Повышенная температура куколки оказывает обратимое влияние на тепловые характеристики и необратимое воздействие на иммунную систему и плодовитость взрослых божьих коровок.

Биология связи, том 6, Номер статьи: 838 (2023) Цитировать эту статью

206 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Условия окружающей среды, с которыми организм сталкивается в процессе развития, различаются по своему длительному воздействию на фенотипы взрослых особей. В контексте продолжающегося изменения климата особенно важно понять, как высокие температуры развития могут повлиять на черты взрослых особей и сохраняются ли эти последствия или уменьшаются во взрослом возрасте. Здесь мы оценили влияние температуры куколки (17 °C – нормальная температура, 26 °C – повышенная температура или 35 °C – волна тепла) на устойчивость взрослых особей Harmonia axyridis к термическому стрессу, иммунную функцию, устойчивость к голоданию и плодовитость. Температура во время окукливания существенно влияла на все исследованные признаки у свежих имаго. Акклиматизация к жаре снизила концентрацию взрослых гемоцитов, холодоустойчивость и общую яйценоскость, а также оказала положительное влияние на жароустойчивость и устойчивость к голоданию. Негативное влияние акклиматизации к жаре на толерантность к холоду уменьшилось через семь дней. Напротив, акклиматизация к жаре оказала длительное положительное влияние на жароустойчивость взрослых особей. Наши результаты дают широкую оценку влияния термической акклиматизации развития на фенотипы взрослых особей H. axyridis. Относительная пластичность некоторых признаков взрослых особей после термической акклиматизации может иметь важное значение для будущего географического распределения и местных характеристик различных видов насекомых.

На продуктивность, выживаемость и приспособленность эктотермных животных сильно влияют сезонные и годовые колебания температуры1,2. Это особенно важно, учитывая растущую изменчивость глобального и регионального климата и увеличение частоты экстремальных погодных явлений (например, волн жары и засух), вызванных продолжающимся изменением климата3. Крайне важно описать последствия этих изменений в абиотических условиях для жизнедеятельности организмов на видовом уровне, чтобы эффективно сохранять и защищать биоразнообразие в сельскохозяйственных и природных экосистемах4. Животные реагируют на изменения окружающей среды в двух временных рамках. На протяжении поколений отбор может воздействовать на наследуемые черты, что может повысить приспособленность отдельных особей, испытывающих изменения в окружающей среде5. В пределах поколений фенотип человека зависит от взаимодействия между его генотипом и условиями окружающей среды, которым он подвергается6,7. Таким образом, характеристики животных частично зависят от предыдущего воздействия температурных условий8,9. При рассмотрении термической среды под термической акклимацией понимают фенотипические изменения в ответ на длительное воздействие температурных условий (от дней до месяцев; обобщено в разделе 10).

У насекомых реакция термической акклиматизации может зависеть от времени воздействия, поскольку на разных стадиях развития имеется разная способность к термической акклиматизации11,12. Термическая акклиматизация у взрослых, по-видимому, более легко обратима, чем акклиматизация во время развития молоди13,14. Из-за этого термическая акклиматизация на ювенильных стадиях (акклиматизация развития) часто считается необратимой (см. 15,16). Однако, хотя морфологические изменения, вызванные термической акклиматизацией развития, вероятно, необратимы14, физиологические и поведенческие изменения остаются относительно пластичными17. Например, на температурные пределы взрослой особи Drosophila melanogaster влияет тепловая среда, в которой она находится во время личинки, и этот эффект можно обратить вспять после эклозии с помощью термической акклиматизации взрослых особей17. Дегут и др.13 показали, что температура развития необратимо влияет на морфологию взрослых особей Pieris napi (масса тела, форма крыльев и размер), что может определять влияние температуры развития на поведенческие и физиологические характеристики взрослых особей, такие как дальность полета, выносливость полета, и репродуктивный результат. Остаются ли другие, казалось бы, несвязанные черты взрослых особей, такие как иммунная функция и устойчивость к голоданию, пластичными после термической акклиматизации в процессе развития, и как эти черты могут взаимодействовать или коррелировать в своей реакции, остается в значительной степени неясным.