Published July 21, 2022
| Version v1
Publication
Open
The role of temperature in reproductivity trade-offs and life span in a winter-adaptive arthropod
- 1. Beihua University
- 2. Nemocnice České Budějovice
- 3. Chinese Academy of Sciences
- 4. Peking University
Description
Abstract Temperature plays a key role in the development and population maintenance of arthropods, especially for those living in cold environments. In the temperate zone, one of the most common soil-dwelling arthropods is Collembola. Instead of tracking warm and thermal temperature ranges, some Collembola species are psychrotrophic, i.e., they are well-adapted to lower temperatures. We investigated Desoria ruseki (Isotomidae), a Collembola species widely distributed in high latitudes in the Palearctic and adapted to winter, to determine the crucial temperature conditions for the sustainability of field populations of this winter-adaptive arthropod. We incubated the adult individuals of the species at six temperatures ranging from − 5°C to 30°C for 98 days. We found that 0°C and 5°C, corresponding to the temperatures when the species is active in the field between late autumn (November) and early spring (April), were the best temperatures for the survival of the lab individuals. However, they died out quickly at temperatures above 20°C without laying eggs. In contrast, the species could lay eggs between 0℃ and 15℃: the higher the temperature was, the earlier they laid eggs. In addition, longer periods were needed for juveniles to hatch from eggs at lower temperatures. Our study indicates that, rather than colder conditions, hotter environments are likely to be more detrimental to the winter-adaptive Collembola species, thereby suggesting major threats to biodiversity at high latitudes under the current global warming regimes.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلعب درجة الحرارة المجردة دورًا رئيسيًا في تطوير المفصليات وصيانتها، خاصة بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في البيئات الباردة. في المنطقة المعتدلة، واحدة من المفصليات الأكثر شيوعا التي تعيش في التربة هي كوليمبولا. بدلاً من تتبع نطاقات درجات الحرارة الدافئة والحرارية، فإن بعض أنواع الكوليمبولا ذات تغذية نفسية، أي أنها تتكيف جيدًا مع درجات الحرارة المنخفضة. لقد حققنا في Desoria ruseki (Isotomidae)، وهو نوع من Collembola موزع على نطاق واسع في خطوط العرض العالية في القطب الشمالي ومتكيف مع فصل الشتاء، لتحديد ظروف درجة الحرارة الحاسمة لاستدامة مجموعات الحقول لهذا المفصل المتكيف مع فصل الشتاء. قمنا باحتضان الأفراد البالغين من هذا النوع في ست درجات حرارة تتراوح من -5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية لمدة 98 يومًا. وجدنا أن 0 درجة مئوية و 5 درجات مئوية، المقابلة لدرجات الحرارة عندما يكون النوع نشطًا في الميدان بين أواخر الخريف (نوفمبر) وأوائل الربيع (أبريل)، كانت أفضل درجات الحرارة لبقاء أفراد المختبر. ومع ذلك، فقد ماتوا بسرعة في درجات حرارة أعلى من 20 درجة مئوية دون وضع البيض. في المقابل، يمكن للأنواع وضع البيض بين 0 و 15 درجة مئوية: كلما كانت درجة الحرارة أعلى، وضعوا البيض في وقت مبكر. بالإضافة إلى ذلك، كانت هناك حاجة إلى فترات أطول لكي يفقس الأحداث من البيض في درجات حرارة منخفضة. تشير دراستنا إلى أنه بدلاً من الظروف الباردة، من المرجح أن تكون البيئات الأكثر سخونة أكثر ضررًا على أنواع الكوليمبولا المتكيفة مع الشتاء، مما يشير إلى تهديدات كبيرة للتنوع البيولوجي في خطوط العرض العالية في ظل أنظمة الاحترار العالمي الحالية.Translated Description (French)
Résumé La température joue un rôle clé dans le développement et le maintien de la population d'arthropodes, en particulier pour ceux qui vivent dans des environnements froids. Dans la zone tempérée, l'un des arthropodes du sol les plus courants est le Collembola. Au lieu de suivre les plages de températures chaudes et thermiques, certaines espèces de collemboles sont psychrotrophes, c'est-à-dire qu'elles sont bien adaptées aux températures plus basses. Nous avons étudié Desoria ruseki (Isotomidae), une espèce de Collembola largement distribuée dans les hautes latitudes du Paléarctique et adaptée à l'hiver, afin de déterminer les conditions de température cruciales pour la durabilité des populations de terrain de cet arthropode adapté à l'hiver. Nous avons incubé les individus adultes de l'espèce à six températures allant de − 5 °C à 30 °C pendant 98 jours. Nous avons constaté que 0°C et 5°C, correspondant aux températures où l'espèce est active sur le terrain entre la fin de l'automne (novembre) et le début du printemps (avril), étaient les meilleures températures pour la survie des individus de laboratoire. Cependant, ils s'éteignent rapidement à des températures supérieures à 20 ° C sans pondre d'œufs. En revanche, l'espèce pouvait pondre des œufs entre 0℃ et 15℃ : plus la température était élevée, plus tôt elle pondait des œufs. De plus, des périodes plus longues étaient nécessaires pour que les juvéniles puissent éclore des œufs à des températures plus basses. Notre étude indique que, plutôt que des conditions plus froides, les environnements plus chauds sont susceptibles d'être plus préjudiciables aux espèces de collemboles adaptées à l'hiver, suggérant ainsi des menaces majeures pour la biodiversité aux hautes latitudes dans le cadre des régimes actuels de réchauffement climatique.Translated Description (Spanish)
Resumen La temperatura juega un papel clave en el desarrollo y mantenimiento de la población de artrópodos, especialmente para aquellos que viven en ambientes fríos. En la zona templada, uno de los artrópodos más comunes que habitan en el suelo es Collembola. En lugar de rastrear los rangos de temperatura cálida y térmica, algunas especies de Collembola son psicrotróficas, es decir, están bien adaptadas a temperaturas más bajas. Investigamos Desoria ruseki (Isotomidae), una especie de Collembola ampliamente distribuida en altas latitudes en el Paleártico y adaptada al invierno, para determinar las condiciones de temperatura cruciales para la sostenibilidad de las poblaciones de campo de este artrópodo adaptativo al invierno. Incubamos los individuos adultos de la especie a seis temperaturas que oscilan entre -5 ° C y 30 ° C durante 98 días. Encontramos que 0°C y 5°C, correspondientes a las temperaturas cuando la especie está activa en el campo entre finales de otoño (noviembre) y principios de primavera (abril), fueron las mejores temperaturas para la supervivencia de los individuos de laboratorio. Sin embargo, se extinguieron rápidamente a temperaturas superiores a 20 ° C sin poner huevos. Por el contrario, las especies podían poner huevos entre 0℃ y 15℃: cuanto mayor era la temperatura, antes ponían huevos. Además, se necesitaban períodos más largos para que los juveniles eclosionaran de los huevos a temperaturas más bajas. Nuestro estudio indica que, en lugar de condiciones más frías, es probable que los ambientes más cálidos sean más perjudiciales para las especies de Collembola adaptadas al invierno, lo que sugiere grandes amenazas para la biodiversidad en latitudes altas bajo los regímenes actuales de calentamiento global.Files
latest.pdf.pdf
Files
(542.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:14de2aa333ecc08f6b5cf0de29672c85
|
542.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دور درجة الحرارة في مقايضات التكاثر وعمر الحياة في المفصليات المتكيفة مع الشتاء
- Translated title (French)
- Le rôle de la température dans les compromis de reproductivité et de durée de vie chez un arthropode adapté à l'hiver
- Translated title (Spanish)
- El papel de la temperatura en las compensaciones de la reproductividad y la vida útil en un artrópodo adaptativo al invierno
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4286203386
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-1855609/v1