Cyanosis by methemoglobinemia in tadpoles of Cochranella granulosa (Anura: Centrolenidae)

Tadpoles inhabit generally well oxygenated rivers and streams, nevertheless they were found in areas with limited oxygen availability inside the rivers. To assess this feature, I examined factors that influence centrolenid tadpole behaviour using Cochranella granulosa. The tadpoles were reared in well-oxygenated and hypoxic environments and their development, survivorship and growth were compared. The tadpoles in oxygenated water acquired a pale color, while tadpoles in hypoxic water grew faster and were bright red and more active. In the oxygenated water, the ammonium, which had its origin in the tadpoles’ urine and feces, was oxidized to nitrate. In contrast, in the hypoxic treatment, the nitrogen compounds remained mainly as ammonium. Presumably, the nitrate in oxygenated water was secondarily reduced to nitrite inside the long intestine coils, because all symptoms in the tadpoles point to methemoglobinemia, which can occur when the nitrite passes through the intestine wall into the bloodstream, transforming the hemoglobin into methemoglobin. This could be checked by a blood test where the percentage of methemoglobin was 2.3% in the blood of tadpoles reared in hypoxic condition, while there was a 19.3% level of methemoglobin in the blood of tadpoles reared in oxygenated water. Together with the elevated content of methemoglobin, the growth of the tadpoles was delayed in oxygenated water, which had high nitrate content. The study about quantitative food-uptake showed that the tadpoles benefit more from the food in hypoxic water, although they spent there more energy moving around than the tadpoles living in oxygenated but nitrate-charged water. Rev. Biol. Trop. 58 (4): 1467-1478. Epub 2010 December 01.

Los renacuajos por lo general viven en ríos y arroyos bien oxigenados, sin embargo, como han sido encontrados en áreas con disponibilidad de oxígeno limitada en los ríos, se estudió como influye este factor en su comportamiento. Renacuajos de Cochranella granulosa fueron criados en ambientes bien oxigenados y de hipoxia para comparar su desarrollo, supervivencia y crecimiento. En el agua que no fue cambiada durante al menos un mes, los renacuajos mostraron diferencias en su desarrollo cuando vivían en agua hipóxica u oxigenada. Los renacuajos en el agua aireada tenían un color pálido, mientras que en la hipóxica fueron más activos y de un color rojo brillante. En el agua hipóxica, el nitrógeno que se originó de la orina y las heces de los renacuajos se mantuvo principalmente en forma de amonio; en cambio, el amonio fue oxidado a nitrato en el agua aireada. Presumiblemente, el nitrato en el agua oxigenada se redujo secundariamente a nitrito dentro del intestino, ya que todos los síntomas en los renacuajos que vivían en esta agua apuntaron a una metahemoglobinemia, que se produce cuando el nitrito pasa a través de la pared del intestino a la corriente sanguínea transformando la hemoglobina en metahemoglobina. Esto pudo comprobarse mediante un análisis sanguíneo en donde el porcentaje de metahemoglobina fue del 2.3% en la sangre de los renacuajos criados en condición hipóxica y de un 19.3% de metahemoglobina en aquellos criados en agua aireada. En la misma forma en que la metahemoglobina aumenta en la sangre de los renacuajos que viven en agua oxigenada, su crecimiento disminuye en agua con alto contenido de nitrato. El estudio cuantitativo de la ingestión de nutrientes mostró que el crecimiento de los renacuajos se beneficia más de los alimentos en agua hipóxica, a pesar de que los renacuajos son más activos en sus movimientos que los que viven en agua oxigenada pero cargada de nitratos.

Fine scale gene flow and individual movements among subpopulations of Centrolene prosoblepon (Anura: Centrolenidae)

Dispersal capabilities determine and maintain local gene flow, and this has implications for population persistence and/or recolonization following environmental perturbations (natural or anthropogenic), disease outbreaks, or other demographic collapses. To predict recolonization and understand dispersal capacity in a stream-breeding frog, we examined individual movement patterns and gene flow among four subpopulations of the Neotropical glassfrog, Centrolene prosoblepon, at a mid-elevation cloud forest site at El Copé, Panama. We measured male movement directly during a two year mark-recapture study, and indirectly with gene flow estimates from mitochondrial DNA sequences (mtDNA). Individuals of this species showed strong site fidelity: over two years, male frogs in all four headwater streams moved very little (mean = 2.33 m; mode = 0 m). Nine individuals changed streams within one or two years, moving 675-1,108 m. For those males moving more than 10 m, movement was biased upstream (p < 0.001). Using mtDNA ND1 gene sequences, we quantified gene flow within and among headwater streams at two spatial scales: among headwater streams within two adjacent watersheds (2.5 km2) and among streams within a longitudinal gradient covering 5.0 km2. We found high gene flow among headwater streams (phi(ST) = 0.007, p = 0.325) but gene flow was more limited across greater distances (phi(CT) = 0.322, p = 0.065), even within the same drainage network. Lowland populations of C. prosoblepon potentially act as an important source of colonists for upland populations in this watershed.

La capacidad de dispersión determina y mantiene el flujo genético local, y esto tiene implicaciones para la persistencia poblacional y/o la recolonización que sigue a perturbaciones ambientales. Examinamos patrones individuales de movimiento y flujo genético entre subpoblaciones de Centrolene prosoblepon (Anura: Centrolenidae) en un sitio de elevación media en El Copé, Panamá. Medimos directamente el movimiento de los machos durante un estudio de marcado-recaptura, e indirectamente con estimaciones de flujo genético a partir de secuencias de ADN mitocondrial (mtDNA). Los individuos mostraron fuerte fidelidad a su lugar: por más de dos años, las ranas macho de los cuatro arroyos al inicio del río se movieron muy poco (promedio = 2.33 m; moda = 0 m). Nueve individuos cambiaron de corriente de agua en uno o dos años, moviéndose 675-1 108 m. Usando la secuencia genética ND1 del ADN mitocondrial, medimos el flujo genético en dos escalas espaciales: entre arroyos que originan el río (2.5 km2) y entre arroyos con un gradiente longitudinal en 5.0 km2. Encontramos un flujo genético alto entre los arroyos al inicio del río (f = 0.007, p = 0.325 y otro más limitado en distancias mayores (f = 0.322, p = 0.065).