The ecological theory of adaptive radiation postulates that divergent natural selection between populations occupying contrasting environments, or using different resources, can drive adaptive divergence and thereby cause speciation. My thesis investigates this hypothesis in Darwin's finches of the Galápagos Islands. I use field observations, genetic tools, and statistical analyses to study patterns of sympatric coexistence, niche use, adaptive divergence, and gene flow within and among four closely-related species of Ground finches (Geospiza spp.). I also quantify possible impacts of human disturbances on this adaptive radiation. My first major finding is that the coexistence of sympatric, closely related species is facilitated by partial differences in diets (imperfect generalism), promoted by high spatial and temporal environmental heterogeneity. My second major finding represents a demonstration that a single generalist species (Geospiza fortis) might be composed of a number of individual specialists. This individual specialization might be important in promoting the initial stages of adaptive divergence. My third major finding is of strong reproductive isolation between coexisting large versus small beak size morphs with G. fortis. This result suggests the possibility that adaptive divergence drives genetic divergence in the face of initially high gene flow for sympatric populations on a single island. My final major finding is that human activities appear to be negatively impacting adaptive divergence between the small and large beak size morphs of G. fortis. I specifically show how the diet and performance (bite force) differences that characterize the two morphs at an undisturbed site where the morphs remain distinct have degraded at a human-disturbed site where the morphs are no longer distinct. These findings confirm some of the major predictions of the ecological theory of adaptive radiation by revealing how resource (diet) differences that cause adaptive (beak) divergence promote ongoing ecological speciation in Darwin's finches. Overall my thesis illustrates how the study of ecological interactions is central to understanding the factors that promote and maintain the process of adaptive radiation. / La théorie écologique des radiations adaptatives propose que la sélection naturelle divergente entre des populations qui occupent des environnements différents, ou utilisent des ressources différentes, peut promouvoir la divergence adaptative et ainsi initier la spéciation. Ma thèse examine cette hypothèse dans le contexte des Pinsons de Darwin des îles Galápagos. J'utilise des observations écologiques, des outils génétiques, et des analyses statistiques pour étudier la coexistence en sympatrie, l'utilisation des niches, la divergence adaptative, et le flux génique entre et au sein de quatre espèces de pinsons étroitement reliées (Geospiza spp.). J'examine également les impacts potentiels de perturbations humaines sur cette radiation évolutive. Ma première conclusion importante est que la coexistence d'espèces étroitement reliées vivant en sympatrie est facilitée par des petites différences dans leur régime alimentaire (le généralisme incomplet), aidé par un niveau élevé d'hétérogénéité spatiale et temporelle. Ma deuxième conclusion est qu'une seule espèce généraliste (Geospiza fortis) est peut-être composée de plusieurs individus spécialisés. Cette spécialisation au niveau de l'individu pourrait être importante pour faciliter les premières étapes de la divergence adaptative. Ma troisième conclusion est qu'il existe une forte isolation reproductive entre deux formes de G. fortis qui sont divergentes dans la morphologie de leurs becs, mais qui coexistent dans le même milieu. Ce résultat suggère que la divergence adaptative peut entrainer la divergence génétique même avec un haut niveau initial de flux génique dans des populations vivant en sympatrie sur une même île. Ma dernière conclusion est que les activités humaines sont peut-être en train de restreindre la divergence adaptative entre ces deux formes de G. fortis. Plus précisément, je démontre comment les différences reliées au régime alimentaire et à la performance qui caractérisent les deux formes dans un site non-perturbé, où les deux formes demeurent distinctes, se sont réduites dans un site perturbé par les humains, où les formes ne sont maintenant plus distinctes. Ensembles, ces résultats confirment plusieurs des prédictions les plus importantes de la théorie écologique des radiations adaptatives, en démontrant comment des différences en ressources alimentaires peuvent entrainer la divergence adaptative dans la morphologie des becs, qui promeut ensuite la spéciation écologique continue dans les Pinsons de Darwin. En général, ma thèse illustre comment l'étude des interactions écologiques est essential pour bien comprendre les facteurs qui promeuvent et maintiennent le processus de la radiation adaptative.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.96827 |
| Date | January 2011 |
| Creators | De León Reyna., Luis |
| Contributors | Andrew Hendry (Supervisor1), Eldredge Bermingham (Supervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Biology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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