INTENSE NATURAL SELECTION ON MORPHOLOGY OF CLIFF SWALLOWS (PETROCHELIDON PYRRHONOTA) A DECADE LATER: DID THE POPULATION MOVE BETWEEN ADAPTIVE PEAKS? Sélection naturelle intensive sur la morphologie de Petrochelidon pyrrhonota une décennie plus tard: la population s’est-elle déplacée entre deux pics adaptatifs?

Authors

Mary Bomberger Brown, University of Nebraska-LincolnFollow
Charles R. Brown, Department of Biological Sciences, University of TulsaFollow

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2011

Citation

The Auk, Vol. 128, Number 1, pages 69-77. ISSN 0004-8038, electronic ISSN 1938-4254. DOI: 10.1525/auk.2011.10219

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Abstract

Unusual climatic events often lead to intense natural selection on organisms. Whether episodic selection events result in permanent microevolutionary changes or are reversed by opposing selection pressures at a later time is rarely known, because most studies do not last long enough to witness rare events and document their aftermath. In 1996, unusually cold and wet weather in southwestern Nebraska led to the deaths of thousands of Cliff Swallows (Petrochelidon pyrrhonota) over a 6-day period. Survivors were skeletally larger, with shorter wings and tails, and had less asymmetry in wing length than those that died. We determined trajectories of morphological traits in the decade following this event by measuring yearling birds each year from 1997 to 2006. Wing and middle tail-feather lengths continued to decrease, bill length and width continued to increase, tarsus length was unchanged, and levels of asymmetry in wing length increased. Cumulative directional change in wing, tail, and bill length was greater in the decade after selection than during the selection event itself. Morphological variation could not be explained by phenotypic plasticity resulting from better environmental conditions during growth, because weather variables (that influence food supply and ectoparasitism) were not significantly different before and after selection. There was no evidence that opposing selection restored skeletal size or wing or tail length to that before the selection event. The reasons for continued change in morphology in this population are unclear but may represent a population shift to a different fitness peak in the adaptive landscape as a consequence of the intense selection in 1996.

Des événements climatiques inhabituels conduisent souvent à une sélection naturelle intensive sur des organismes. On sait rarement si les événements de sélection épisodiques résultent en des changements micro-évolutionnaires permanents ou s’ils sont inversés ultérieurement par des pressions de sélection contraires, car la plupart des études ne durent pas assez longtemps pour témoigner des événements rares et documenter leurs effets. En 1996, le temps inhabituellement froid et humide dans le sud-ouest du Nebraska a causé la mort de milliers d’individus de Petrochelidon pyrrhonota sur une période de 6 jours. Les survivants possédaient un squelette plus imposant, une queue et des ailes plus petites et une asymétrie de la longueur des ailes moins marquée que les individus qui sont morts. Nous avons déterminé des trajectoires des traits morphologiques au cours de la décennie suivant cet événement en mesurant annuellement les oiseaux d’un an entre 1997 et 2006. La longueur des ailes et des plumes centrales de la queue a continué à décliner, la longueur et la largeur du bec a continué d’augmenter, la longueur du tarse est demeurée inchangée et les niveaux d’asymétrie de la longueur des ailes ont augmenté. Un changement directionnel cumulatif de la longueur des ailes, de la queue et du bec était plus marqué dans la décennie suivant l’événement de sélection qu’au cours de l’événement lui-même. Les variations morphologiques ne peuvent être expliquées par la plasticité phénotypique résultant de meilleures conditions environnementales au cours de la croissance, car les variables météorologiques (qui influencent l’approvisionnement alimentaire et l’ectoparasitisme) n’étaient pas significativement différentes avant et après la sélection. Aucune preuve n’a pu être établie quant à la restauration par une sélection inverse de la taille squelettique ou de la longueur des ailes ou de la queue. Les raisons expliquant un changement continu de la morphologie dans cette population sont obscures mais peuvent être associées à un déplacement de la population vers un différent pic de valeur adaptative conséquemment à la sélection intensive en 1996.