SUMMARY Sound emissions from human activities represent a pervasive environmental stressor. Individual responses in terms of behaviour, physiology or anatomy are well documented but whether they propagate through nested ecological interactions to alter complex communities needs to be better understood. This is even more relevant for freshwater ecosystems that harbour a disproportionate fraction of biodiversity but receive less attention than marine and terrestrial systems. We conducted a mesocosm investigation to study the effect of chronic exposure to motorboat noise on the dynamics of a freshwater community including phytoplankton, zooplankton, and roach as a planktivorous fish. As expected under the trophic cascade hypothesis, roach predation induced structural changes in the planktonic communities. Surprisingly, although roach changed their feeding behaviour in response to noise, the dynamics of the roach-dominated planktonic communities did not differ between noisy and noiseless mesocosms. This suggests that the top-down structuring influence of roach on planktonic communities might be resilient to noise and reveals the difficulties on extrapolating impacts form individual responses to complex communities.

Harvesting has been demonstrated to cause rapid, yield-decreasing trait change towards slower somatic growth and earlier maturation in wild populations. These changes are largely considered to result from direct, density-independent harvest selection on traits. Here, we show that exact same trait changes may also indirectly result from a harvest-induced relaxation of density-dependent (K) natural selection for faster growth and delayed maturation. We exposed 12 pond populations of medaka fish (Oryzias latipes) to contrasted size-selective harvesting during 5 years, and show that harvesting effectively changed juvenile natural mortality from density-dependent to density-independent. We then laboratory-reared medaka progeny under contrasted food levels mimicking the environmental effects of a harvest-induced density gradient. Interaction between past harvest regime and present food environment on progeny traits revealed that harvest-induced trait changes in medaka resulted from selection in a low-food environment only, i.e., were driven by relaxed K-selection only, not by direct harvest selection. Feeding trials further demonstrated that trait changes were associated with reorganizations in rates of food acquisition, assimilation and allocation that were contingent upon the food environments. This is the first study to demonstrate that harvesting can induce undesirable distortions of natural selection that impair productivity traits. We conclude that sustaining harvesting yields over extended time scales requires a preservation of high population densities.

Anthropogenic perturbations such as harvesting often select against a large body size, and are predicted to induce rapid evolution towards smaller body sizes and earlier maturation. However, the evolvability of body size and size-correlated traits remains seldom evaluated in wild populations. Here, we use a laboratory experiment over 6 generations to measure the ability of wild-caught medaka fish ( Oryzias latipes ) to evolve in response to bidirectional size-dependent selection mimicking opposite harvest regimes. Specifically, we imposed selection against a small body size (Large line), against a large body size (Small line) or random selection (Control line), and measured correlated responses across multiple phenotypic, life-history and endocrine traits. As expected, the Large line evolved faster somatic growth and delayed maturation, but also evolved smaller body sizes at hatch, with no change in average levels of pituitary gene expressions of luteinizing, follicle-stimulating or growth (GH) hormones. In contrast, the Small medaka line was unable to evolve smaller body sizes or earlier maturation, but showed marginally-significant signs of increased reproductive investment (age effect on maturity probability, larger egg sizes, elevated pituitary GH production). Natural selection on medaka body size was too weak to significantly hinder the effect of artificial selection, indicating that the asymmetric body-size response to size-dependent selection reflected an asymmetry in body-size evolvability. Our results show that trait evolvability may be contingent upon the direction of selection, and that a detailed knowledge of trait evolutionary potential is needed to forecast population response to anthropogenic change.

Abstract Phenological advances are a widespread response to global warming and can contribute to determine the climate vulnerability of organisms, particularly in ectothermic species, which are highly dependent on ambient temperatures to complete their life cycle. Yet, the relative contribution of breeding dates and temperature conditions during gestation on fitness of females and their offspring is poorly documented in reptiles. Here, we exposed females of the common lizard Zootoca vivipara to contrasting thermal scenarios (cold vs. hot treatment) during gestation and quantified effects of parturition dates and thermal treatment on life-history traits of females and their offspring for 1 year. Overall, our results suggest that parturition date has a greater impact than thermal conditions during gestation on life history strategies. In particular, we found positive effects of an earlier parturition date on juvenile survival, growth, and recruitment suggesting that environmental-dependent selection and/or differences in parental quality between early and late breeders underlie seasonal changes in offspring fitness. Yet, an earlier parturition date compromised the energetic condition of gravid females, which suggests the existence of a mother–offspring conflict regarding the optimization of parturition dates. While numerous studies focused on the direct effects of alterations in incubation temperatures on reptile life-history traits, our results highlight the importance of considering the role of breeding phenology in assessing the short- and long-term effects of thermal developmental plasticity.

Anticipating the genetic and phenotypic changes induced by natural or artificial selection requires reliable estimates of trait evolvabilities (genetic variances and covariances). However, whether or not multivariate quantitative genetics models are able to predict precisely the evolution of traits of interest, especially fitness-related, life-history traits, remains an open empirical question. Here, we assessed to what extent the response to bivariate artificial selection on both body size and maturity in the medaka Oryzias latipes, a model fish species, fits the theoretical predictions. Three populations were selected for divergent body size while maintaining a constant selection pressure against late maturity. The observed evolutionary trends did not match the predictions from a bivariate quantitative genetics "animal" model. The most parsimonious model identified environmental, but not genetic, covariances between both traits, which cannot explain why body size did not evolve in the line selected for a smaller body length. We investigated alternative mechanisms (including genetic drift, inbreeding depression, natural selection, scaling or genetic asymmetry issues, and undetected genetic correlations) but could not attribute the deviation from theory to any single explanation. Overall, these results question the ability of multivariate quantitative models to provide valid and operational predictions of the evolutionary response to multivariate selection on complex traits.