| Summary: | Ympäristön lämpötila vaikuttaa suuresti eliöiden selviytymiseen, kasvuun ja lisääntymiseen.
Hyönteiset voivat olla herkkiä ilmastossa tapahtuville muutoksille, koska niiden
toimintakyky riippuu paljon ympäristön lämpötilasta. Hyönteisten erilaisten lämpötilojen
sietämiseen liittyvät strategiat käsittävät elinkiertopiirteisiin, käyttäytymiseen ja
fysiologiaan liittyviä ominaisuuksia, joista monet voivat muuttua geneettisen sopeutumisen
ja/tai fenotyyppisen plastisuuden myötä. Tutkielmassani selvitin hyönteisten kuumuuden- ja
kylmyydensietokykyä käyttäen tutkimuslajeina kahta lähisukuista mahlakärpäslajia,
Drosophila montanaa ja D. flavomontanaa. Tutkimuksen tavoitteina oli selvittää kärpästen
kuumuuden- ja kylmyydensietokyvyn lajienvälistä ja -sisäistä muuntelua sekä tutkia
kylmäakklimoinnin vaikutusta lajien kylmyydensietokykyyn. Lisäksi tutkin, kuinka
hyönteisten lämpötilatoleranssin mittaamisessa käytetyt ominaisuudet korreloivat
keskenään, koska korrelaatiot voivat antaa viitteitä eri mittojen taustalla olevista
fysiologisista mekanismeista. Lajien kuumuuden- ja kylmyydensietokyky selvitettiin
mittaamalla kärpästen kriittinen lämpötilamaksimi, kriittinen lämpötilaminimi ja
kylmähorroksesta toipumiseen kuluva aika. Tutkitut kärpäset olivat peräisin kärpäslinjoista,
joiden perustajanaaraat oli kerätty eri puolilta Kalliovuorten aluetta Kanadasta ja
Yhdysvalloista. Tulosten mukaan D. montanalla oli keskimäärin parempi kuumuuden- ja
kylmyydensietokyky kuin D. flavomontanalla, ja mitatuissa ominaisuuksissa oli myös
lajinsisäistä muuntelua. D. montana -naarailla oli keskimäärin parempi
kuumuudensietokyky kuin lajin koirailla, kun taas D. flavomontanalla naaraiden ja koiraiden
kuumuudensietokyvyissä ei ollut eroa. Kummallakaan lajilla ei löytynyt merkitsevää eroa
naaraiden ja koiraiden kylmyydensietokyvyssä. Lisäksi tulosteni mukaan kummankin lajin
kärpästen kylmyydensietokyky parani kylmäakklimoinnin seurauksena. D. flavomontanalla
kriittisen lämpötilamaksimin ja kylmähorroksesta toipumiseen kuluvan ajan välillä oli
merkitsevä negatiivinen korrelaatio, mutta muilta osin mitatut
lämpötilatoleranssiominaisuudet eivät korreloineet keskenään merkitsevästi. Tutkimuksen
tulokset tukivat aiempia tutkimustuloksia, joiden mukaan D. montana on hyvin
kylmänkestävä Drosophila-laji. Lisäksi tämä tutkimus valotti vähemmän tutkitun lajin, D.
flavomontanan, kuumuuden- ja kylmyydensietokykyyn liittyviä ominaisuuksia.
Ymmärtääksemme miten eliöt reagoivat nopeasti muuttuviin ilmasto-olosuhteisiin, tarvitaan
tietoa lajien lämpötilojen sietokykyyn liittyvistä strategioista. Tämä tutkimus selvitti näitä
strategioita kahdella viileille alueille levinneellä hyönteislajilla.
Environmental temperatures have a strong effect on the survival, growth and reproduction
of organisms. Terrestrial insects are expected to be sensitive to changes in climate since their
performance is strongly affected by environmental temperature. Thermal strategies of insect
species are complex combinations of the traits related to life-history, behavior and
physiology, and many of these traits can be modified by genetic adaptation and/or
phenotypic plasticity. In my thesis, I studied the patterns of physiological thermal tolerance
of insects using 2 closely-related fruit fly species, Drosophila montana and D. flavomontana,
as model organisms. The aims of the study were to trace the patterns of basal heat and cold
tolerances both between and within the study species and the effect of cold acclimation on
flies’ cold tolerance. I also studied how different measures of heat and cold tolerance
correlate with each other, as this can provide insights into the underlying mechanisms behind
the different measures of insect thermal tolerance. Thermal tolerances of the flies were
assessed by measuring flies’ critical thermal maxima (CTmax), critical thermal minima
(CTmin) and chill coma recovery times (CCRT). The flies were derived from isofemale
strains whose founder females had been collected from different parts of the Rocky
Mountains area (Canada/USA). According to the results, D. montana was more tolerant
both to heat and cold than D. flavomontana. In addition, I found intraspecific variation
among and within populations in flies’ thermal tolerance traits. D. montana female flies had
on average higher heat tolerance than males, whereas in D. flavomontana females and males
did not differ from each other in their heat tolerances. Neither of the species showed sex
differences in flies’ cold tolerance. My results also suggested that cold acclimation increases
the cold tolerance of the flies in both species. Apart from the significant negative correlation
between CTmax and CCRT in D. flavomontana, correlations between thermal tolerance
measures were non-significant within both species. The results were in line with previous
studies, which have shown that D. montana is a very cold tolerant Drosophila species with
high cold acclimation capacity. In addition, this thesis described the patterns of thermal
tolerance of much less studied species, D. flavomontana. In order to increase the
understanding of the means that organisms and species have for coping with the rapidly
changing climate, it is crucial to study the fundamentals of thermal strategies adopted by the
species. This thesis described patterns of these strategies in insect species which have
distributed to relatively cold areas.
|
|---|