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两个极端气候区的东方大黄蜂 (Vespa orientalis) 的体型、代谢率和滞育
Ecological Entomology ( IF 2.0 ) Pub Date : 2022-08-26 , DOI: 10.1111/een.13190
Nitzan Cohen 1 , Mika Volov 1 , Levona Bodner 1 , Sofia Bouchebti 1 , Eran Levin 1
Affiliation  

介绍

地理范围广泛的物种暴露在不同的气候条件下,这些气候条件驱动和塑造了它们的表型和遗传变异(Jackson 等人,  2020 年)。温度和降水都是无处不在的选择力,影响生物体沿其分布的分子和生理功能(Bozinovic et al.,  2011 ; Siepielski et al.,  2017)。这些生物已经进化出行为和生理适应,包括滞育,以在不同的时间尺度上面对有利和不利环境条件的交替时期(Denlinger,  2008)。在温带气候中,季节性在动物的生活史中起着重要作用,影响资源的丰富性和热生理(Kivelä 等人,  2013 年;Varpe,  2017 年)。当温度苛刻或食物变得稀缺时,一些昆虫会迁移到气候更好或越冬的地方(Chapman et al.,  2012 ; Satterfield et al.,  2020),而另一些则降低它们的活动和新陈代谢(Beekman et al.,  1998 ) ; 霍德克 , 2012 年;图热龙, 2019 年)。在海拔较高和纬度较高的地区,冬季更加漫长,生物在这种气候下的冬眠或滞育时间也更长(Hodkinson,  2005;Zervanos 等, 2010 年)。

东方大黄蜂 ( Vespa orientalis ) 是一种真正的中型大黄蜂(约 250 毫克),在春季形成一年一度的蜂群,通常在地下洞穴中,在夏季迅速发展,到时将产生多达 2000 只个体初秋,生殖出现时(Ishay,  1976;Ishay & Ikan,  1968)。与其他一年生的群居性昆虫(胡蜂类和一些类蜂类)一样,东方大黄蜂的年轻交配雌性(注定成为女王的主要生殖雌性)将在冬季进入滞育期,携带将在以下建立的群体的基因春天(Ishay 等人,  1984 年;Perez 和 Aron,  2020 年)。

东方大黄蜂分布广泛,包括北非、南亚、南欧和黎凡特,是黄蜂属中唯一适应干旱和炎热栖息地的成员(Carpenter et al.,  2013)。东方大黄蜂在以色列全国各地都很常见,包括极端沙漠和海拔高达 1300 m 的地中海地区(以色列的两个主要生物群落)。它被认为是一种重要的农业害虫,攻击蜜蜂 ( Apis mellifera ) 的蜂巢并破坏夏季肉质水果,如葡萄、枣、无花果和石榴 (Dvořák,  2006 ; Glaiim,  2009 ; Taha,  2014)。最近,由于气候变化和人类引进,该物种不断向欧洲、中亚和美洲扩张(Bressi et al.,  2019 ; Sánchez et al.,  2019 ; Temreshev,  2018 ; Werenkraut et al.,  2021 ; Zachi & Ruicănescu,  2021 年)。

我们之前发现,与 Ishay 报道的不同(Ishay 等人,  1967 年),无论环境温度如何,东方大黄蜂的巢穴温度都不会保持在恒定的 28°C。在以色列的沙漠地区,巢穴的温度保持在 34.2 ± 0.6°C,而在高纬度地中海地区,则为 27.6 ± 0.3°C (Volov et al.,  2021)。虽然气候会影响蜂群的热环境,但东方大黄蜂可以将其巢穴温度维持在一个相对狭窄的范围内。我们之前发现这些大黄蜂在不同气候下的膜没有生化适应,因为即使在极端气候和饮食控制下,东方大黄蜂的脂质成分仍然高度保守;尽管如此,在不同的大黄蜂种姓之间发现了极性(假设是膜起源)和非极性脂质饱和水平的显着差异(Volov 等人,  2021 年)。

在这里,我们研究了 I. 气候对东方黄蜂 II 体型的影响。以及气候对东方大黄蜂工人和雌性黄蜂自然分布沿线两个极端气候的标准代谢率(SMR)的影响,以及冬季雌性黄蜂的滞育生理,这是它们生命周期的关键时期。体型在动物的生存和生命过程中起着至关重要的作用(Blackburn 等,  1999)。当食物有限时,更大的身体可以提高生存率(Heinze 等人,  2003 年;Vesterlund 等人,  2014 年)。昆虫发育过程中的温度和营养质量都会影响其最终的体型 (Davidowitz et al.,  2003 , 2004 ))。在相对较高的温度下,昆虫的发育速度加快,导致成虫体型减小。在较冷的温度下观察到相反的趋势,当发育较慢时,成人体型通常较大(Partridge 等,  1994)。出于这个原因,幼虫发育的温度对成虫的健康有重要影响(Scharf et al.,  2013)。我们假设来自沙漠地区的黄蜂体型较小。我们还假设沙漠黄蜂的新陈代谢率较低,因为新陈代谢冷适应理论 (MCA) 表明,居住在海拔较高或纬度较高且温度较低的动物通常具有较高的新陈代谢率。这些较高的代谢率补偿了低温对昆虫生化过程(Abram 等人,2017 年;Tattersall 等人,2012 年)和发育率(Addo-Bediako 等人,  2002 年;Chown 和 Gaston,  1999 年)的抑制作用)。

除上述假设外,我们还研究了东方大黄蜂雌性的滞育生理,并比较了来自两个气候区的雌性之间的 SMR。滞育是一种低代谢活动的动态状态,其特征是行为不活动、形态发生、生殖功能停滞和生长减慢(Danks,  1987 , 2013)。准备滞育包括一些重要的生理调整;滞育前昆虫通常表现出较长的发育期并经历生理变化,例如脂质储备的额外积累、表皮碳氢化合物的修饰和营养储存蛋白(Denlinger,  2002;Hahn & Denlinger,  2007)。我们假设女性在较冷的气候地区,尤其是在低温下,其代谢率会较低,以便在该地区度过更长和更冷的冬季,并且与滞育前后相比,她们在冬季的代谢率(代谢抑制)会降低在冬季滞育期间保存能量的时间。在这里,我们还比较了女性这三个生命阶段之间的呼吸模式和代谢率。





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更新日期:2022-08-26
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