Анджей Антол

Институт по екологични науки, Ягелонски университет, ул. Gronostajowa, Краков, Полша

Wiktoria Rojek

Институт по екологични науки, Ягелонски университет, ул. Gronostajowa, Краков, Полша

Санджеев Сингх

Институт по екологични науки, Ягелонски университет, ул. Gronostajowa, Краков, Полша

Дамян Пиекарски

Институт по екологични науки, Ягелонски университет, ул. Gronostajowa, Краков, Полша

Марчин Чернолески

Институт по екологични науки, Ягелонски университет, ул. Gronostajowa, Краков, Полша

Свързани данни

Всички csv файлове са достъпни от базата данни figshare (https://figshare.com/s/4e370a57653368b9d3ce).

Резюме

Въведение

материали и методи

хипоксията

A: Термичните платформи, изработени от метална шина с два модула на Пелтие от двете страни, са използвани за измерване на топлинните предпочитания, топлинните характеристики и критичните температури. Цялата система е покрита с прозрачна камера, която позволява регулиране на кислородните условия под капака. Б: Арена, използвана за измерване на двигателната активност на мокриците. По-голям контейнер беше разположен на металната платформа точно над модула на Пелтие. Дъното на контейнера беше покрито с влажен пясък. Арената, в която бягаха животните, беше ограничена от пластмасов кръг. Температурният регистратор и цилиндърът, в който животното се аклиматизира, бяха поставени вътре в кръга. Четката на арената, която може да се манипулира отвън, е разположена по-горе.

Експеримент 1: Термични предпочитания

Експеримент 2: Термични характеристики

За измерване на зависимите от кислорода топлинни характеристики, животните бяха принудени да тичат около кръгла стъклена арена и ние измерихме средната им скорост при различни температури и нива на кислород. Арената е построена от стъклен контейнер (80 мм в диаметър) с малък пластмасов цилиндър в средата, който създава кръгъл коридор за извършване на ходовите тестове (фиг. 1). Вътре в този пластмасов цилиндър беше поставен друг цилиндър, в който животното беше аклиматизирано. За да осигури на бягащите животни полуестествен субстрат, дъното на арената беше покрито с тънък слой влажен пясък. По време на измерванията арената беше поставена на термичната платформа, непосредствено над един от двата модула на Пелтие, който беше настроен на една от 13 различни температури: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41 или 45 ° C. Температурите бяха записани с точност до 0,1 ° C чрез iButton (Maxim/Dallas Semiconductor, Сан Хосе, Калифорния, САЩ), поставен в средата на арената. Измерванията се извършват при хипоксия или нормоксия.

Експеримент 3: Критични температури

Статистически анализ

Анализът беше извършен в софтуера R 3.4.1 [45] с помощта на пакетите nlme [46], ggplot2 [47] и ефекти [48]. Данните за предпочитаните температури и критичните температури (CTmax и CTmin) бяха анализирани с общ линеен модел (GLM), включващ пол и условия на кислород (с термин на взаимодействие) като групиращи предиктори и телесна маса като ковариати. Данните за скоростта на движение бяха анализирани с нелинеен смесен модел (функция nlme). Фиксираните части на модела бяха полът като групиращ предиктор и температурата и телесната маса (без взаимодействия) като числови предиктори. Следвайки Lachenicht et al. [49], ние предположихме, че термичната зависимост на скоростта на движение, нашата крива на топлинна ефективност, има формата на полиномиална функция от 3-ти ред. Случайните части на модела бяха експериментален кръг, както и произволни оценки на нашите параметри на кривата на топлинната ефективност. За да проверим дали ефектът от експерименталния кръг е бил значителен, проведохме подобен модел без случаен ефект (използвайки функцията lm). Сравнихме стойностите на информационния критерий Akaike (AIC) на тези модели и избрахме най-добрия модел като този с най-ниския AIC.

Над 37,59 ° C някои животни умряха по време на нашите тестове за ефективност и данните за тези случаи не бяха използвани при изчисляването на кривите на топлинните характеристики. Независимо от това, решихме да проучим допълнително тези данни за смъртността в отделен анализ, който разглежда дали рискът от смъртност по време на нашите тестове зависи от условията на кислород. Използвахме хи-квадрат тест, който сравнява дела на мъртвите животни между нормоксията и хипоксията в тестове, проведени над 37,59 ° C.

Резултати

В сравнение с мокрици, изложени на нормоксични условия, мокриците, изложени на хипоксия, са избрали микросайтове с по-ниски температури (F1,74 = 11,66, p = 0,001); средно предпочитаните температури при хипоксия и нормоксия са съответно 17,68 ° C и 20,93 ° C (фиг. 2). Полът на мокрица (F1,74 = 0,50, p = 0,48), взаимодействието между пол и кислород (F1,74 = 1, p = 0,32) и телесната маса на мокрица (F1,74 = 0,31, p = 0,58) не повлиява на избора на температура.

Означава ± 95% CI от общия линеен модел с телесна маса като ковариант и пол като допълнителен фактор.

Линията на кубичната регресия при хипоксия се описва с формулата y = -0.0003 + 0.003x-0.00003x 2 - 0.0000007x 3, а тази при нормоксия се описва с y = 0.03-0.004x + 0.0004x 2 -0.000008x 3. Стрелките показват функционални максимуми, които определят максималната производителност (MP) и температурата, при която е постигнат този максимум (TMP). Засенчените области показват 95% CI на монтираните криви.

A: Често срещаните груби мокрици понасят по-гореща среда при нормоксия, отколкото при хипоксия и те достигат горните си топлинни граници при по-ниски температури при хипоксични условия, отколкото при нормоксични условия (р = 0,02). Средствата ± 95% CI са от общия линеен модел с телесна маса като ковариативен и секс като допълнителен фактор. Б: Наличието на кислород не е оказало влияние върху толерантността на обикновената груба мокрица към ниски температури (p = 0,42). Средствата ± 95% CI са от общия линеен модел с телесна маса като ковариативен и секс като допълнителен фактор.

Дискусия

Мобилността има различни селективни предимства, включително способността за поведенческа терморегулация, подхранване и избягване на хищничеството [35]. Не е ясно колко добре способността на изоподите да постигат високи скорости на бягане корелира с избягването на хищничеството им или с други последици, свързани с фитнеса. Според Sunderland et al. [55], изоподите рядко могат да бъдат атакувани от хищници и повечето такива атаки са насочени към непълнолетни. Счита се обаче, че някои хищници са специалисти по изоподи, като паяка Dysdera crocata (но вж. [56]). Предпочитаните температури на D. crocata [57] изглежда съвпадат с предпочитаните температури на потенциалната му плячка, симпатричната дървесна въшка P. laevis [58]. Други проучвания демонстрират, че наличието на хищнически сигнали увеличава редуванията на завоите при изоподите [59]. Освен това, ако се окаже, че паяците са по-малко ограничени от кислород от изоподите (както се спекулира в първия параграф на нашата дискусия), тогава паяците с дървесни въшки няма да променят интензивността си на хищничество върху изоподи в микрообитания с дефицит на кислород, което би довело до повишен натиск на хищничеството ограничената с кислород мокрица, което ги кара да станат лесна плячка в хипоксични местообитания. Този сценарий със сигурност изисква стриктно тестване.

Подкрепяща информация

S1 Фиг

Разпределението е получено чрез 10000 рандомизации (вж. Материал и методи). Емпиричната разлика в TMP, изчислена от първоначалните данни, се обозначава с червената линия.