umu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Intra-cohort cannibalism and size bimodality: a balance between hatching synchrony and resource feedbacks
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Ecology and Environmental Sciences.
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Ecology and Environmental Sciences.
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Ecology and Environmental Sciences.
2010 (English)In: Oikos, ISSN 0030-1299, E-ISSN 1600-0706, Vol. 119, no 12, 2000-2011 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Cannibalistic interactions generally depend on the size relationship between cannibals and victims. In many populations, alarge enough size variation to allow for cannibalism may not only develop among age-cohorts but also within cohorts. Westudied the implications of variation in hatching period length and initial cohort size for the emergence of cannibalism andbimodal size distributions within animal cohorts using a physiologically structured population model. We found that thedevelopment of size bimodality was critically dependent on hatching period length, victim density and the presence of afeedback via shared resources. Cannibals only gained enough energy from cannibalism to accelerate in growth when victimdensity was high relative to cannibal density at the onset of cannibalism. Furthermore, we found that the opportunity forearly hatchers to initially feed on an unexploited resource increases the likelihood both for cannibalism to occur and sizebimodality to develop. Once cannibals accelerated in growth relative to victims size bimodality, reduced victim numbersand relaxed resource competition resulted. Th us, in addition to that cannibals profi ted from cannibalism through energyextraction, their potential victims also benefi ted as the resource recovered due to cannibal thinning. To ensure recruitmentsuccess, it can be critical that a few individuals can accelerate in growth and reach a size large enough to escape sizedependentpredation and winter starvation. Hence, within-cohort cannibalism may be a potentially important mechanismto explain recruitment variation especially for cannibalistic species in temperate climates with strong seasonality. However,the scope for size bimodality to develop as a result of cannibalism may be limited by low victim densities and size andfood-dependent growth rates.

Place, publisher, year, edition, pages
2010. Vol. 119, no 12, 2000-2011 p.
National Category
Ecology
Research subject
Animal Ecology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-25769DOI: 10.1111/j.1600-0706.2010.18454.xISI: 000284371000018OAI: oai:DiVA.org:umu-25769DiVA: diva2:233728
Available from: 2009-09-02 Created: 2009-09-02 Last updated: 2017-12-13Bibliographically approved
In thesis
1. Ontogenetic scaling and the development of within-cohort size structure
Open this publication in new window or tab >>Ontogenetic scaling and the development of within-cohort size structure
2009 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

It is increasingly recognized that individuals of the same species differ from each other and influence and respond to their environment in unique ways. This thesis deals with size variation among individuals that not only are of the same species but also of similar age. Such variation may develop even when individuals are born in the same environment, i.e. within a cohort. I have studied the sources and consequences of variation within and among cohorts from egg through early ontogeny using young-of-the-year (YOY) perch (Perca fluviatilis) as study organism.

In agreement with predictions based on model results only taking exploitative interactions among individuals into account, I found that the broader the initial size distributions were, the more did the degree of size variation among individuals decrease over time. Still, with initially small size variation among individuals, in several experiments also size divergence was observed. Furthermore, size variation among individuals increased more under high compared to at low densities. Increased size variation over time may be explained by size-dependent diet shifts allowing for initially larger individuals to make an early diet shift when the first resource becomes limiting. However, as size divergence also was observed in situations with only shared resources available, it can be concluded that diet shifts are not a prerequisite for size divergence in young animal cohorts. Hence, I also suggest that mechanisms not related to competition for limiting resources, such as genetic variation, stochasticity and behavioural traits must be taken into account, especially when initial size differences are small.

The importance of considering size variation among individuals within cohorts was demonstrated in a study of winter mortality in YOY perch cohorts. A large individual size in autumn was shown to increase overwinter survival within cohorts. However, late summer growth rather than average body size reached in autumn explained variation in overwinter survival between cohorts. Higher accumulation to lipid reserves and accordingly lower mortality over winter was observed in years with high growth rates late in the season. In another study I showed that apparent patterns of density-dependent growth can emerge among larval fish, but rather than a result of density-dependent resource limitation this was due to variation in size-selective predation pressure. Individuals in the right end of the size distributions grew in to a high predation pressure from cannibalistic perch when cannibal density was high, coinciding with high larval perch densities.

Finally, as substantial size variation among individuals can develop within cohorts, also intra-cohort cannibalism can occur. Using a physiologically structured population model it was shown that the development of size bimodality within cohorts as a result of intra-cohort cannibalism is critically dependent on long hatching periods, high victim densities and density-dependent feedbacks on shared resources.

Abstract [sv]

Det faktum att individer som tillhör samma art skiljer sig från varandra och påverkar och påverkas av sin omgivande miljö på ett unikt sätt tillskrivs allt större betydelse inom ekologin. Den här avhandlingen handlar framför allt om storleksvariation mellan individer som förutom att tillhöra samma art dessutom tillhör samma årsklass. Sådan storleksvariation kan till och med utvecklas mellan individer som föds och växer upp i samma miljö (inom en kohort). Jag har studerat orsaker bakom och konsekvenser av variation inom och mellan kohorter. Som studieorganism har jag använt mig av årsyngel av abborre (Perca fluviatilis).

I överensstämmelse med förutsägelser baserade på en modell som enbart tar hänsyn till konkurrens om en gemensam resurs visade det sig såväl i ett dammexperiment som i en naturlig sjö att ju bredare den initiala storleksfördelningen var desto mer minskade graden av variation i kroppsstorlek mellan individer över tid. Å andra sidan, när den initiala variationen var relativt liten observerades i flera oberoende experiment även storleksdivergens över tid mellan individer. Variationen i storlek ökade särskilt i miljöer med höga tätheter av konsumenter (abborrar). För att förstå de bakomliggande mekanismerna av sådana täthetseffekter måste man ta hänsyn till den återkoppling som sker mellan antalet konsumenter och mängden resurser. Ökad storleksvariation över tid skulle kunna förklaras med storleksberoende dietskiften som tillåter individer med en initial storleksfördel att genomgå ett tidigt dietskifte samtidigt som tillgången av den första resursen begränsar övriga individers tillväxt. Eftersom storleksdivergens även observerades i situationer där enbart en delad resurs var tillgänglig kan man dock dra slutsatsen att dietskiften inte är en förutsättning för storleksdivergens inom kohorter. Jag föreslår därför också att mekanismer som inte är relaterade till konkurrens om en begränsad resurs, såsom inneboende variation mellan individer och variation i beteendemönster bör beaktas för att förklara uppkomsten av storleksvariation, speciellt i de fall då den initiala variationen är liten.

De resultat som presenteras visar på betydelsen av att ta hänsyn till storleksvariation mellan individer. Storlek efter den första tillväxtsäsongen var viktig för att förklara vilka individer inom en kohort av årsyngel som överlever sin första vinter. För att förklara variation i vinteröverlevnad mellan kohorter (mellan år och sjöar) var däremot hög tillväxt sent på säsongen (oberoende av medelstorlek på hösten) avgörande. Högre ackumulering av fettreserver och lägre mortalitet inom kohorter av årsyngel under vintern observerades under år med hög tillväxt under den senare delen av tillväxtsäsongen. I en annan studie visade jag att mönster som tyder på täthetsberoende tillväxt kan uppkomma hos fiskyngel men att detta fenomen snarare än täthetsberoende resursbegränsning förklaras av variation i storleksberoende predationstryck. De större individerna inom kohorterna växte in i ett högt predationstryck från kannibalistiska abborrar när tätheten av kannibaler var hög, något som samkorrelerade med höga tätheter av yngel. Slutligen, då en hög grad av storleksvariation mellan individer kan utvecklas inom kohorter är även kannibalism mellan individer inom en kohort möjligt. Genom att använda mig av en så kallad fysiologiskt strukturerad populationsmodell kunde jag visa att divergerande tillväxtkurvor mellan kannibaler och deras byten (vilket resulterar i storleksbimodalitet) som ett resultat av kannibalism inom kohorter är beroende av den tid det tar för ynglen att kläcka ut, antalet bytesfiskar per kannibal samt den återkoppling som finns mellan konsumenterna och deras gemensamma resurs (djurplankton).

Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: Umeå universitet, 2009. 34 p.
Keyword
cannibalism, competition, density-dependence, resource feedbacks, hatching, growth, ontogenetic niche shifts, Perca fluviatilis, size variation, larval fish
National Category
Ecology
Research subject
Animal Ecology
Identifiers
urn:nbn:se:umu:diva-25774 (URN)978-91-7264-836-4 (ISBN)
Distributor:
Ekologi, miljö och geovetenskap, 901 87, Umeå
Public defence
2009-10-02, Stora hörsalen (KB3B1), KBC, Umeå universitet, Umeå, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2009-09-11 Created: 2009-09-02 Last updated: 2009-09-11Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Other links

Publisher's full text

Authority records BETA

Huss, MagnusPersson, Lennart

Search in DiVA

By author/editor
Huss, Magnusvan Kooten, TobiasPersson, Lennart
By organisation
Department of Ecology and Environmental Sciences
In the same journal
Oikos
Ecology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 116 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf