Investigasi sistem kawin penduduk atau spesies memberikan wawasan ke dalam evolusi reproduksi pola di taksa. Pengetahuan tentang sistem kawin juga dapat menginformasikan pengelolaan konservasi karena variasi alami dalam keberhasilan kawin, yang jumlah dan jenis kelamin rasio populasi kawin, dan condong reproduksi keragaman genetik mempengaruhi populasi (dengan mempengaruhi ukuran populasi efektif; Anthony & Blumstein, 2000) dan dapat menjadi penting untuk sukses program penangkaran (Moore et al., 2008b).

Menggabungkan data ayah dengan data perilaku adalah diperlukan untuk mencapai pemahaman lengkap sistem kawin dan faktor yang mempengaruhi laki-laki keberhasilan reproduksi dan kebugaran keturunan di alam populasi. Namun pengumpulan data kawin selama bertahun-reptil terancam dan hampir punah ini sangat sulit karena hewan sering samar dan terjadi pada kepadatan penduduk yang rendah (Morrison, Keogh & Scott, 2002). Oleh karena itu, banyak studi terbaru telah mengandalkan hanya pada analisis genetik untuk menjelaskan pola kawin, dan ini telah mengungkapkan insiden tinggi beberapa ayah pada reptil (Uller & Olsson, 2008). Namun, menyimpulkan pola kawin perempuan dari ayah saja bisa menyesatkan. Ayah dan beberapa kawin tidak langsung terkait karena ayah tunggal cengkeraman dapat hasil dari betina dikawinkan multiply jika persaingan sperma atau pilihan perempuan samar terjadi (Eberhard & Cordero, 2003; Uller & Olsson, 2008).

Reptil non-unggas memberikan kontras yang baik untuk wellstudied Sistem burung karena mereka kebanyakan kurang pengasuhan, yang merupakan salah satu pengaruh utama pada pola kawin burung (Griffith, Owens & Thuman, 2002). Beberapa reptil adalah monogami (mis asosiasi dekat satu laki-laki dan satu perempuan, sering melibatkan kerjasama dalam pemuliaan; Wickler & Seibt, 1983), dan acara bahkan lebih sedikit pasangan jangka panjang ikatan (tapi lihat kadal di genera sosial Tiliqua dan Egernia; Bull, 2000; Banteng, Cooper & Baghurst, 1998; Chapple, 2003). Selanjutnya, beberapa ayah terjadi pada frekuensi yang sangat tinggi di beberapa populasi reptil (misalnya 95-100% untuk beberapa kura-kura; Jensen et al., 2006; Zbinden et al., 2007), dan umumnya tergantung pada: (1) tingkat pertemuan pasangan; (2) tingkat pasangan ikatan; dan (3) kopling ukuran. Prediksi dari kadal dipelajari dengan baik adalah yang lebih besar spesies mungkin lebih cenderung untuk menjadi monogami karena organisasi spasial kadal jantan besar hanya memungkinkan untuk pertahanan dari satu perempuan (atau satu rumah betina jarak; Stamps, 1983).

Dalam penelitian ini, kita menggabungkan perilaku dan Data genetik untuk memeriksa sistem perkawinan dan variasi dalam keberhasilan reproduksi laki-laki untuk populasi liar tuatara (sphenodon punctatus). Tuatara adalah perwakilan hidup tunggal dari reptil kuno Agar Rhynchocephalia, yang menyimpang dari mereka taksa adik (squamates) sekitar 250 Myr lalu (Istirahat et al., 2003). Endemik ke daratan Selandia Baru dan pulau-pulau terpencil, kisaran Tuatara sekarang dibatasi sekitar 30 pulau-pulau lepas pantai kecil terutama sebagai akibat dari predasi oleh diperkenalkan mamalia. Tuatara adalah dimorfik seksual dan sangat teritorial dan, mirip dengan banyak sistem kadal, mereka sistem kawin ditandai dengan intens laki-laki kompetisi (Gillingham & Miller, 1991), tidak ada laki-laki pengasuhan, dan bersarang yang terjadi di luar rentang rumah (Shine, 1988;. Cree et al, 1991). Tuatara berbeda dari kebanyakan kadal dalam bahwa mereka berumur panjang (80-100 tahun), dan interval peternakan yang berkepanjangan untuk wanita (yaitu reproduksi asynchronous terjadi setiap 2-5 tahun, dengan 8-10 bulan dari inseminasi untuk oviposisi; Cree, Cockrem & Guillette Jr, 1992).

Karena Tuatara memiliki media untuk ukuran tubuh besar relatif terhadap ekologis yang sama, spesies teritorial, dan wilayah Tuatara laki-laki hanya tumpang tindih rata-rata empat perempuan (tidak semua yang menerima setiap tahun; Cree dkk. 1992; Moore, Daugherty & Nelson, 2009), kami berharap bahwa tuatara liar mungkin menunjukkan tingkat tinggi monogami musiman dengan jangka panjang poligini (Stamps, 1983). Selanjutnya, reproduksi laki-laki Keberhasilan kemungkinan akan didasarkan pada ukuran tubuh yang besar (Cree et al, 1992;. Finch & Lambert, 1996) karena laki-laki besar memonopoli daerah lokal di mana betina paling padat (Moore et al., 2009), yang berarti bahwa reproduksi condong mungkin tinggi (yakni karena seksual dewasa ukuran tubuh laki-laki sangat bervariasi). Kami juga menguji peran beban parasit (yang dapat dipengaruhi oleh testosteron; Folstad & Karter, 1992), kondisi tubuh dan ekor autotomy (yang dapat memiliki biaya energik dan sosial; Martin & Salvador, 1993; Chapple & Swain, 2002) pada kesuksesan kawin laki-laki. Di sebuah studi populasi tawanan Tuatara, reproduksi laki-laki Keberhasilan itu sangat miring terhadap terbesar laki-laki (empat), dan frekuensi beberapa ayah adalah rendah (18%, atau tiga dari 16 cengkeraman;. Moore et al, 2008b). Namun, beberapa ayah belum menjadi ditemukan di Tuatara liar (Hay & Lambert, 2008). Oleh memeriksa sistem kawin sosial dan genetic reptil kuno ini, kami bertujuan untuk memberikan penerangan baru tentang pola kawin evolusi sistem pada vertebrata, khususnya reptil, dan untuk menginformasikan konservasi di masa mendatang upaya untuk Tuatara.

BAHAN DAN METODE SITUS DAN HEWAN STUDI

Studi ini berlangsung pada Stephens Island (Marlborough Suara, 40 ° 40'S, 174 ° 00'E), di mana yang terbesar populasi Tuatara terjadi (yaitu diperkirakan 30-50 000 individu, lebih dari 90% dari Tuatara yang masih ada; Gaze, 2001). Stephens Island adalah sebuah pulau 150-ha terdiri dari dua jenis habitat yang berbeda dengan nyata kerapatan yang berbeda dari tuatara: pesisir asli sisa hutan (sekitar 2.700 Tuatara-ha 1) dan padang rumput padang rumput (sekitar 200 Tuatara ha-1; Moore et al., 2009) yang dibersihkan di awal 1900-an untuk penggembalaan ternak.

Pada Stephens Island, Tuatara menempati wilayah jelajah sepanjang tahun, kecuali bila betina bermigrasi ke bersarang rookeries. Kawin, yang puncak Maret (austral musim gugur), terjadi dalam rentang rumah, dan merupakan proses yang panjang (mengambil di mana saja 60-90 menit; J.A. Moore, unpubl. data) yang melibatkan pacaran mencolok diikuti oleh kopulasi (melalui aposisi kloaka, sebagai Tuatara kekurangan organ intromittent), dengan laki-laki tersisa dipasang di atas perempuan, gemetar berkala, hingga 1 jam sampai betina bergerak menjauh (Gillingham, Carmichael & Miller, 1995;. Gambar 1). Itu tata ruang dari Stephens Pulau Tuatara menyediakan tidak ada bukti untuk laki-laki sepatu (laki-laki yaitu kecil yang tidak mempertahankan wilayah, dan menjelajah seluruh beberapa rentang rumah) (Moore et al., 2009).

Pada bulan November 2004, tiga plot penelitian melingkar Stephens Island (Moore et al., 2007, 2009). (314-615 m2) terletak dari track diakses Semua Tuatara di plot penelitian ditangkap dengan tangan untuk menandai dan pengukuran, dan lokasi penangkapan, moncong-ventilasi panjang (SVL), panjang ekor (VT), panjang ekor diregenerasi (R), massa, dan jenis kelamin dicatat. Sampel darah (0,1-1,0 mL) diambil dari ekor vena / arteri semua ditangkap Tuatara dan disimpan pada -80 ° C. Tuatara memiliki dua jenis ektoparasit (tungau, Neotrombicula spp, Acari:. Trombiculidae: Goff, Loomis &

Ainsworth, 1987; kutu, Amblyomma sphenodonti: Barker & Murrell, 2004). Tungau memiliki puncak yang jelas dalam kelimpahan selama musim kawin Tuatara (Godfrey, Bull & Nelson, 2008). Kami menghitung tungau dan kutu untuk setiap individu karena parasit dapat mempengaruhi kesehatan atau kondisi (S. Godfrey, pers. comm.) atau mencerminkan Imunokompetensi dari kadar testosteron tinggi (Folstad & Karter, 1992; Salvador et al., 1996). Ketika lebih dari 100 tungau hadir, kami menghitung jumlah tungau dalam area yang ditentukan, dan diperkirakan tungau beban berdasarkan total daerah yang terinfeksi dari hewan. Jumlah ektoparasit dilakukan setelah setiap kawin musim (Godfrey et al., 2008). Sebuah pasif terintegrasi transponder (PIT) tag (AVID Identifikasi Sistem, Inc) dimasukkan anterior subkutan ke kiri kaki belakang untuk identifikasi masa depan individu. SEBUAH bagian (N = 100) dari hewan-hewan ini, serta dikawinkan pasangan dari tahun 2005 dan 2006, ditandai dengan menggunakan tag manik berwarna unik dimasukkan melalui nuchal yang puncak (Fisher & Muth, 1989) untuk memungkinkan identifikasi individu dari kejauhan. Individu tanpa tag manik diidentifikasi oleh tag PIT dan, dari kejauhan, dengan kekhasan masing-masing di bagian ekor, kepala, atau puncak morfologi.

BIDANG PENDATAAN

Kegiatan kawin dipantau selama puncak tiga musim kawin berturut-turut (05-30 Maret 2005 28-28 Februari Maret 2006, dan 27 Februari 27 Maret 2007). Pemantauan terbatas pada trek karena sifat rapuh dari lokasi penelitian (yakni yang sangat membenamkan oleh burung laut dan Tuatara). Diakses trek di hutan dipantau setiap hari oleh satu atau dua pengamat dari 13.00 h sampai gelap (sekitar 21.00 h), dengan perlahan-lahan berjalan di sepanjang trek dan visual survei untuk pacaran atau kawin aktivitas. Semua courtships diamati sampai ada hasil (yaitu kawin terjadi atau pasangan itu terganggu oleh perempuan atau laki-laki saingan). Courtships paling berhasil berakhir dengan cepat. Namun, perkawinan sukses mengambil hingga 1 jam; dengan demikian, ada kemungkinan kecil bahwa kita mungkin telah kehilangan beberapa aktivitas kawin jika beberapa pasangan yang kawin secara bersamaan di daerah yang berbeda. Pasang ditandai tuatara yang oportunis kawin diamati ditangkap dengan tangan, PITtagged, diukur, ditimbang, dan sampel darah dan jumlah ektoparasit diambil setelah kawin menyimpulkan. Pasangan dikembalikan segera setelah pengolahan untuk lokasi penangkapan mereka. Penanganan dan pengolahan tampaknya tidak mempengaruhi interaksi perilaku karena beberapa pasangan yang diamati perkawinan kembali kurang dari 30 menit setelah rilis. Pada tahun 2007, pemantauan diperluas untuk mencakup situs padang rumput kepadatan rendah. SEBUAH 500-m tanah panjang jalan yang berjalan melalui padang rumput disurvei setiap malam setelah gelap sampai kira-kira 00.00 h. Kegiatan padang rumput dan hutan Tuatara berbeda. Tuatara padang rumput jarang muncul dari mereka liang pada siang hari karena kurangnya menutupi dari predator burung, sedangkan Tuatara hutan aktif pada siang hari dan malam hari, tetapi aktivitas di pergeseran hutan untuk mencari makan setelah gelap (J. Moore, unpubl. data; Gillingham et al., 1995). Dengan demikian, hutan dan survei padang rumput dilakukan selama puncak aktivitas kawin untuk setiap jenis habitat.

ANALISIS STATISTIK

Untuk meneliti efek dari perbedaan fenotipik individu pada keberhasilan kawin laki-laki, kami melakukan analisis regresi logistik biner dalam R (Pengembangan R Inti Tim, 2006) dengan sukses kawin (sukses = 1, tidak berhasil = 0) sebagai variabel dependen. Kami memilih untuk menerapkan regresi

logistik biner analisis karena begitu sedikit laki-laki memiliki banyak pasangan. Laki-laki dikategorikan sebagai berhasil jika mereka pernah kawin diamati. Laki-laki dikategorikan sebagai berhasil jika mereka dimonitor untuk? 2 musim kawin, di plot penelitian fokus kami, dan tidak pernah diamati perkawinan. Kami dikecualikan beberapa laki-laki ditandai pada pinggiran penelitian plot karena perilaku pengamatan yang terbatas. Variabel prediktor termasuk SVL, kondisi tubuh (didefinisikan sebagai residual dari regresi massa log-transformasi / logtransformed SVL), rasio panjang ekor (didefinisikan sebagai VT / VT ± SVL), beban tungau, dan beban centang. Kami mendefinisikan beban tungau sebagai residual dari regresi linier count tungau / (SVL ± VT) untuk mengendalikan ukuran tubuh. SEBUAH statistik sebanding dihitung untuk beban centang. Setelah koreksi untuk ukuran tubuh, tungau dan kutu beban tidak berkorelasi dengan SVL atau massa. Kita tidak termasuk massa dalam analisis regresi logistic karena sangat berkorelasi dengan SVL (r = 0,94, P <0,001). Model yang diuji dalam bertahap mundur cara, mulai dengan model penuh, dengan variable dihapus dalam proses berulang-ulang berdasarkan mereka relatif kriteria informasi Akaike ini (AIC) nilai-nilai. Nilai AIC yang rescaled untuk DAIC untuk interpretasi. Model terbaik dipilih berdasarkan pada DAIC dari nol, dan istilah dianalisis untuk signifikansi dalam model menggunakan analisis varians (ANOVA).

Untuk menguji apakah laki-laki yang sukses dengan berbeda sehubungan dengan tipe habitat (atau kepadatan penduduk), kami dibandingkan rata-rata log-berubah SVL dan massa, tubuh Kondisi, rasio panjang ekor, dan tungau dan kutu banyak laki-laki yang sukses di padang rumput untuk laki-laki yang sukses di hutan menggunakan ANOVA. Meskipun mean ukuran jantan hutan sedikit lebih kecil dari padang rumput laki-laki (N. Nelson, unpubl. data), ini terutama didorong oleh kisaran yang lebih besar dari ukuran di ujung bawah dari laki-laki hutan (karena kepadatan yang lebih tinggi). Tubuh ukuran individu dikawinkan tidak berbeda antara tahun (laki-laki: F2,51 = 1,4; perempuan: F2,50 = 2,32, P> 0,1), sehingga Data dikumpulkan di tahun, dalam jenis habitat. Kami hanya digunakan catatan pertama dari individu yang diukur beberapa kali. Data dilaporkan sebagai mean ± SE dan semua data diperiksa untuk normalitas dan homogenitas varians, atau yang tepat berubah. P <0,05 dianggap signifikan secara statistik.

ANALISIS ayah

Pada bulan November 2005 (bersarang musim), sepuluh gravid betina yang telah diamati kawin di sebelumnya musim kawin yang dilengkapi dengan radio ransel pemancar dan dilacak ke sarang mereka. Wanita yang diizinkan untuk bertelur alami dan sarang yang digali untuk mengumpulkan telur. Banyak situs sarang terbukti tidak dapat diakses dan kompleks; dengan demikian, kami hanya mampu mengumpulkan cengkeraman parsial dari tiga perempuan pada tahun 2005. Salah satu cengkeraman ini gagal, mungkin karena mereka telah terganggu oleh perempuan lain sebelum pengumpulan. Di Oktober 2006 dan 2007, kami terletak sepuluh gravid lebih betina yang telah diamati kawin selama musim kawin sebelumnya, dan diinduksi oviposisi dengan menyuntikkan oksitosin (konsentrasi 10 IU mL-1, 10 IU kg-1 massa tubuh) intraperitoneal. Kami mengadakan betina semalam di kardus dan dikumpulkan telur karena mereka meletakkan sepanjang malam. Wanita kemudian kembali ke lokasi penangkapan mereka. Semua telur diinkubasi di Victoria University of Wellington, dan kaki-klip dikumpulkan dari semua tukik yang berikut tahun dan disimpan pada -80 ° C hingga pengolahan.

Genomik DNA diekstraksi dari ujung kaki-klip dari tukik (satu per individu) dan darah dari ibu dan ayah calon (5-10 ml) menggunakan proteinase K protokol fenol-kloroform (Sambrook, Fritsch & Maniatis, 1989). DNA diukur menggunakan spektrofotometer Nanodrop ND-1000. Tujuh sangat polimorfik mikrosatelit lokus yang diperkuat menggunakan polymerase chain reaction (PCR) (C2F, C11P, E11N, H5H, A12N, C12F, H4H; Aitken et al., 2001; Hay & Lambert, 2008) di 15-mL reaksi. Reaksi dan kondisi PCR dilakukan sensu Moore et al. (2008b) dan Hay & Lambert (2008). Amplified produk digabungkan untuk genotip dan dijalankan pada ABI 3730 Genetik Analyzer (Applied Biosystems, Inc). Alel divisualisasikan menggunakan Genemapper software (Applied Biosystems, Inc.) dan ukuran yang manual dicetak oleh pengamat yang sama (J.A.M.).

Kami memeriksa genotipe keturunan manual untuk mengkonfirmasi bersalin. Ayah ditugaskan untuk semua anak berdasarkan tujuh genotipe lokus menggunakan computer Program Cervus, versi 3.0 (Marshall et al., 1998; Kalinowski, Taper & Marshall, 2007), yang menghitung skor LOD (yaitu log dari keseluruhan kemungkinan bahwa calon orang tua adalah benar induk). Nilai positif LOD menunjukkan bahwa diduga Ayah lebih mungkin untuk menjadi ayah yang benar dari tidak menjadi ayah yang benar, dan sebaliknya untuk negative Skor LOD. Ayah calon adalah mereka yang mengamati kawin dengan masing-masing perempuan dan, untuk perempuan di plot penelitian fokus kami, kami juga termasuk laki-laki yang tinggal dalam jarak spasial dekat satu sama perempuan. Cengkeraman bertekad untuk memiliki beberapa ayah jika lebih dari satu keturunan per kopling ditugaskan untuk seorang ayah yang berbeda dengan keyakinan> 95%, dan yang tugas ini didasarkan pada dua atau lebih lokus (yaitu untuk memperhitungkan potensi ketidaksesuaian keturunan-induk karena mikrosatelit mutasi).

HASIL

* Total jumlah betina dikawinkan (poliandri) dan laki-laki (poligami) akan ditampilkan dalam tanda kurung.

† Persentase pasangan yang dikawinkan> 1 kali per musim, jumlah pasangan dikawinkan ditunjukkan dalam tanda kurung.

‡ Persentase laki-laki yang berhasil, jumlah laki-laki yang berhasil ditunjukkan dalam tanda kurung.

§Number laki-laki yang dikawinkan dalam setiap musim selama jumlah laki-laki focal (bukan jumlah condong per musim, sebagai

beberapa laki-laki dikawinkan dalam beberapa musim).

Data perilaku, hanya satu dari wanita tersebut adalah polyandrous; ibu yang lain 11 cengkeraman yang hanya mengamati kawin dengan satu laki-laki. Ayah adalah ditugaskan untuk ayah calon dengan keyakinan> 95% untuk 64 keturunan (dari sembilan cengkeraman). Skor LOD (yaitu jumlah dari rasio log-kemungkinan masing-masing lokus) dari ini 64 anak semua positif dan dalam berkisar 0,9-7,4. Genotipe

cocok prediksi ayah berdasarkan pengamatan perilaku untuk 84,2% dari keturunannya (N = 64, 95% confidence interval = 76.0-92,4%; Tabel 3). Dua cengkeraman (N = 10 keturunan) yang menjadi bapak oleh laki-laki unsampled yang pernah diamati kawin dengan betina (yaitu keturunan memiliki negative Skor LOD dan mis-cocok alel ayah calon di 2-4 lokus per individu), dan pasangan berdasarkan perilaku tidak diwakili dalam genggaman. Kelipatan ayah ditemukan dalam satu clutch (N = 4 anak), dengan ayah dibagi sama antara laki-laki yang kita kawin diamati dengan perempuan, dan tidak diketahui (unsampled) laki-laki. Tidak ada cengkeraman memiliki lebih dari dua indukan. Semua anak di kopling dari polyandrous perempuan (berdasarkan perilaku) yang menjadi bapak oleh salah satu laki-laki dengan yang dia diamati kawin. Berdasarkan data genetik, 8% dari wanita yang polyandrous (Tabel 3).

Pertama, kawin dominan sistem untuk Tuatara teritorial di Stephens Pulau monogami musiman dengan poligini di seberang musim.

Kedua, semua aktivitas kawin didominasi oleh kecil proporsi laki-laki (25-30%, yang dapat berubah dari waktu), dan keberhasilan kawin laki-laki tergantung pada ukuran badan.

Terakhir, beberapa ayah terjadi pada frekuensi sangat rendah (8,3% dari cengkeraman), dan membandingkan sistem kawin sosial dan genetik telah mengungkapkan kompleksitas dalam pola kawin individu.