Plant Systematics and Evolution

, Volume 164, Issue 1–4, pp 215–237 | Cite as

The species concept in diatoms: Evidence for morphologically distinct, sympatric gamodemes in four epipelic species

  • David G. Mann
Article

Abstract

Reproductive isolation is demonstrated between morphologically distinct, sympatric demes of four epipelic diatom species inhabiting a small pond. The six demes ofSellaphora pupula, four of them allogamous, one probably autogamous, and one apparently asexual, differ morphologically with respect to size, shape, stria density and pattern. In the pond,Caloneis silicula, Cymatopleura solea, andNeidium ampliatum each contain two allogamous demes, differing principally in size. There are intrinsic barriers to hybridization between the demes, which operate at the earliest stages of sexual reproduction. Such gamodemes are perhaps best treated taxonomically as separate species.

Key words

Diatoms Caloneis Cymatopleura Neidium Sellaphora Infraspecific variation microevolution reproductive isolation species concepts 

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References

  1. de Brébisson, A., Godey, 1836: Algues des environs de Falaise. — Mém. Soc. Acad. Sci. Arts Falaise1835: 1–66, 256–269.Google Scholar
  2. Briggs, D., Walters, S. M., 1984: Plant variation and evolution, 2nd. edn. — Cambridge: Cambridge University Press.Google Scholar
  3. Cleve, P. T., 1894: Synopsis of the naviculoid diatoms 1. — K. Svenska Vetensk. Akad. Handl.26 (2): 1–194.Google Scholar
  4. Cleve-Euler, A., 1952: Die Diatomeen von Schweden und Finnland. 2. — K. Svenska Vetensk. Akad. Handl., Ser. 4,3 (3): 1–153.Google Scholar
  5. —, 1953: Die Diatomeen von Schweden und Finnland. 4. — K. Svenska Vetensk. Akad. Handl., Ser. 4,4 (5): 1–255.Google Scholar
  6. —, 1955: Die Diatomeen von Schweden und Finnland. 5. — K. Svenska Vetensk. Akad. Handl., Ser. 4,5 (4): 1–232.Google Scholar
  7. Davis, P. H., Heywood, V. H., 1963: Principles of angiosperm taxonomy. — Edinburgh, London: Oliver & Boyd.Google Scholar
  8. Du Rietz, G. E., 1930: The fundamental units of biological taxonomy. — Svensk Bot. Tidskr.24: 338–428.Google Scholar
  9. Geitler, L., 1927a: Reduktionsteilung, Kopulation und Parthenogenese bei der pennaten DiatomeeCocconeis placentula. — Biol. Zentralbl.47: 307–318.Google Scholar
  10. —, 1927b: Somatische Teilung, Reduktionsteilung, Kopulation und Parthenogenese beiCocconeis placentula. — Arch. Protistenk.59: 506–548.Google Scholar
  11. —, 1932: Der Formwechsel der pennaten Diatomeen (Kieselalgen). — Arch. Protistenk.78: 1–226.Google Scholar
  12. —, 1948: Zur Kenntnis der Rassenbildung und des Kopulationsverhaltens der DiatomeeCocconeis placentula und ihres Epiphytismus. — Bot. Not.1948: 84–92.Google Scholar
  13. —, 1951: Die Stellungen der Kopulationspartner und der Auxosporen beiGomphonema-Arten. — Abh. Akad. Wiss. Lit. Mainz, math.-nat. Kl.,6: 217–225.Google Scholar
  14. —, 1952: Untersuchungen über Kopulation und Auxosporenbildung pennater Diatomeen 4, 5. — Österr. Bot. Z.99: 598–605.CrossRefGoogle Scholar
  15. —, 1953: Allogamie und Autogamie bei der DiatomeeDenticula tenuis und die Geschlechtsbestimmung der Diatomeen. — Österr. Bot. Z.100: 331–352.CrossRefGoogle Scholar
  16. —, 1958a: Fortpflanzungsbiologische Eigentümlichkeiten vonCocconeis und Vorarbeiten zu einer systematischen Gliederung vonCocconeis placentula nebst Beobachtungen an Bastarden. — Österr. Bot. Z.105: 350–379.CrossRefGoogle Scholar
  17. —, 1958b: Notizen über Rassenbildung, Fortpflanzung, Formwechsel und morphologische Eigentümlichkeiten bei pennaten Diatomeen. — Österr. Bot. Z.105: 408–442.CrossRefGoogle Scholar
  18. —, 1960: Obligate pädogame Automixis bei einer Rasse vonGomphonema angustatum. — Österr. Bot. Z.107: 275–280.CrossRefGoogle Scholar
  19. —, 1963: Rassenbildung beiGomphonema angustatum. — Österr. Bot. Z.110: 481–483.CrossRefGoogle Scholar
  20. —, 1968: Kleinsippen bei Diatomeen. — Österr. Bot. Z.115: 354–362.CrossRefGoogle Scholar
  21. —, 1969: Notizen über die Auxosporenbildung einiger pennater Diatomeen. — Österr. Bot. Z.117: 265–275.CrossRefGoogle Scholar
  22. —, 1970a: Kleinsippen vonGomphonema angustatum. — Österr. Bot. Z.118: 197–200.CrossRefGoogle Scholar
  23. —, 1970b: Zwei morphologisch und fortpflanzungsbiologisch unterschiedene Kleinsippen pennater Diatomeen aus dem Neusiedler See. — Nova Hedwigia19: 391–396.Google Scholar
  24. Geitler, 1972: Sippen vonGomphonema parvulum, Paarungsverhalten und Variabilität pennater Diatomeen. — Österr. Bot. Z.120: 257–268.CrossRefGoogle Scholar
  25. —, 1973a: Zur Lebensgeschichte und Morphologie pennater Diatomeen. 1. Allogamie beiGomphonema constrictum var.capitatum. — Österr. Bot. Z.122: 35–49.CrossRefGoogle Scholar
  26. —, 1973b: Auxosporenbildung und Systematik bei pennaten Diatomeen und die Cytologie vonCocconeis-Sippen. — Österr. Bot. Z.122: 299–321.CrossRefGoogle Scholar
  27. —, 1975: Formwechsel, sippenspezifischer Paarungsmodus und Systematik bei einigen pennaten Diatomeen. — Pl. Syst. Evol.124: 7–30.CrossRefGoogle Scholar
  28. —, 1977: Entwicklungsgeschichtliche Eigentümlichkeiten einigerAchnanthes-Arten (Diatomeae). — Pl. Syst. Evol.126: 377–392.CrossRefGoogle Scholar
  29. —, 1980: Beiträge zur Entwicklungsgeschichte und Taxonomie einigerAchnanthes-Arten, SubgenusMicroneis (Bacillariophyceae). — Pl. Syst. Evol.134: 1–10.CrossRefGoogle Scholar
  30. —, 1982: Die infraspezifischen Sippen vonCocconeis placentula des Lunzer Seebachs. — Arch. Hydrobiol. Suppl.63: 1–11.Google Scholar
  31. —, 1985: Automixis bei pennaten Diatomeen. — Pl. Syst. Evol.150: 303–306.CrossRefGoogle Scholar
  32. Germain, H., 1981: Flore des diatomées. — Paris: Boubée.Google Scholar
  33. Gilmour, J. S. L., Heslop-Harrison, J., 1954: The deme terminology and the units of micro-evolutionary change. — Genetica27: 147–161.CrossRefPubMedGoogle Scholar
  34. Hartley, B., 1986: A check-list of the freshwater, brackish and marine diatoms of the British Isles and adjoining coastal waters. — J. Mar. Biol. Ass. U.K.66: 531–610.CrossRefGoogle Scholar
  35. Hustedt, F., 1927–66: Die Kieselalgen Deutschlands, Österreichs und der Schweiz. — In DrL. Rabenhorsts Kryptogamenflora von Deutschland, Österreich und der Schweiz7. — Leipzig: Akademische Verlagsgesellschaft.Google Scholar
  36. —, 1930:Bacillariophyta (Diatomeae). — InPascher, A., (Ed.): Die Süßwasser-Flora Mitteleuropas10. 2nd edn. — Jena: G. Fischer.Google Scholar
  37. Krammer, K., Lange-Bertalot, H., 1986:Bacillariophyceae. 1:Naviculaceae. — InEttl, H., Gerloff, J., Heynig, H., Mollenhauer, D., (Eds.): Süßwasserflora von Mitteleuropa (founded byA. Pascher)2 (1). — Stuttgart, New York: G. Fischer.Google Scholar
  38. —, 1987:Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae: neue und wenig bekannte Taxa, neue Kombinationen und Synonymie sowie Bemerkungen und Ergänzungen zu denNaviculaceae. — Bibliotheca Diat.15: 1–289.Google Scholar
  39. —, 1988:Bacillariophyceae. 2:Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. — InEttl, H., Gerloff, J., Heynig, H., Mollenhauer, D., (Eds.): Süßwasserflora von Mitteleuropa (founded byA. Pascher)2 (2). — Stuttgart, New York: G. Fischer.Google Scholar
  40. Kützing, F. T., 1833: Synopsis Diatomearum oder Versuch einer systematischen Zusammenstellung der Diatomeen. — Linnaea8: 529–620.Google Scholar
  41. Lewin, R. A., 1981: Three species concepts. — Taxon30: 609–613.CrossRefGoogle Scholar
  42. Mann, D. G., 1978: Studies in the familyNitzschiaceae (Bacillariophyta). — Ph.D. thesis, University of Bristol, U.K.Google Scholar
  43. —, 1981a: Studies in the diatom genusHantzschia. 3. Infraspecific variation inH. virgata. — Ann. Bot.47: 377–395.Google Scholar
  44. —, 1981b: Infraspecific variation in the diatom genusHantzschia—some consequences for diatom taxonomy (abstract). — Phycologia20: 109.Google Scholar
  45. —, 1984a: Observations on copulation inNavicula pupula andAmphora ovalis in relation to the nature of diatom species. — Ann. Bot.54: 429–438.Google Scholar
  46. —, 1984b: Auxospore formation and development inNeidium (Bacillariophyta). — Brit. Phycol. J.19: 319–331.CrossRefGoogle Scholar
  47. —, 1987: Sexual reproduction inCymatopleura. — Diatom Research2: 97–112.CrossRefGoogle Scholar
  48. —, 1988: The nature of diatom species: analyses of sympatric populations. — InRound, F. E., (Ed.): Proceedings of the 9th International Diatom Symposium, pp. 317–327. — Bristol: Biopress, and Koenigstein: O. Koeltz.Google Scholar
  49. —, 1989a: On auxospore formation inCaloneis and the nature ofAmphiraphia (Bacillariophyta). — Pl. Syst. Evol.163: 43–52.CrossRefGoogle Scholar
  50. Mann, D. G., 1989b: The diatom genusSellaphora: separation fromNavicula. — Brit. Phycol. J. (In press.)Google Scholar
  51. Patrick, R., Reimer, C. W., 1966: The diatoms of the United States 1. — Monogr. Acad. Nat. Sci. Philad.13: 1–688.Google Scholar
  52. Ross, R., 1963: The diatom genusCapartogramma and the identity ofSchizostauron. — Bull. Brit. Mus. Nat. Hist. (Bot.)3: 49–92.Google Scholar
  53. —, 1983: Endemism and cosmopolitanism in the diatom flora of the East African great lakes. — InSims, R. W., Price, J. H., Whalley, P. E. S., (Eds.): Evolution, time and space: the emergence of the biosphere; Systematics Association Special Vol.23, pp. 157–177. — London: Academic Press.Google Scholar
  54. Round, F. E., 1953: An investigation of two benthic algal communities in Malham Tarn, Yorkshire. — J. Ecol.41: 174–179.CrossRefGoogle Scholar
  55. —, 1972: Patterns of seasonal succession of freshwater epipelic algae. — Brit. Phycol. J.7: 213–220.CrossRefGoogle Scholar
  56. Schoeman, F. R., Archibald, R. E. M., 1976–80: The diatom flora of southern Africa. — Pretoria: CSIR Special Report WAT 50.Google Scholar
  57. Smith, W., 1853: A synopsis of the BritishDiatomaceae 1. — London: J. van Voorst.Google Scholar
  58. Sonneborn, T. M., 1975: TheParamecium aurelia complex of fourteen sibling species. — Trans. Amer. Microsc. Soc.94: 155–178.CrossRefGoogle Scholar
  59. Stace, C. A., 1980: Plant taxonomy and biosystematics. — London: E. Arnold.Google Scholar
  60. Stebbins, G. L., 1950: Variation and evolution in plants. — New York, London: Columbia University Press.Google Scholar
  61. VanLandingham, S. L., 1968: Catalogue of the fossil and recent genera and species of diatoms and their synonyms. 2.Bacteriastrum throughCoscinodiscus. — Lehre: J. Cramer.Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1989

Authors and Affiliations

  • David G. Mann
    • 1
  1. 1.Botany DepartmentUniversity of EdinburghEdinburghU.K.

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