気候変動によって誘発された表現学的および体格の変化に基づく競争の結果を予測する上での課題

Challenges in predicting the outcome of competition based on climate change-induced phenological and body size shifts.

• Hilary B Rollins
• Michael F Benard

抄録

気候変動は、より暖かく、より早い春を生み出しており、多くの生物の表現形態の変化を引き起こしています。さらに、気温の上昇に伴い、多くの外生動物の体の大きさが減少しています。しかし、近くに住んでいたり、生活史が似ている種であっても、種の間では、表現学的な変化や体の大きさの変化は同じ速度では起きていません。表現型や体長の変化の速度の違いは、生態学的相互作用に影響を及ぼす可能性がある。我々は、表現型と体格の変化が種間競争に予測可能な影響を及ぼすかどうかを調査した。我々は3つの仮説を検証した。第一に、優先順位効果は、早期に到着した生物が競争上の優位性を獲得していることを示している。第二に、より大きな生物は競争的に優位であろう。第三に，同程度の大きさの生物はより強く競争するであろう。我々は、水生幼生の条件を操作して、キツネガエル（Rana sylvatica）の変態時と変態日の大きさにばらつきを生じさせるようにした。キツツキガエルを擬人化されていないアメリカヒキガエルの幼生（Anaxyrus americanus）と一緒に陸生の囲いに入れ、両生類の成長を 3 ヶ 月間追跡しました。サイズの優位性の仮説と一致するように、当初は小型のキツツキガエルはヒキガエルとそれほど強く競合しませんでした。しかし、表現論的な変化の結果は優先順位効果の予測とは逆で、カエルの早期到着によってヒキガエルの質量が増加しました。この結果は、気候変動の下では、変態が早く小さくなるキツツキガエルとの競争による負の影響が少なくなることを示している可能性がある。この研究は、気候変動が種間相互作用にどのような影響を与えるかを予測する上での課題を浮き彫りにし、表現学と体の大きさの両方の変化がどのような役割を果たしているかを調査する必要があることを強調している。

Climate change is creating warmer, earlier springs, which are causing the phenology of many organisms to shift. Additionally, as temperatures increase, the body size of many ectotherms is decreasing. However, phenological and body size shifts are not occurring at the same rates across species, even in species that live in close proximity or have similar life history. Differing rates of phenological and body-size shifts may affect ecological interactions. We investigated whether shifts in phenology and body size had a predictable effect on interspecific competition. We tested three hypotheses. First, priority effects would indicate early arriving organisms gain a competitive advantage. Second, larger organisms would be competitively superior. Third, similarly sized organisms would compete more strongly. We manipulated aquatic larval conditions to create variation in wood frog (Rana sylvatica) size at and date of metamorphosis. Wood frogs were placed in terrestrial enclosures with unmanipulated juvenile American toads (Anaxyrus americanus) where we tracked amphibian growth over 3 months. Consistent with the size superiority hypothesis, initially smaller wood frogs did not compete as strongly with toads. However, the results of the phenological shift were the opposite of our priority effects prediction: early arrival by frogs increased toad mass. Our results could indicate that toads would experience fewer negative effects of competition with wood frogs that metamorphose earlier and smaller under climate change. Our study highlights the challenges of predicting how climate change will affect interspecific interactions and emphasizes the need to investigate the role of shifts in both phenology and body size.