Parasite Biogeography: a Review of the Origins and Ideas with Specific Examples from Holarctic Fishes
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PARASITE BIOGEOGRAPHY : A REVIEW OF THE ORIGINS AND IDEAS WITH SPECIFIC EXAMPLES FROM HOLARCTIC FISHES J Carney, T Dick To cite this version: J Carney, T Dick. PARASITE BIOGEOGRAPHY : A REVIEW OF THE ORIGINS AND IDEAS WITH SPECIFIC EXAMPLES FROM HOLARCTIC FISHES. Vie et Milieu / Life & Environment, Observatoire Océanologique - Laboratoire Arago, 2000, pp.221-243. hal-03186918 HAL Id: hal-03186918 https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03186918 Submitted on 31 Mar 2021 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. VIE ET MILIEU, 2000, 50 (4) : 221-243 PARASITE BIOGEOGR APH Y : A REVIEW OF THE ORIGINS AND IDEAS WITH SPECIFIC EXAMPLES FROM HOLARCTIC FISHES J.P. CARNEY, T.A. DICK Department of Zoology, University of Manitoba, Winnipeg Manitoba, Canada, R2T 2N2 E-Mail: tadick@cc. UManitoba. CA HOST-PARASITE BIOGEOGRAPHY ABSTRACT. - The origins and major ideas underpinning parasite biogeography HOLARCTIC started in western Europe and North America with von Ihering who used parasites HISTORICAL ECOLOGY to study host distributions. A similar approach was used by Metcalf, Johnston, Har- FISH PARASITES rison and Manter whereas Dogiel and coworkers used parasites of fish to recognize différent biogeographic zones. More recently, Brooks advanced the field by intro- ducing phylogenetic systematics as a method to investigate parasite biogeography and historical ecology. Although infrequently combined to date, two complementa- ry approaches to parasite biogeography are historical and ecological. Historical bio- geography considers questions relating to the origins of parasite distributions and host associations while ecological biogeography is concerned with contemporary factors that contribute to présent distributions and abundances. Data from Holarctic fishes are used to outline ideas relevant to parasite ecological biogeography at the scale of continental distributions. Thèse data support the hypothesis that most of the parasites have continental distributions even though the hosts have interconti- nental distributions. While hosts contribute to the distribution of parasites, many parasites of Holarctic fishes show stronger affinities to geography than to the host. This suggests that parasite distributions, although ultimately dépendant on a host, are influenced by factors in addition to host factors. Strict host-specificity does not confirm coevolutionary roots for predictable host-parasite associations. However, predictable associations exist at higher taxonomic levels and thèse may or may not have coevolutionary origins. Widespread parasite distributions can be a consé- quence of having numerous hosts across taxa. Historical ecological associations and sympatric hosts sharing food items that transmit parasites, ensures homogeni- zation of the parasitofauna. Predictable associations at higher host taxonomic le- vels, combined with widespread Holarctic distributions at higher parasite taxonomic levels, suggests an ancient origin for many of thèse parasite species. Thèse observations are true for parasites of Holarctic fish species and may also be true for fish parasites in the north-south axis of the major continents. The combina- tion of widespread distribution of parasite species with numerous fish hosts, and endémie parasite species with restricted géographie and host associations, makes parasites fruitful models for comprehensive biogeographic studies. BIOGEOGRAPHIE DES PARASITES RÉSUMÉ. - les origines et notions fondamentales de la biogéographie des parasites ET DES HÔTES remontent aux travaux de von ihering qui se servit de parasites afin d'étudier la ré- HOLARCTIQUE partition des hôtes dans la partie ouest de l'Europe et en Amérique du Nord. Met- ÉCOLOGIE HISTORIQUE PARASITES DE POISSONS calf, Johnston, Harrison et Manter utilisèrent une approche similaire, tandis que Dogiel et ses collaborateurs se servirent de parasites de Poissons pour reconnaître les différentes zones biogéographiques. Plus récemment, des progrès dans le do- maine ont été réalisés par Brooks qui s'est servi de la systématique phylogénétique comme méthode d'étude de la biogéographie des parasites et de l'écologie histo- rique. Bien qu'étant rarement associées, l'histoire et l'écologie sont deux approches complémentaires de la biogéographie des parasites. La biogéographie historique tient compte des questions relatives aux origines des associations d'hôtes et de la répartition des parasites, tandis que la biogéographie écologique se rapporte aux facteurs contemporains qui contribuent aux répartitions et aux abondances présen- tes. Les données brutes sur les Poissons Holarctiques servent à mettre en valeur les idées pertinentes de la biogéographie écologique des parasites à l'échelle continen- tale de la distribution. Ces données confirment l'hypothèse selon laquelle la plupart des parasites se répartissent en fonction des continents même si les hôtes se répar- tissent sur plusieurs continents. Alors que les hôtes contribuent à la répartition des parasites, de nombreux parasites de Poissons Holartiques dépendent plus de la géo- 222 CARNEY Y, DICK TA graphie que de leurs hôtes. Cela sous-entend que même si la répartition des parasi- tes dépend finalement d'un hôte, les facteurs qui influencent cette répartition ne proviennent pas uniquement de cet hôte. La stricte spécificité des hôtes ne confirme pas les causes co-évolutives des associations prévisibles parasites-hôtes. Cepen- dant, on peut prévoir des associations à des niveaux de taxonomie plus élevés, que ces associations aient ou non des origines co-évolutives. Les répartitions très répan- dues de parasites peuvent être une des conséquences du nombre important d'hôtes parmi les nombreux groupes taxonomiques. Les associations écologiques à travers le temps et les hôtes découverts au même endroit et qui ont partagé la même nourri- ture transmettant les parasites, assurent une homogénéisation de l'ensemble des pa- rasites. A des niveaux taxonomiques plus élevés, des associations prévisibles d'hôtes combinées à la répartition Holarctique de parasites très répandue, suggèrent que la plupart de ces espèces de parasites ont eu une toute autre forme de vie dans le passé. Ces observations sont vraies en ce qui concerne les parasites de l'espèce des Poissons Holarctiques et il se peut qu'il en soit de même en ce qui concerne les parasites de Poissons de l'axe nord-sud des continents majeurs. Des espèces de pa- rasites à vaste répartition combinées avec de nombreux Poissons-hôtes, et des espè- ces endémiques de parasites confrontées à une géographie restreinte et des associations d'hôtes, font des parasites des modèles fructueux pour de vastes études biogéographiques. ecological and historical biogeographic approaches INTRODUCTION are not exclusive, only recently are there studies di- rectly reporting both (Choudhury & Dick in re- view, Carney & Dick in review). Biogeography is defined as the science that stud- ies géographie distribution and abundance of or- The purpose of this review is to summarize ganisais (Darlington 1957, Brown & Gibson 1983). briefly some of the significant historical contribu- Thèse studies may incorporate data from geology, tions of parasite biogeography, consider methods palaeontology, systematics, évolution, behaviour to investigate parasite biogeography, and outline and ecology. Unlike free-living organisms, parasite some current contributions from parasitology to the biogeography is not limited to explaining geo- study of historical biogeography and ecological graphical distribution and abundance patterns, as biogeography. Data from Holarctic fishes will be the distribution and abundance of parasites in their used as examples to illustrate ecological aspects. hosts also can be investigated. Such studies can Thèse data will show that, although parasites by range in scale from explaining différences in the définition require a host, their distributions show distribution and abundance of parasites in host in- géographie affinities ranging in scale from water- dividuals to how parasites distribute and associate sheds to continents that may not correspond ex- with host taxa. Host related attributes such as be- actly with host distribution. As a conséquence par- haviour, feeding, âge, size, immunological status asites are a good model to study biogeography. and host distributions, as well as abiotic factors that are frequently water related contribute to the distribution and abundance of parasites in hosts. CONCEPTS There are two gênerai and complementary ap- proaches to parasite biogeography: historical and ecological. Historical parasite biogeography is in- The effect of scale is important when studying terested in the evolutionary origins for parasite parasite distributions and abundance as parasites géographie distributions and host associations and and their communities occur hierarchically. This dépends on estimâtes for the phylogeny of the taxa, allows studies at the scale of the individual host both parasite and host. Thèse phylogenies form the (infrapopulation or infracommunity [Bush & basis