Coastal mosaics of local adaptation and the eco-evolutionary dynamics of a marine predator-prey interaction

局部适应的沿海马赛克和海洋捕食者-猎物相互作用的生态进化动力学

基本信息

  • 批准号:
    1851462
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Historically, ecologists regarded evolution as a process that typically acts slowly over very long time scales. However, recent studies suggest that evolution might also shape the way species interact over much shorter timespans, ranging from weeks to years. Are these sorts of rapid feedbacks between evolution and ecology important in marine ecosystems? This project will address this question along the Pacific coast of the United States by studying predatory snails (Channeled Dogwhelks) that feed on California Mussels, an important habitat-forming species on rocky intertidal shores. Prior research shows that some dogwhelk populations are composed of an assortment of individuals that differ genetically in how effectively they can drill through mussel shells. This project will test whether short-term changes in the environment can impose rapid natural selection that favors some of these drilling variants over others, altering the effects that a dogwhelk population has on the surrounding mussel bed. At the same time, this project will examine whether regional differences in mussel shell thickness have influenced the evolution of drilling ability among dogwhelk populations distributed along 900 kilometers of the California and Oregon coasts. Overall, this study seeks to understand the dynamic feedbacks between evolution and ecology that might influence marine communities in the face of changing ocean conditions. This project will train diverse undergraduate and graduate students and will provide the foundation for a significant public outreach component, including the production of accessible video documentaries.This project seeks to advance our understanding of eco-evolutionary dynamics in the sea by investigating links among oceanographic variation, natural selection, species interactions, and community succession. This project will use the interaction between the Channeled Dogwhelk (Nucella canaliculata) and the California Mussel (Mytilus californianus) as a model system to address two central objectives. (1) The research team will explore how spatial mosaics of selection drive adaptive differentiation among populations of consumers. Newly collected and archived mussels will be analyzed to characterize variation in shell thickness along the coasts of California and Oregon, and to evaluate whether this spatial mosaic has been consistent or variable over the past two decades. Laboratory experiments will test whether dogwhelk populations distributed across this mosaic have diverged in the thickness of shell that they can drill successfully. (2) The research team will examine whether temporal variation in selection on consumer phenotypes shapes predator-prey interactions, with cascading effects on ecological dynamics. In particular, the project will test whether short-term variation in prey recruitment and shell thickness can impose rapid selection on the frequency of drilling phenotypes within a dogwhelk population. A field experiment will also test whether selection on these predator phenotypes in turn alters the trajectory of mussel bed succession.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
从历史上看,生态学家认为进化是一个通常在很长的时间范围内缓慢发生的过程。 然而,最近的研究表明,进化也可能塑造物种在更短的时间内(从几周到几年)相互作用的方式。 进化和生态之间的这些快速反馈在海洋生态系统中重要吗? 该项目将通过研究以加州贻贝为食的掠食性蜗牛(沟道犬螺)来解决美国太平洋沿岸的这个问题,加州贻贝是岩石潮间带海岸上重要的栖息地形成物种。 先前的研究表明,一些狗海螺种群由多种个体组成,这些个体在钻开贻贝壳的效率方面存在遗传差异。 该项目将测试环境的短期变化是否会产生快速的自然选择,从而有利于其中一些钻探变体而不是其他变体,从而改变狗海螺种群对周围贻贝床的影响。 同时,该项目还将研究贻贝壳厚度的区域差异是否影响了分布在加利福尼亚州和俄勒冈州海岸 900 公里的狗海螺种群的钻探能力的演变。 总体而言,这项研究旨在了解进化与生态之间的动态反馈,这些反馈可能会在海洋条件不断变化的情况下影响海洋群落。 该项目将培训不同的本科生和研究生,并将为重要的公共宣传部分提供基础,包括制作易于观看的视频纪录片。该项目旨在通过调查海洋变化之间的联系来增进我们对海洋生态进化动力学的理解、自然选择、物种相互作用和群落演替。 该项目将利用通道狗螺(Nucella canaliculata)和加州贻贝(Mytilus californianus)之间的相互作用作为模型系统来实现两个中心目标。 (1) 研究团队将探讨选择的空间镶嵌如何驱动消费者群体之间的适应性分化。 将分析新收集和存档的贻贝,以表征加利福尼亚州和俄勒冈州海岸沿线贝壳厚度的变化,并评估这种空间镶嵌在过去二十年中是否一致或变化。 实验室实验将测试分布在这片镶嵌物中的狗海螺种群在能够成功钻探的壳厚度方面是否存在差异。 (2) 研究小组将研究消费者表型选择的时间变化是否会影响捕食者与猎物的相互作用,并对生态动态产生连锁效应。 特别是,该项目将测试猎物招募和壳厚度的短期变化是否可以对狗海螺种群内钻探表型的频率进行快速选择。 现场实验还将测试对这些捕食者表型的选择是否会反过来改变贻贝床演替的轨迹。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Biogeography of ocean acidification: Differential field performance of transplanted mussels to upwelling-driven variation in carbonate chemistry.
海洋酸化的生物地理学:移植贻贝的差异场表现对上升流驱动的碳酸盐化学变化的影响。
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0234075
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Rose, Jeremy M.;Blanchette, Carol A.;Chan, Francis;Gouhier, Tarik C.;Raimondi, Peter T.;Sanford, Eric;Menge, Bruce A.
  • 通讯作者:
    Menge, Bruce A.
Ecological Leverage Points: Species Interactions Amplify the Physiological Effects of Global Environmental Change in the Ocean
生态杠杆点:物种相互作用放大了海洋中全球环境变化的生理影响
  • DOI:
    10.1146/annurev-marine-042021-051211
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    17.3
  • 作者:
    Kroeker, Kristy J.;Sanford, Eric
  • 通讯作者:
    Sanford, Eric
Proteomic changes associated with predator‐induced morphological defences in oysters
与捕食者诱导的牡蛎形态防御相关的蛋白质组变化
  • DOI:
    10.1111/mec.16580
  • 发表时间:
    2022-06-26
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    T. G. Evans;Jillian Bible;A. Maynard;Kaylee R. Griffith;E. Sanford;D. Kültz
  • 通讯作者:
    D. Kültz
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Christina I. Ellison;Madeline R. Frey;Eric Sanford;Svetlana Maslakova
  • 通讯作者:
    Svetlana Maslakova

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    1220648
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 51.9万
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    Standard Grant
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  • 资助金额:
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    2022
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    $ 51.9万
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    2114147
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 51.9万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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