to the ecomorphological structure of stream fish from the upper Paraguai River and upper São Francisco River basins, and identified nodes in the phylogenetic tree at which major ecological shifts occurred. Fish were sampled between June and October of 2008 in 12 streams (six in each basin). In total, 22 species from the upper Paraguai River basin and 12 from the upper São Francisco River were analyzed. The ecomorphological patterns exhibited phylogenetic signal, indicating that the ecomorphological similarity among species is associated with the degree of relatedness. A strong habitat template is most likely to be the primary cause for a high phylogenetic signal. A significant contribution from the specific component was also detected, supporting the idea that the phylogenetic signal occurs in some clades for some traits, but not in others. The major ecological shifts were observed in the basal nodes, suggesting that ecological niche differences appear to accumulate early in the evolutionary history of major clades. This finding reinforces the role of key traits in the diversification of Neotropical fishes. Ecological shifts in recent groups could be related to morphological modifications associated with habitat use.Examinamos a contribuição dos componentes filogenético e específico para a estrutura ecomorfológica de peixes de riacho das bacias do alto rio Paraguai e do alto rio São Francisco, e identificamos os nós na árvore filogenética onde ocorreram as maiores mudanças ecológicas. Os peixes foram amostrados entre junho e outubro de 2008 em 12 riachos (seis em cada bacia). No total, 22 espécies do alto rio Paraguai foram analisadas e 12 do alto rio São Francisco. O padrão ecomorfológico exibiu sinal filogenético, indicando que a similaridade ecomorfológica entre as espécies está associada com o grau de parentesco. Um forte 'habitat template' é provavelmente a maior causa para o forte sinal filogenético. Foi detectada uma significativa contribuição do componente específico, apoiando a ideia de que o sinal filogenético ocorre em alguns clados para alguns traços, mas não em outros. As maiores mudanças ecológicas foram observadas nos nós basais sugerindo que as diferenças do nicho ecológico em peixes de riacho parecem acumular-se cedo na história evolutiva dos clados e reforça o papel de traços fundamentais na diversificação de peixes Neotropicais. Mudanças ecológicas em grupos recentes podem estar relacionadas com uma modificação morfológica associada ao uso do habitat. Keywords IntroductionPhenotypic traits provide useful information about the relationship between an organism and its environment (Ricklefs & Miles, 1994). Ecomorphology involves the adaptive nature of a phenotype, in the sense that particular phenotypes maximize fitness in particular environments (Ricklefs & Miles, 1994). Because morphology integrates ecological relationships over large temporal and spatial scales, ecomorphology assumes that such generalized patterns of corre...

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“…Apesar de odontódeos serem estruturas características dos Loricarioidei (Baskin, 1972) ou Loricarioidea (Schaefer & Lauder, 1986), o desenvolvimento adicional destas estruturas em machos sexualmente maduros só foi observado em Loricariidae e alguns gêneros de Callichthyidae. Em Hoplosternum e Callichthys, os odontódeos encontrados no espinho da nadadeira peitoral se desenvolvem notavelmente na época de reprodução (Ferraris, 1991).…”

Section: Dimorfismo Sexual Em Siluriformes Da Amazôniaunclassified

Dimorfismo sexual em Siluriformes e Gymnotiformes (Ostariophysi) da Amazônia

Py‐Daniel

Fernandes

2005

Acta Amaz.

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RESUMONo presente trabalho é feito um levantamento dos casos de dimorfismo sexual em Siluriformes e Gymnotiformes. Este levantamento se restringe às formas Neotropicais, com ênfase mais especificamente, às da Amazônia. Peixes dessa região possuem uma grande diversidade, ainda que os limites intraespecíficos não estejam bem definidos. Embora preliminar, o mapeamento de características dimórficas em um cladograma referente a família Loricariidae (Siluriformes) auxilia na demonstração de que padrões de dimorfismo sexual são consistentes com hipóteses de monofiletismo. Em Apteronotidae (Gymnotiformes), com base no mapeamento dos caracteres tamanho e forma do focinho e presença de dentes diferenciada em árvores filogenéticas, podemos inferir que esses caracteres originaram-se como eventos independentes em vários táxons. Recentemente, em Gymnotiformes, foram detectados casos de erros taxonômicos atribuídos a diferenças extremas entre machos e fêmeas. PALAVRAS-CHAVEdimorfismo sexual, Siluriformes, Gymnotiformes, evolução, bagre, peixes elétrico Sexual dimorfism in Amazonian Siluriformes and Gymnotiformes (Ostariophysi INTRODUÇÃOÉ comum em estudos taxonômicos de peixes uma preocupação com a variabilidade morfológica entre as espécies, ficando muitas vezes negligenciada a variabilidade intraespecífica. Quando se inicia um processo de separação de espécies e de determinação de um táxon é fundamental que se identifique a presença (ou não) de dimorfismo sexual antes que decisões taxonômicas sejam tomadas (Darwin, 1871;Andersson, 1994). Isto porque em algumas espécies a característica sexual dimórfica pode ser tão marcante que venha a ser confundida com diferenças entre espécies (Cameron, 1992). Assim, atento ao fenômeno dimorfismo sexual, evita-se que indivíduos de uma mesma espécie, mas de sexos diferentes, sejam identificados como espécies distintas.De uma maneira geral, dimorfismo sexual é toda diferença entre sexos de uma espécie, que não seja as dos órgãos diretamente envolvidos no processo reprodutivo (gônadas e órgãos copulatórios). As variações entre sexos foram definidas por Darwin (1871) como os traços anatômicos ou morfométricos que funcionam na busca por parceiros na época do acasalamento. Darwin (1871) apontou três tipos de características que distinguem machos de fêmeas: primárias,

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Historical Transformation of Functional Design: Evolutionary Morphology of Feeding Mechanisms in Loricarioid Catfishes

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Biting disrupts integration to spur skull evolution in eels

Biting disrupts integration to spur skull evolution in eels

Phylogenetic signal and major ecological shifts in the ecomorphological structure of stream fish in two river basins in Brazil

Dimorfismo sexual em Siluriformes e Gymnotiformes (Ostariophysi) da Amazônia

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