Historical changes in species composition and interspecific hybridization of the Daphnia longispina species complex (Crustacea: Cladocera) in Lago Maggiore

Abstract

Hybridizing species of the Daphnia longispina complex are key taxa in plankton communities of many European lakes. In several of these lakes, it has been documented that the taxonomic structure of the complex during the 20th century has substantially changed following human-mediated environmental changes, particularly eutrophication and re-oligotrophication and fish stock changes. We characterize these changes in Lago Maggiore (Italy/Switzerland), a southern pre-alpine lake, which also passed through the human-mediated environmental changes. Lago Maggiore is one of best and longest studied European lakes so a large number of historical Daphnia samples from regular monitoring are available. Because local Daphnia do not form dormant egg banks suitable for genetic analysis (being able to overwinter in the water column), we used a combination of morphology and geometric morphometrics (elliptic Fourier analysis) to evaluate the taxonomic and phenotypic changes in the Daphnia longispina complex in Lago Maggiore since the mid-20th century (1948-2012), and attampted to characterize the impact of environmental changes over the respective period on Daphnia body shape and size. Examination of Daphnia phenotype indicates indeed the prevailing presence of D. longispina (hyalina morph) in the 1940s, dominance of...

Hybridizující druhy komplexu Daphnia longispina jsou klíčovými taxony v planktonních společenstvech mnoha evropských jezer. V několika těchto jezerech bylo zdokumentováno, že taxonomická struktura komplexu se během 20. století podstatně změnila následkem člověkem vyvolaných změn životního prostředí, zejména eutrofizací a re-oligotrofizací a změnami rybích populací. Tyto změny pozorujeme v jižním Alpském jezeře Lago Maggiore (Itálie/Švýcarsko), které také prošlo změnami životního prostředí zprostředkovanými člověkem. Lago Maggiore je jedním z nejvíce a nejdéle studovaných evropských jezer, tudíž je k dispozici velké množství historických vzorků perlooček r. Daphnia z pravidelného sledování. Vzhledem k tomu, že lokální populace r. Daphnia nevytvářejí dormantní vaječné banky vhodné pro genetickou analýzu (díky schopnosti přezimovat ve vodním sloupci), používáme kombinaci morfologie a geometrické morfometrie (eliptická Fourierova analýza) k vyhodnocení taxonomických a fenotypových změn v komplexu Daphnia longispina v Lago Maggiore od poloviny 20. století do současnosti (roky 1948-2012) a dále k pokusu o charakterizaci vlivu změn životního prostředí v daném období na tvar a velikost těla Daphnia. Zkoumání fenotypu Daphnia naznačuje skutečně převládající přítomnost D. longispina ve čtyřicátých letech...