РЕЗЮМЕ

ВЪВЕДЕНИЕ

Агрегирането на индивиди в рамките на видовете е често срещано биологично явление. Причините, предложени за агрегиране, са широкообхватни, включително намаляване на риска от хищничество (напр. Ruxton and Sherratt, 2006), повишен успех при сексуално сигнализиране или чифтосване (напр. Sullivan, 1981), засилен успех в търсенето на храна, увеличени темпове на растеж (напр. Knapp и Casey, 1986) и подобрена енергийна или хибридна ефективност (напр. Benoit et al., 2007; Killen et al., 2012).

метаболизъм

Тук изследвахме въздействието на размера на групата върху метаболизма и скоростта на загуба на вода (и) при видове насекоми, които доброволно се агрегират в природата (Фиг. 2А, Б). Използвайки гъсеници от молци Cape Lappet (Eutricha capensis Linnaeus 1767), събрани по време на огнище, измервахме и в редица размери на групите. Използвайки експериментален подход, тествахме хипотезата за запазване на ресурсите и двете общи прогнози, които очакват различни ефекти от размера на групата върху енергийната или хибричната ефективност, като същевременно се опитваме да премахнем температурата и активността като потенциални объркващи фактори.

(A) Модел на гъсеници, подредени в цилиндрична конфигурация, (B) изглед на краищата на цилиндрите с открити секции, оцветени в зелено и (C) диаграма на краищата на цилиндрите, използвани при изчисляването на нормализираната изложена площ. θ е ъгловата промяна в точката на контакт между цилиндрите (както се гледа в посока, обратна на часовниковата стрелка за следващите съседни цилиндри). (D) Нормализирана скорост на загуба на вода (η) като функция от размера на групата.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Етап на средно развитие (4-ти или 5-ти етап) Гъсеници от молци Cape Lappet (N = 212) са събрани от домашна градина в Stellenbosch, Западен Кейп, Южна Африка. В началото на лабораторното отглеждане гъсениците са имали средна маса от 0,6 g (обща групова маса 136,7 g). По време на експериментите гъсениците са нараснали девет пъти до 5,4 ± 0,4 g, преди да куклират след период от около. 2 месеца. По време на отглеждането животните се поддържат при средна температура от 20,3 ± 0,03 ° C и се държат на тъмно, за да се избегнат потенциалните объркващи ефекти от дневните колебания на фотопериода. Гъсениците са били хранени с листа Acacia saligna и им е давана вода ad libitum.

Всеки запис се извършва през нощта при средна температура от 20,2 ± 0,3 ° C. Активността на отделните гъсеници е регистрирана с помощта на инфрачервен детектор за активност (AD2, Sable Systems). Дейността на групите (N = 10, 15, 25 и 50) се наблюдава с помощта на уеб камера (Logitech QuickCam Pro 9000) с честота на изображения 30 s, която впоследствие се преобразува във видео (Yawcam версия 0.3.9). Термодвойка (Т-тип, 36 стандартни телени габарита) беше прикрепена към дюбела вътре в кюветата, за да отчете температурата вътре в агрегираната група (TAgg). Втора термодвойка беше закрепена срещу външната страна на кюветата за измерване на температурата на околната камера (Ta). Термодвойките бяха свързани към регистратор на данни (TC-08, Pico Technology, St Neots, UK) и записани при честота на вземане на проби от 1 Hz със софтуера PicoLogger.

Данните за респирометрията бяха извлечени с помощта на ExpeData (версия 1.1.25, Sable Systems). За анализи са използвани само периоди на почивка и (потвърдено с откриване на активност и видео анализ, фиг. 2В). Данните бяха коригирани за изходния отклонение при стандартна температура и налягане и преобразувани в ml h -1 за и mg h -1 за .

Тъй като времето за реакция на канала на H2O на анализатора беше бавно за най-големите размери на групата (N = 50 и 100), беше оценено с помощта на два различни метода. Първият метод се основава на данни, получени от респирометрични проучвания, изчислени за групи с размери N = 25 и по-малки. Вторият метод включваше определяне на гравиметрично като разлика между масата преди и след респирометричен пробег, разделена на продължителността на пробега. Имаше силна положителна корелация между тези два метода за определяне (r 2 = 0,969) и следователно, за да се увеличи размерът на набора от данни, всички анализи бяха извършени с помощта на гравиметричната оценка и включваха групи до N = 100 индивида.

Изчисляване на очакваното като функция от размера на групата

Изчислена е температурата в кюветата на респирометрията и е сравнена между групирани и отделни гъсеници, за да се гарантира, че температурата остава постоянна във всички опити (TAgg 20,5 ± 2,1 ° C; TInd 19,8 ± 1,2 ° C; Mann-Whitney U33 = 129,5, P> 0,44) . Освен това, тези температурни оценки най-вероятно приближават телесната температура на индивидите, но поради потенциалното нагряване, свързано с агрегацията, не е задължително да се доближи до телесната температура на групата. Следователно, ние също оценихме разликите между температурата на въздуха в кюветата по време на измерването и вътрешната температура на сърцевината на групата и ги сравнихме между групирани и изолирани индивиди, като приехме нулева разлика между температурата на въздуха и тялото на единични (t-тест, t30 = -1,73, P> 0,09).

РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИЯ

Съотношението между скоростта на загуба на вода () и скоростта на метаболизма () не се различава между групите с различен размер (H5,33 = 9,93, P> 0,07). Графичните кутии представляват медиана (квадрати) с 25–75 процентила, а мустаците (грешките) са извън обхвата (минимален и максимален). Кръговете означават отклонения.

Няколко потенциални фактора могат да обяснят тази липса на групово запазване на ресурсите в E. capensis. Първо, могат да възникнат увеличени разходи, ако групите изпитват температури, които са повишени над условията на околната среда. Нашите измервания на температурата в и извън агрегатите в лабораторията обаче показаха, че това не е вярно. Освен това ендотермичният отговор изглежда малко вероятен, като се имат предвид умерените температури през сезона на растеж и активност на E. capensis. Повечето видове, показващи ползи от термичната агрегация, обитават Арктика или полярни среди, където ниските температури могат да бъдат ограничаващ фактор за растежа на популацията.

Второ, групите насекоми могат да бъдат по-активни от самотни индивиди, като по този начин увеличават скоростта на газовия поток. Различната активност на цели животни обаче не може да обясни резултатите ни, тъй като използването на детектори за активност и видео наблюдение гарантира, че данните ни идват само от почиващи животни.

ПРИЗНАВАНИЯ

Бихме искали да благодарим на Henno Gous за правенето на снимките на агрегираните гъсеници и Nanike Esterhuizen за подпомагането на отглеждането на гъсениците. Благодарни сме на трима анонимни съдии за конструктивна критика, която подобри тази работа.