The comparative study of endemic cottoid fishes (Cottidae, Comephoridae) and their adaptation to pelagic habitat in Lake Baikal

V.G. Sideleva and T.A. Kozlova

Proceedings of the Zoological Institute RAS, 2010, 314(4): 433–447 · https://doi.org/10.31610/trudyzin/2010.314.4.433

Full text

Abstract

This article describes the adaptive processes in the evolution of bladderless fish from benthic to secondary pelagic habitation in both Lake Baikal and the Antarctic eco-systems. It demonstrates how lipids play a major role in the achievement of neutral buoyancy by the endemic Baikalian species, genus Cottocomephorus (Cottidae family), and Comephorus (Comephoridae family), similar to the Antarctic secondary pelagic species of the Notothenioidei suborder. In addition, it also describes how the skeletons of these species became lighter due to bone mass reduction and lower mineralization; and how fin surface area became larger than that of the rest of the body in order for these secondary pelagic fish to attain appropriate balance and floatation.

Key words

Baikal, secondarily pelagic fishes, pelagic zone, Comephoridae

Submitted October 1, 2010 · Accepted October 10, 2010 · Published December 25, 2010

References

Андрияшев А.П. 1964. Обзор фауны рыб Антарктики. В кн.: Исследования фауны морей, 2(10). Наука, Москва–Ленинград: 355–386.

Андрияшев А.П. 1986. Общий обзор фауны донных рыб Антарктики. Труды Зоологического института АН СССР, 153. Наука, Ленинград: 9–45.

Балушкин А.В. 1984. Морфологические основы систематики и филогении нототениевых рыб. Наука, Ленинград, 140 с.

Волерман И.Б. и Конторин В.В. 1983. Биологические сообщества рыб и нерпы в Байкале. Наука, Новосибирск, 248 с.

Воскобойникова О.С. 1982. Изменения висцерального скелета в процессе пелагизации рыб семейства Nototheniidae. Труды Зоологического института АН СССР, 114: 67–76.

Дзюба Е.В. 2004. Исследование пищевых стратегий пелагических рыб Байкала. Автореферат диссертации кандидата биологических наук. Институт биологии внутренних вод, Борок, 24 с.

Зубин А.А. 1992. Питание байкальских бентопелагических подкаменщиковых рыб Scorpaeniformes (Cottoidei). Вопросы ихтиологии, 32: 147–151.

Карабанов Е.Б. 1999. Геологическое строение осадочной толщи озера Байкал и реконструкции изменений климата Центральной Азии в позднем кайнозое. Диссертация в виде научного доклада доктора геолого-минералогических наук. Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН, Москва, 72 с.

Колокольцева Э.М. 1968. Морфометрическая характеристика Байкала. В кн.: Флоренсов Н.А. (ред.). Мезозойские и кайнозойские озера Сибири. Наука, Москва: 183–188.

Коряков Е.А. 1964. Биология, ресурсы и хозяйственное значение голомянок. Труды Лимнологического института СО АН СССР, 2. Наука, Москва: 3–75.

Коряков Е.А. 1972. Пелагические бычковые Байкала. Наука, Москва, 155 с.

Логачев Н.А. 2003. История и геодинамика Байкальского рифта. Геология и география, 44: 391–406.

Нагорный В.К., Волерман И.Б., Сиделева В.Г., Косторной С.А. и Завьялова Т.Я. 1984. Состояние запасов голомянко-бычковых рыб и использование их омулем. В кн.: Норенко Д.С. (ред.). Вопросы развития рыбного хозяйства в бассейне озера Байкал. Промрыбвод, Ленинград: 72–78.

Парин Н.В. 1968. Ихтиофауна океанической эпипелагиали. Наука, Москва, 185 с.

Петров Е.А., Сиделева В.Г., Стюарт Б. и Мельник Н.Г. 1993. Питание байкальской нерпы: состояние проблемы. 5. Нырятельное поведение и экология питания. Сибирский биологический журнал, 6: 32–40.

Сиделева В.Г. 1982. Сейсмосенсорная система байкальских подкаменщиковых рыб в связи с их экологией. Наука, Новосибирск, 147 с.

Сиделева В.Г. и Козлова Т.А. 1989. Специализация коттоидных рыб (Cottoidei) к обитанию в пелагиали Байкала. Доклады АН СССР, 306: 1499–1501.

Сиделева В.Г. и Механикова И.В. 1990. Пищевая специализация и эволюция керчаковых рыб (Cottoidei) озера Байкал. Труды Зоологического института АН СССР, 222: Ленинград: 144–161.

Сиделева В.Г., Фиалков В.А. и Новицкий А.Л. 1992. Плавательное поведение и его связь с внешним строением у вторичнопелагических коттоидных рыб (Cottoidaei) оз. Байкал. Вопросы ихтиологии, 32: 138–143.

Смирнова О.Г. 1997. Строение органов зрения байкальских подкаменщиковых рыб (Cottoidei) в связи с особенностями их экологии: Автореферат диссертации кандидата биологических наук. Иркутский государственный университет, Иркутск, 23 с.

Сорокин В.Н. и Сорокина А.А. 1988. Биология молоди промысловых рыб Байкала. Наука, Новосибирск, 216 с.

Стариков Г.В. 1977. Голомянки Байкала. Наука, Новосибирск, 94 с.

Талиев Д.Н. 1955. Бычки-подкаменщики Байкала. Академия наук СССР, Москва–Ленинград, 603 с.

Талиев Д.Н. и Коряков Е.А. 1949. Естественный удельный вес байкальских Cottoidei. Доклады АН СССР, 68: 169–172.

Черняев Ж.А. 1974. Морфоэкологические особенности размножения и развития большой голомянки Comephorus baicalensis (Pallas). Вопросы ихтиологии, 6: 990–1003.

Черняев Ж.А. 1985. Размножение и развитие длиннокрылой широколобки Cottocomephorus inermis (Jakowlew) (Cottidae) оз. Байкал. Вопросы ихтиологии, 25: 794–807.

Шерстянкин П.П., Алексеев С.П., Абрамов А.М., Ставров К.Г., Де Батист М., Хус Р., Канальс М. и Касамор Х.Л. 2006. Батиместическая электоронная карта озера Байкал. Доклады Академии Наук, 408(1): 102–107.

Шимараев М.Н. 1977. Элементы теплового режима озера Байкал. Наука, Новосибирск, 149 с.

Clarke A., Doherty N., DeVries A.L. and Eastman J.T. 1984. Lipid content and composition of three species of Antarctic fish in relation to buoyancy. Polar Biology, 3: 77–83. https://doi.org/10.1007/BF00258151

DeVries A.L. and Eastman J.T. 1978. Lipid sacs as a buoyancy adaptation in an Antarctic fish. Nature, 271: 352–353. https://doi.org/10.1038/271352a0

Eastman J.T. 1979. Buoyancy and morphological studies of Antarctic fishes. Antarctic Journal of the United States, 14: 164–166.

Eastman J.T. 1988. Lipid storage systems and the Biology of two neutrally buoyant Antarctic Notothenioid fishes. Comparative Biochemistry and Physiology, 90(3): 529–537. https://doi.org/10.1016/0305-0491(88)90292-1

Eastman J.T. and DeVries A.L. 1981. Buoyancy adaptations in a swim-bladderless Antarctic fishes. Journal Morphology, 167: 91–102. https://doi.org/10.1002/jmor.1051670108

Eastman J.T. and DeVries A.L. 1982. Buoyancy studies of notothenioid fishes in McMurdo Sound, Antarctica. Copeia, 2: 385–393. https://doi.org/10.2307/1444619

Greenwood P.H. 1984. What is a species flock? In: A.A. Echelle and I. Kornfield (Ed.). Evolution of fish species flocks. University of Maine at Orono, Orono: 13–20.

Kozlova T.A. 1997. Seasonal cycles in total chemical composition of two Lake Baikal benthic-pelagic sculpins (Cottocomephorus, Cottoidei). Journal of Fish Biology, 50: 734–743. https://doi.org/10.1006/jfbi.1996.0343

Kozlova T.A. 1998. Lipid class composition of benthic-pelagic fishes (Cottocomephorus, Cottoidei) from Lake Baikal. Fish Physiology and Biochemistry, 19: 211–216.

Kozlova T.A. and Khotimchenko S.V. 2000. Lipids and fatty acids of two pelagic cottoid fishes (Comephorus spp.) endemic to Lake Baikal. Comparative Biochemistry and Physiology, 127: 477–485. https://doi.org/10.1016/S0305-0491(00)00207-8

Love R.M. 1970. Depletion. In: The Chemical Biology of Fishes. 1. Academic Press, London and New York: 222–257.

Sideleva V.G. 2003. The endemic fishes of Lake Baikal. Backhuys Publisher, Leiden, 270 p.

Smith, G.R. 1975. Fishes of the Pliocene Glenns Ferry Formation, south-west Idaho. Papers of paleontology, 5(14): 1–68.

Smith G.R. 1987. Fish speciation in a Western North American Pliocene rift lake. Palaios, 2: 436–445. https://doi.org/10.2307/3514615