Rapid phenotypic changes of reproductive traits in response to experimental modifications of spatial structure in Nile tilapia, Oreochromis niloticus

Adaptation phénotypique rapide des caractéristiques de reproduction des tilapias, Oreochromis niloticus, en réponse à des modifications expérimentales de l’environnement

¹ Gamet, IRD, B.P. 5095, 34033 Montpellier cedex 1, France
² IRD, Instalasi Penelitian Perikanan Air Tawar, Jl. Ragunan, Pasar Minggu, P.O. Box 7220/Jkspm, Jakarta 12540, Indonesia

Received: 8 September 2000
Accepted: 5 February 2001

Abstract

The reproductive characteristics of Oreochromis niloticus, a multiple spawner, have been compared between populations submitted experimentally to three types of spatial structure. Fish from a same original stock were divided and reared for 2 months in: 1) concrete tanks with a bare bottom, 2) concrete tanks with a sandy bottom, or 3) concrete tanks equipped with an artificial reef. The females were then killed and their gonads examined for sexual stage and fecundity determination. Fecundity was inversely correlated to the spatial complexity of the environment whereas oocyte size tented to increase together with spatial complexity. Females placed in tanks with artificial reefs presented a lower fecundity and reproductive investment and bigger oocytes than those maintained in the bare bottom tanks. Fish reared in tanks with a sandy bottom had intermediate reproductive traits. The response of females to changes in the spatial structure of their environment was observed after only one or two reproductive cycles, providing the first experimental evidence of such rapid phenotypic adaptation to environmental complexity. The results also indicate that the perception of living space, arising from the availability of refuges and spawning sites, is more likely to influence the reproduction of tilapias than substrate quality.

Résumé

Les caractéristiques de reproduction ont été comparées chez des femelles Oreochromis niloticus soumises expérimentalement à trois types d’organisation spatiale. Des poissons issus d’un même stock ont été placés pendant 2 mois dans des bacs en béton équipés soit d’un récif artificiel, soit d’un fond recouvert de sable, soit d’un fond nu. Les femelles ont ensuite été sacrifiées pour déterminer leur stade de maturation sexuelle et leur fécondité. La fécondité des femelles est inversement corrélée à la complexité de leur environnement alors que le poids ovocytaire tend à augmenter avec la complexité spatiale. Les femelles placées dans les bacs équipés d’un récif artificiel ont une fécondité et un effort de reproduction plus faible et de plus gros ovocytes que celles placées dans les bacs non aménagés. Les femelles placées dans les bacs avec un fond en sable présentent des caractéristiques intermédiaires. La réponse des femelles au changement de la structure spatiale de leur environnement a été observée après seulement un à deux cycles de vitellogenèse. Ces résultats constituent la première démonstration expérimentale d’une adaptation phénotypique aussi rapide à une modification de l’environnement. Ils suggèrent également que la structuration de l’espace, au travers de la multiplication des refuges et probablement des sites de nidification, exerce une plus grande influence sur la reproduction des tilapias que la qualité du substrat.