Morphological and behavioural responses of frog tadpoles to perceived predation risk: A possible role for corticosterone mediation?

Abstract

Predators can have an important influence on prey survival and fitness, and many prey species exhibit morphological or behavioural responses to perceived predation risk. Although basic characteristics of anti-predator responses have been well documented, physiological pathways underlying such responses are poorly understood. We sought evidence for a role of corticosterone, a major stress hormone in amphibians, in the behavioural and morphological anti-predator responses of leopard frog tadpoles (Rana pipiens) exposed to caged dragonfly nymphs (Aeshna spp.). By superimposing a metyrapone treatment (corticosteroid synthesis inhibitor) over chronic predator exposure in a 2 × 2 factorial design, we evaluated if tadpole anti-predator responses were mediated by corticosterone. Tadpoles were less active and more likely to exhibit a startle response when exposed to perceived predation risk, but direct and interactive effects of the metyrapone treatment on behaviour were negligible. Predator-exposed tadpoles grew larger and had deeper tail fins, whereas the metyrapone treatment resulted in smaller tadpoles with shallower tail fins. Tadpoles simultaneously exposed to metyrapone treatment and predation risk had reduced tail-fin depth and increased body:tail ratio compared to steroid-normal animals. Because both traits are implicated in tadpole vulnerability to predation, these results suggest that the corticosteroid pathway may mediate tadpole morphological response to perceived predation risk. We provide evidence supporting a possible role for corticosterone in anti-predator responses of amphibians specifically in terms of morphological responses. Our results suggest that corticosteroid adjustment may impact prey survival through phenotypic change upon exposure to predation risk and thereby suggest a possible functional role of this hormonal pathway in amphibian physiological ecology.

Résumé

Les prédateurs peuvent avoir une influence importante sur la survie et la valeur adaptative de leurs proies et plusieurs espèces de proies présentent des réponses morphologiques ou comportementales au risque perçu de prédation. Bien que les caractéristiques de base des réponses anti-prédateurs soient bien documentées, les processus physiologiques sous-jacents sont encore mal compris. Nous avons examiné si la corticostérone, une hormone de stress principale chez les amphibiens, joue un rôle dans les réponses anti-prédateurs comportementales et morphologiques chez les têtards de la grenouille léopard (Rana pipiens) exposés à des nymphes de libellules (Aeshna spp.) en cage. En superposant un traitement à la métyrapone (un inhibiteur de la synthèse corticostéroïde) à une exposition chronique à des prédateurs dans un plan factoriel 2 × 2, nous avons évalué si la corticostérone jouait un rôle dans les réponses anti-prédateurs des têtards. Les têtards étaient moins actifs et avaient plus tendance à sursauter lorsqu'ils étaient exposés à un risque perçu de prédation, mais les effets directs et interactifs du traitement à la métyrapone sur le comportement étaient négligeables. Les têtards exposés aux prédateurs ont atteint une plus grande taille et avaient des nageoires caudales plus longues, alors que les têtards ayant reçu le traitement à la métyrapone sont restés plus petits et avaient des nageoires caudales plus courtes. Les têtards exposés simultanément au traitement à la métyrapone et au risque de prédation avaient des nageoires caudales plus courtes et un ratio taille corporelle:queue plus élevé que les animaux ayant un taux de stéroïde normal. Puisque ces deux traits sont impliqués dans la vulnérabilité des têtards à la prédation, ces résultats suggèrent que la corticostéroïde puisse être impliquée dans la réponse morphologique des têtards au risque perçu de prédation. Nous fournissons ainsi des évidences d'un rôle possible de la corticostérone dans les réponses anti-prédateurs d'amphibiens spécifiquement en termes de réponses morphologiques. Nos résultats suggèrent qu'un ajustement de la corticostéroïde puisse avoir un impact sur la survie des proies via un changement phénotypique suite à une exposition au risque de prédation et suggèrent ainsi un rôle fonctionnel possible de ce processus hormonal dans l'écophysiologie des amphibiens.

Keywords:

• amphibian
• glucocorticoids
• morphometrics
• physiological ecology
• predator—prey interactions
• stress

Mots-clés:

• amphibian
• écologie physiologique
• glucocorticoïdes
• interactions prédateur-proie
• morphométrie
• stress