Behavioral, Morphological and Genetic Evidence Of
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ElEl ComplejoComplejo dede EspeciesEspecies dede lala MojarraMojarra ComúnComún enen DosDos LagunasLagunas CratéricasCratéricas NicaragüensesNicaragüenses TheThe MidasMidas CichlidCichlid SpeciesSpecies ComplexComplex inin TwoTwo NicaraguanNicaraguan CraterCrater LakesLakes Cuaderno N° 12 Colección Naturaleza Cuadernos de Investigación de la U.C.A. 12:19-47 (1 Julio 2002) Cuadernos de Investigación de la UCA / N° 12 Behavioral, Morphological and Genetic Evidence of Divergence of the Midas Cichlid Species Complex in Two Nicaraguan Crater Lakes Evidencias Comportamental, Morfológica, y Genética de Divergence en el Complejo de Especies de la Mojarra Común en Dos Lagunas Cratéricas Nicaragüenses Kenneth R. McKaye1, 2, Jay R. Stauffer Jr3., Eric P. van den Berghe4, Rene Vivas1, Lorenzo J. Lopez Perez1, Jeffrey K. McCrary1,5, Roxana Waid1, Ad Konings6, Woo-Jai Lee7, Thomas D. Kocher7 Abstract Resumen The Midas Cichlid complex has long been proposed to El complejo de especies de la mojarra común ha sido contain a multitude of species, although the results of propuesto contener una multitud de especies, aunque several attempts to identify species and clarify taxo- los resultados de varios intentos a identificar especies nomic status have been disputed. Here we demonstrate y aclarar el estado taxonómico del complejo han sido results of studies in breeding habitat selection, feeding disputados. Aquí, demostramos resultados de estudios ecology, and microsatellite genetics of three newly de- en la selección de hábitat de aparaeamiento, la ecología scribed species in Lake Xiloá, Nicaragua, and conclude de alimentación, y la genética microsatelital, de tres that these species are clearly distinct following the bio- especies nuevamente descritas de la laguna de Xiloá, logical species concept. Furthermore, using micro- Nicaragua, y concluímos que estas especies son satellite genetic data we demonstrate that these spe- claramente distintas, siguiendo el concepto biológico cies are all distinct from forms of the Midas Cichlid de especies. Además, utilizando datos genéticos species complex occurring in Lake Apoyo. The three microsatelitales, demostramos que estas especies son described species from Lake Xiloá assortatively mated distintas de las formas del complejo de la mojarra and differed in habitat preferences. This suggests that común encontradas en la laguna de Apoyo. Las tres the processes of radiation of species in Lake Apoyo and especies descritas de la laguna de Xiloá se aparearon Lake Xiloá are separate, and that similar morphologies asociativamente y difieron en preferencias por hábitat. between taxa of different lakes are due to convergent Esto sugiero que los procesos de radiación de especies evolution. In addition, sympatric speciation may be oc- en la lagunas de Xiloá y de Apoyo son separados, y curring in each of Nicaragua’s crater lakes. The Great que las morfologías semejantes de los taxa en diferentes Lakes Basin of Nicaragua, therefore, provides a unique lagunas se deben a la evolución convergente. Adicional- opportunity to study the process of evolution occur- mente, especiación simpátrica puede estar sucediendo ring in rapidly evolving species. We recomend urgently en cada una de las lagunas cratéricas de Nicaragua. La cuenca de los Grandes Lagos de Nicaragua, por ende, ofrece una oportunidad única para estudiar el proceso de evolución en especies que evolucionan 1University of Central America, Managua, Nicaragua rápidamente. Recomendamos urgentemente que se 2Appalachian Laboratory, UMCES, 301 Braddock Rd, Frostburg, MD 21532 U.S.A tomen medidas de conservación hacia los miembros 3School of Forest Resources, The Pennsylvania State University, de este complejo de especies. University Park, PA 16802 U.S.A. 4Ave Maria College of the Americas, San Marcos, Carazo, Nicaragua Introducción 5Conservation Management Institute, College of Natural Resources, Virginia Polytechnic Institute and State University, Los peces cíclidos (familia Cichlidae) han sido obje- Blacksburg, VA 24061 USA to de considerable cantidad de investigaciones ecoló- 6 Cichlid Press, P.O. Box 13608, El Paso, TX 79913 USA gicas, evolucionarias, y etológicas. Sin duda, su 7Department of Zoology, University of New Hampshire, Durham, especiación explosiva, sus especializaciones alimen- NH 03824 U.S.A. 19 Cuadernos de Investigación de la UCA / N° 12 that steps be taken toward the conservation of the tarias, los diversos sistemas de apareamiento, y su gran members of this species complex. importancia como fuente de proteína en países tropi- cales, todos han jugado papeles en el impulso de in- Introduction vestigación sobre este grupo (Fryer y Iles, 1972; Keenleyside, 1991; Barlow, 2000; Coleman, 2001). Des- Cichlid fishes have been the focus of considerable afortunadamente, muchos de estos esfuerzos han sido ecological, evolutionary, and behavioral research. Un- retardados y sus resultados muchas veces se han con- doubtedly, the cichlids’ explosive speciation, unique fundido, por el estado sistemático incierto de algunos feeding specializations, diverse mating systems, and de los cíclidos examinados. La mayoría de la íctiofauna their great importance as a protein source in tropical del lago de Malawi, por ejemplo, es inédita (Stauffer countries have all been factors stimulating research et al., 1997). Muchas especies en el lago Victoria se ex- interest in this group (Fryer and Iles, 1972; Keenleyside, tinguieron, a causa de la introducción de peces exóti- 1991; Barlow, 2000; Coleman, 2001). Unfortunately, cos, antes de que fueran formalmente descritas. Ade- many of these research efforts have been slowed and más, las especies de cíclidos en la cuenca de los Gran- results often are confused by the uncertain systematic des Lagos de Nicaragua, se encuentran bajo amenaza status of some of the cichlids being examined. The por la introducción de “tilapias” africanas (McKaye et majority of Lake Malawi’s fauna, for example, is al., 1995, 1998a). Introducciones de peces se están ha- undescribed (Stauffer et al., 1997). Many species from ciendo y proponiendo sin conocimiento de las com- Lake Victoria became extinct, due to the introduction posiciones ícticas de los cuerpos de agua (McCrary et of exotic fishes, before they were formally described al., 2001). (Witte et al., 1992). Furthermore, the cichlid species Observaciones subacuáticas directas demuestran within the Great Lakes Basin of Nicaragua are now que los varios miembross del complejo de especies de seriously threatened by the introduction of African “ti- la mojarra común se aparean asociativamente por co- lapia” (McKaye et al., 1995, 1998a). Introductions are lor y forma, y que sus preferencias en hábitat y formas being made and proposed throughout the country de nidos difieren (Barlow, 1976; McKaye y Barlow, without even knowing the species composition of in- 1976; Stauffer et al., 1995; Murry et al., 2001; Vivas y dividual water bodies (McCrary et al., 2001). McKaye, 2001). Las estrechas semejanzas genéticas Direct underwater observations show that the spe- (McKaye et al., 1998b) y el aislamiento reproductivo cies of the Midas Cichlid species complex assortatively entre estas formas sugieren que especiación intra- mate by color and shape, and that their habitat prefer- lacustrina puede haber sucedido en ambas lagunas ences and nest forms differ (Barlow, 1976; McKaye and Xiloá y Apoyo, Nicaragua (McKaye, 1980; McKaye et Barlow, 1976; Stauffer et al., 1995; Murry et al., 2001; al., 2001; Wilson et al., 2000). Ejemplos similares de Vivas and McKaye, 2001). The close genetic similari- especiación intralacustrina en peces cíclidos, han sido ties (McKaye et al., 1998b) and reproductive isolation reportados en lagos en Camerún occidental (Lowe- of these morphs suggest that intralacustrine speciation McConnell, 1991). En lago Barombi Mbo (Trewavas et might have occurred in both lakes Xiloá and Apoyo, al., 1972), los lagos Kotto y Mboandong (Corbet et al., Nicaragua (McKaye, 1980; McKaye et al., 2001; Wilson 1973), lago Bermin (Stiassny et al., 1992) y lago Ejagham et al., 2000). Similar examples of intralacustrine specia- (Schliewen et al., 2002), especies endémicas evidente- tion of cichlids, within crater lakes, have been reported mente evolucionaron de manera simpátrica dentro de in West Cameroon lakes (Lowe-McConnell, 1991). In estos lagos, a partir de poblaciones ancestrales. Lake Barombi Mbo (Trewavas et al., 1972), lakes Kotto La especiación simpátrica sucede cuando una po- and Mboandong (Corbet et al., 1973), Lake Bermin blación fundadora se divide en dos poblaciones sepa- (Stiassny et al., 1992), and Lake Ejagham (Schliewen et radas, o Unidades Evolutivamente Significativas (UES; al., 2002), endemic species evidently evolved sympat- Stauffer et al., 1995), que tienen trayectorias evolucio- rically within these lakes from ancestral populations. narias separadas mientras mantienen su distribución Sympatric speciation occurs when one founder simpátrica. Para inferir que especiación simpátrica population divides into two separate populations or incipiente puede estar sucediendo, uno debe encon- Evolutionary Significant Units (Stauffer et al., 1995) that trar dos o más poblaciones, fenotípicamente discer- have separate evolutionary trajectories while maintain- nibles, de origen monofilético (McKaye, 1980; Stauffer ing their sympatric distribution. To infer that incipient et al., 1995; Schliewen et al., 2002). McKaye (1980) pro- sympatric speciation might be occurring, one must puso primero que la especiación simpátrica