The mutualistic interaction between clownfishes and sea anemones has garnered significant attention in ecological studies, providing insights into evolutionary dynamics, population genetics, and spatial ecology. However, the specific mechanisms governing the specificity of these associations and their implications for the geographical distribution and community composition of clownfish populations remain poorly understood. Additionally, the impacts of different host specializations on the population dynamics and evolutionary trajectories of clownfishes remain elusive. Addressing these knowledge gaps is imperative for a comprehensive understanding of mutualistic relationships and their broader ecological and evolutionary consequences.
This interdisciplinary thesis aims to delve into the complexities of the clownfish-sea anemone mutualistic system, offering insights into eco-evolutionary dynamics and their implications for ecosystem functioning and conservation. Through a combination of theoretical frameworks, extensive datasets, and innovative methodologies, this research endeavors to elucidate the influence of sea anemones’ mutualistic interactions on the ecology and evolution of clownfishes.
Chapter 1 focuses on unraveling the spatial and ecological structure of clownfish com- munity assemblages across the Indo-Pacific region. Utilizing Hutchinson’s niche framework, this chapter investigates species distributions and ecological niches, while also developing an implementation to constrain clownfish niches based on their host anemones. By eluci- dating the role of mutualistic interactions in shaping clownfish communities, this chapter aims to provide insights into competitive exclusion dynamics.
Chapter 2 explores the impact of different mutualistic strategies on the demographic history and spatial connectivity of multiple clownfish species. Employing Sequential Markovian Coalescent (SMC) analyses of whole-genome sequencing data, this chapter reconstructs population histories and estimates the spatial distribution of genetic diversity and potential dispersal routes.
In Chapter 3, the focus shifts to examining host-phenotype relationships by analyzing intra- and interspecific variation in clownfish morphology and coloration patterns in relation to their host associations. This chapter includes a comprehensive revision of known clownfish-sea anemone associations and genome-scale analyses to test hypotheses about the evolutionary trajectories of these traits.
Building on insights from previous chapters, Chapter 4 investigates the influence of ecological specialization on the phenotypic evolution of the broader Pomacentridae family, to which clownfishes belong. By analyzing coloration and morphological patterns in dam- selfishes, this chapter aims to discern convergent evolutionary trajectories based on habitat or dietary niches.
In conclusion, this thesis provides a comprehensive exploration of the ecological and evolutionary dynamics of clownfish-sea anemone mutualistic interactions. By integrating findings from various disciplines within ecology and evolutionary biology, it offers a holistic understanding of the intricate relationships between clownfishes and their symbiotic part- ners. Additionally, the thesis identifies avenues for future research and underscores the importance of mutualistic interactions in shaping marine communities and ecosystems.
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L’interaction mutualiste entre les poissons-clowns et les anémones de mer a suscité un intérêt important dans les études écologiques, offrant des perspectives sur les dynamiques évolutives, la génétique des populations et l’écologie spatiale. Cependant, les mécanismes régissant ces associations et leurs implications sur la distribution géographique et la com- position des communautés de poissons-clowns restent mal compris. De plus, les différents types d’associations entre les espèces de poisson clowns et les espèces d’anémones de mer sur les dynamiques de population et les trajectoires évolutives des poissons-clowns demeurent insaisissables. Combler ces lacunes de connaissances est impératif pour une compréhension globale des relations mutualistes et de leurs conséquences écologiques et évolutives plus larges.
Cette thèse interdisciplinaire vise à explorer les complexités du système mutualiste entre les poissons-clowns et les anémones de mer, offrant des perspectives sur les dynamiques éco-évolutives et leurs implications pour le fonctionnement des écosystèmes et la conservation. À travers une combinaison de cadres théoriques, de jeux de données étendus et de méthodologies innovantes, cette recherche s’efforce d’élucider l’influence des interactions mutualistes des anémones de mer sur l’écologie et l’évolution des poissons-clowns.
Le chapitre 1 se concentre sur l’étude de la structure spatiale et écologique des assemblages de communautés de poissons-clowns à travers la région Indo-Pacifique. En utilisant le cadre de niche de Hutchinson, ce chapitre examine les distributions d’espèces et les niches écologiques, tout en développant une mise en œuvre pour contraindre les niches des poissons-clowns en fonction de leurs hôtes. En élucidant le rôle des interactions mutualistes dans le façonnement des communautés de poissons-clowns, ce chapitre vise à fournir des perspectives sur les dynamiques d’exclusion compétitive.
Le chapitre 2 explore l’impact des différentes stratégies mutualistes (généralistes ou spécialistes) sur l’histoire démographique et la connectivité spatiale de plusieurs espèces de poissons-clowns. En utilisant des analyses coalescentes markoviennes séquentielles (SMC) de données de séquençage du génome entier, ce chapitre reconstruit les histoires des populations et estime la distribution spatiale de la diversité génétique et des routes de dispersion potentielles.
Dans le chapitre 3, l’accent est mis sur l’examen des relations hôte-phénotype en analysant les variations intra- et interspécifiques de la morphologie et des motifs de coloration des poissons-clowns par rapport à leurs hôtes. Ce chapitre comprend une révision exhaustive des associations connues entre poissons-clowns et anémones de mer et des anal- yses à l’échelle du génome pour tester des hypothèses sur les trajectoires évolutives de ces traits.
S’appuyant sur les connaissances des chapitres précédents, le chapitre 4 examine l’influence de la spécialisation écologique sur l’évolution phénotypique de la famille plus large des Pomacentridae, à laquelle appartiennent les poissons-clowns. En analysant les motifs de coloration et de morphologie chez les poissons-demoiselles, ce chapitre vise à discerner des trajectoires évolutives convergentes basées sur les niches habitatiques ou alimentaires.
En conclusion, cette thèse offre une exploration complète des dynamiques écologiques et évolutives des interactions mutualistes entre les poissons-clowns et les anémones de mer. En intégrant les résultats de différentes disciplines de l’écologie et de la biologie évolutive, elle offre une compréhension holistique des relations complexes entre les poissons-clowns et leurs partenaires symbiotiques. De plus, la thèse identifie des pistes de recherche futures et souligne l’importance des interactions mutualistes dans le façonnement des communautés marines et des écosystèmes.