Magas anyagcsere- és vízveszteségi ráta a hernyó-aggregációkban bizonyítja a

ÖSSZEFOGLALÁS

BEVEZETÉS

Az egyének fajokon belüli összesítése általános biológiai jelenség. Az összesítés oka széles skálán mozog, ideértve a ragadozás kockázatának csökkenését (pl. Ruxton és Sherratt, 2006), a szexuális jelzés vagy párzási siker fokozódását (pl. Sullivan, 1981), fokozott táplálkozási sikert, megnövekedett növekedési rátát (pl. Knapp és Casey, 1986), és javult az energetikai vagy higriás hatékonyság (pl. Benoit és mtsai, 2007; Killen és mtsai, 2012).

Itt megvizsgáltuk a csoportméret hatását az anyagcsere és a vízveszteség mértékére (és) egy olyan rovarfajban, amely önként gyűlik össze a természetben (2A, B ábra). A járványkitörés során összegyűjtött Cape Lappet moly hernyók (Eutricha capensis Linnaeus 1767) felhasználásával mértünk és számos csoportméreten át. Kísérleti megközelítéssel teszteltük az erőforrás-megőrzési hipotézist és a két általános előrejelzést, amelyek a csoportméret eltérő hatásait várják az energetikai vagy a higros hatékonyságra, miközben megpróbáltuk kiküszöbölni a hőmérsékletet és az aktivitást, mint potenciális zavaró tényezőket.

(A) Hengeralakban egymásra rakott hernyók modellje, (B) zöld színű, szabadon álló szakaszokkal ellátott hengervégek nézete és (C) a normalizált kitett terület kiszámításához használt hengervégek diagramja. θ a hengerek érintkezési pontjának szögváltozása (a következő szomszédos hengerek óramutató járásával ellentétes irányban nézve). (D) Normalizált vízveszteség (η) a csoportméret függvényében.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Középfejlődési stádiumban (4. vagy 5. alkalom) A Cape Lappet moly hernyóit (N = 212) egy házikertből gyűjtöttük a dél-afrikai Nyugat-Fokföldön, Stellenboschban. A laboratóriumi nevelés kezdetén a hernyók átlagos tömege 0,6 g (a csoport teljes tömege 136,7 g). A kísérletek során a hernyók kilencszeresére, 5,4 ± 0,4 g-ra nőttek, mielőtt kb. 2 hónap. A tenyésztés során az állatokat 20,3 ± 0,03 ° C átlaghőmérsékleten tartottuk, és sötétben tartottuk, hogy elkerüljük a napi periódusos ingadozások lehetséges zavaró hatásait. A hernyókat Acacia saligna levelekkel etették és ad libitum vizet adtak nekik.

Mindegyik felvételt egy éjszakán át 20,2 ± 0,3 ° C átlaghőmérsékleten hajtottuk végre. Az egyes hernyók aktivitását infravörös aktivitás detektorral (AD2, Sable Systems) rögzítettük. A csoportok (N = 10, 15, 25 és 50) aktivitását egy webkamera (Logitech QuickCam Pro 9000) segítségével figyeltük 30 másodperces képalkotó frekvenciával, amelyet ezt követően videóvá alakítottak (Yawcam 0.3.9 verzió). Hőelemet (T-típusú, 36 szabványos huzalmérő) csatoltunk a küvetta belsejében lévő tiplikhez, hogy rögzítsük a hőmérsékletet az összesített csoporton belül (TAgg). Egy második hőelemet rögzítettünk a küvetta külsejéhez a környezeti kamra hőmérsékletének (Ta) mérésére. A hőelemeket egy adatgyűjtőhöz (TC-08, Pico Technology, St Neots, Egyesült Királyság) csatlakoztattuk, és 1 Hz-es mintavételi frekvencián rögzítettük a PicoLogger szoftverrel.

A respirometriai adatokat ExpeData (1.1.25 verzió, Sable Systems) segítségével vontuk ki. Csak pihenési periódusokat és (aktivitás detektálással és videoelemzéssel megerősítve, 2C. Ábra) használtunk elemzésekhez. Az adatokat korrigáltuk a kiindulási sűrűségre standard hőmérsékleten és nyomáson, és ml h −1 értékre és mg h −1 értékre konvertáltuk. .

Mivel az elemző H2O csatorna válaszideje lassú volt a legnagyobb csoportméreteknél (N = 50 és 100), két különböző módszerrel becsültük meg. Az első módszer a respirometriás vizsgálatokból származó adatokon alapult, amelyek N = 25 vagy annál kisebb csoportméretekre voltak kiszámítva. A második módszer magában foglalta a gravimetriai meghatározást a légzésmérő előtti és utáni tömeg különbségének elosztva a futás időtartamával. Erős pozitív korreláció volt a két meghatározási módszer között (r 2 = 0,969), ezért az adatkészlet méretének növelése érdekében az összes elemzést gravimetrikus becsléssel végeztük, és legfeljebb N = 100 egyedből álló csoportokat vontunk be.

A várható számítása a csoportméret függvényében

Megbecsültük a hőmérsékletet a respirometriai küvettában, és összehasonlítottuk a csoportosított és az egyes hernyók között, hogy a hőmérséklet az összes vizsgálat során állandó maradjon (TAgg 20,5 ± 2,1 ° C; TInd 19,8 ± 1,2 ° C; Mann – Whitney U33 = 129,5, P> 0,44) . Ezenkívül ezek a hőmérsékleti becslések nagy valószínűséggel megközelítik az egyének testhőmérsékletét, de a lehetséges aggregációval összefüggő hevülés miatt nem feltétlenül közelíti meg a csoport testhőmérsékletét. Ezért megbecsültük a küvetta mérés alatti levegő-hőmérséklete és a csoport belső hőmérséklete közötti különbségeket is, és összehasonlítottuk ezeket a csoportosított és az izolált egyedek között, feltételezve, hogy a szingulettek levegő és testhőmérséklete közötti nulla különbség van (t-teszt, t30 = −1,73, P> 0,09).

Eredmények és vita

A vízveszteség () és az anyagcsere () aránya nem különbözik a változó méretű csoportok között (H5,33 = 9,93, P> 0,07). A négyzetdiagramok a mediánt (négyzeteket) jelölik, 25–75 percentilisekkel, a bajuszok (hibák) pedig nem tartományban vannak (minimum és maximum). A körök kiemelkedőket jelölnek.

Számos potenciális tényező magyarázhatja a csoporthoz kapcsolódó erőforrás-megőrzés hiányát az E. capensis-ben. Először is megnövekedett költségek fordulhatnak elő, ha a csoportok olyan hőmérsékletet tapasztalnak, amely magasabb, mint a környezeti viszonyok. A laboratóriumi aggregációk belső és külső hőmérsékletének mérése azonban azt mutatta, hogy ez nem igaz. Továbbá az endoterm válasz nem valószínű, tekintettel az E. capensis vegetációs és aktivitási szezonjában tapasztalt mérsékelt hőmérsékletekre. A legtöbb termikus aggregációs előnyökkel bíró faj olyan sarkvidéki vagy sarki környezetben él, ahol az alacsony hőmérséklet korlátozhatja a populáció növekedését.

Másodszor, a rovarcsoportok aktívabbak lehetnek, mint a magányos egyedek, ezáltal növelve a gázáramlási sebességet. Azonban a teljes állat-aktivitás különbsége nem magyarázhatja eredményeinket, mert az aktivitásdetektorok és a videomegfigyelés biztosította, hogy adataink csak nyugalmi állatokból származzanak.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Ezúton szeretnénk köszönetet mondani Henno Gous-nak, hogy elkészítette az összesített hernyókat, és Nanike Esterhuizen-nek, aki segített a hernyók felnevelésében. Hálásak vagyunk három névtelen játékvezetőnek a konstruktív kritikáért, amely tovább javította ezt a munkát.