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Morphological evolution of elasmobranchs
quantitative approaches from ontogeny to ecomorphological signals among clades
Faviel Alejandro Lopez Romero
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (DissG: Erdwissenschaften)
Betreuer*in
Jürgen Kriwet
DOI
10.25365/thesis.71591
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-19687.85203.560630-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Obwohl die Artenvielfalt der Elasmobranchier (Haie und Rochen) relativ gering ist, kann die morphologische Vielfalt bei näherer Betrachtung durchaus beeindruckend sein. Die allgemeine Körperform von Haien und Rochen wird oft als wenig variabel angesehen, sie kann jedoch ein breites Spektrum an Formen annehmen. Neben der Körperform können aber auch verschiedene andere Merkmale (z. B. Fortpflanzungsweise, Fütterungsmechanismen und Zähne) Aufschluss über ihre Anpassungen und evolutionären Trends im Laufe der Zeit geben. Eines der zentralen Themen zum Verständnis der Formenvielfalt sind die Muster der morphologischen Disparität und der damit einher gehenden phänotypischen Integration. Bei der Analyse dieser Muster ist es wichtig, andere Variablen zu berücksichtigen, die die Trends steuern können. In der vorliegenden Dissertation beschreibe ich verschiedene Methoden, um die morphologische Vielfalt und die Entwicklung verschiedener Gruppen heute lebender und ausgestorbener Knorpelfische zu verstehen. Die verschiedenen Organisationsebenen, auf deren Grundlage die Muster analysiert wurden, sind ebenfalls vielfältig und reichen von Histologie, Embryonalentwicklung, Gattungsunterschieden im Laufe der Zeit bis hin zu umfassenderen Gruppen wie ganzen Ordnungen; auch wurden hochdimensionale Ansätze zur Untersuchung eines einzelnen Merkmals bei den wichtigsten Haiordnungen eingesetzt. Neben Organsisationsebenen wurden auch andere Faktoren wie Nahrungspräferenzen, Lebensraum und sogar biogeografische Muster berücksichtigt. Mit diesen Untersuchungen wurden die möglichen Ursachen der untersuchten Muster erforscht, indem die Beziehung zwischen der morphologischen Vielfalt und Prozessen wie der phänotypischen Integration und der Entwicklung von Merkmalen beobachtet wurde. Die Bandbreite dieser Ansätze und die hier vorgestellten Ergebnisse geben uns nicht nur Einblicke in den Nutzen quantitativer morphologischer Methoden, sondern auch in die zugrundeliegenden Prozesse, die verschiedene Gruppen von Elasmobranchiern im Laufe ihrer Evolutionsgeschichte durchlaufen sind. Mit Hilfe der Untersuchung von Disparitätsmustern und Formvariationen waren wir in der Lage, Zusammenhänge zwischen den Individuen zu erkennen und ein klareres Bild der früheren Vielfalt ausgestorbener Tigerhaie und hybodontiformer Haie (†Hybodontiformes) zu rekonstruieren. Auch ging ich der Frage nach wodurch die morphologische Vielfalt von Engelhaien limitiert wird, indem ich die Disparität und die phänotypische Integration bei ausgestorbenen und noch lebenden Vertretern im Zusammenhang mit biogeografischen Mustern analysierte. Indem wir die Embryonalentwicklung ausgesuchter Arten untersuchten konnten wir die Interpretation von Merkmalen, morphologischen Divergenzmustern und deren Bedeutung für die Evolution der Haie besser nachvollziehen. Insbesondere die äußere Entwicklung des Kragenhais sowie ein Vergleich der Skeletalentwicklung von Bambus- und Katzenhaien wurden analysiert. Die Merkmalsentwicklung wurde auch im Bezug auf die Zahnhistologie untersucht, woraus sich ein mögliches phylogenetisches Signal innerhalb der Haiordnungen erkennen lässt und auf die Verwandtschaftsverhältnisse ausgestorbener Arten schließen lässt. Darüber hinaus wurde eine Umfassende Studie unter Berücksichtigung von Lebensraum, trophischer Ebene und Ernährung in Bezug auf die Variation der Unterkieferform, morphologische Evolutionsraten und Disparität durchgeführt, um mögliche Treiber der Evolution von Haien besser zu verstehen. Die vorliegende Arbeit ist ein wichtiger Beitrag zum besseren Verständnis wie sich die morphologische Makroevolution der Haie im Laufe der Zeit entwickelt hat.
Abstract
(Englisch)
Elasmobranch diversity (sharks, skates, and rays), although relatively low in species number, can be more astounding upon closer inspection. Their overall body form is often considered limited in its variation; however, it can take a wide range of shapes. Several other traits (e.g., reproduction mode, feeding mechanisms, and teeth) are informative on their adaptations and evolutionary trends through time. One of the main topics to understand the diversity of shapes is related to patterns of morphological disparity and associated phenotypic integration. While analysing these patterns, it is important to consider other variables that can direct these trends. In the present dissertation, I applied quantitative approaches to understand the morphological diversity and evolution among several groups of extant and extinct cartilaginous fishes. The levels of organisation at which the patterns were analysed are also varied, from histology, embryonic development, genus disparity through time, to broader groups such as entire orders, and high dimensional approaches for a single trait among the main orders of sharks. The analyses explored the possible causes of such patterns, by studying the relationship of morphological disparity with processes such as phenotypic integration and trait evolution. The range of these approaches and the results presented here provide novel insights, not only on the utility of quantitative morphological analyses, but also on the underlying processes that several elasmobranch clades experience through their evolutionary history. By studying the disparity patterns through time and shape variation I was able to suggest associations of specimens and have a clearer view of the past diversity of extinct tiger sharks and †Hybodontiformes. Other questions posed were also regarding what limits the morphological diversity of angel sharks, by analysing its disparity and phenotypic integration in extinct and extant members in relation to biogeographic patterns. By analysing the phenotypic trajectories during embryonic development in selected species, we were able to understand the interpretation of traits, morphological divergence patterns, and their significance in shark evolution. In particular the external development of the frilled shark, and a comparison of skeletal development between bamboo shark and catshark. Trait evolution was also explored for tooth histology, which helped to associate a possible phylogenetic signal among shark orders and suggest affinities of extinct specimens. Finally, a wider scale of analysis considering habitat, trophic level, and diet, in relation to lower jaw shape variation, morphological evolutionary rates, and disparity were used to understand possible drivers in shark evolution. This dissertation thus is an attempt to understand how the morphological macroevolutionary landscape of sharks has been shaped through time.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Geometrische Morphometrie Entwicklung Elasmobranchier Haie Evolution morphologische Disparität
Schlagwörter
(Englisch)
Geometric Morphometrics Development Elasmobranchs Sharks Evolution Morphological Disparity
Autor*innen
Faviel Alejandro Lopez Romero
Haupttitel (Englisch)
Morphological evolution of elasmobranchs
Hauptuntertitel (Englisch)
quantitative approaches from ontogeny to ecomorphological signals among clades
Paralleltitel (Deutsch)
Morphologische Evolution von Elasmobranchiern
Paralleluntertitel (Deutsch)
quantitative Ansätze von der Ontogenese bis zu ökomorphologischen Signalen zwischen den Gruppen
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
376 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Dean Mason ,
Katherine Trinajstic
AC Nummer
AC16567279
Utheses ID
61873
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 426 |