I cicli di vita di alcuni insetti si adattano bene a un clima che cambia: altri, non tanto

Un nuovo studio delle cavallette del Colorado mostra che, mentre le risposte sono complicate, i biologi hanno gran parte delle conoscenze di cui hanno bisogno per fare queste previsioni e prepararsi alle conseguenze.

I risultati, pubblicati il ​​30 gennaio nella rivista Biologia PLOSvieni grazie alla fortunato scoperta di 13.000 cavallette raccolte dallo stesso sito di montagna del Colorado tra il 1958 e il 1960 da un biologo dell’Università del Colorado Boulder (Cu Boulder). Dopo quella prematura morte dello scienziato nel 1973, la collezione fu salvata da suo figlio e donata al Museo CU, dove languiva fino al 2005, quando César Nufio, allora collega post -dottorato, lo riscoprì. Nufio ha iniziato a curare la collezione e ha avviato un rimborso degli stessi siti per raccogliere più cavallette.

Gli insetti appena raccolti hanno permesso a Nufio e ai suoi colleghi – Caroline Williams dell’Università della California, Berkeley, Lauren Buckley dell’Università di Washington a Seattle e il collega post -dottorato Monica Sheffer, che ha un appuntamento in entrambe le istituzioni – per valutare l’impatto di Cambiamenti climatici negli ultimi 65 anni sulle dimensioni di sei specie di cavalletta. Poiché gli insetti sono a sangue freddo e non generano il proprio calore, le loro temperature corporee e i tassi di sviluppo e crescita sono più sensibili al riscaldamento nell’ambiente.

Nonostante molta ipotizzare che gli animali diminuiranno di dimensioni per ridurre lo stress da calore man mano che il clima si riscalda, i biologi hanno scoperto che alcune specie di cavalletta sono effettivamente più grandi nel corso dei decenni, approfittando di una primavera precedente per ingrassare sul verde. Questo ha funzionato solo per le specie che svernano come giovani – uno stadio chiamato diapausa ninfalica – e quindi può ottenere un vantaggio su una soffocamento in primavera. Le specie che si schiudono in primavera dalle uova deposte in autunno – i diapaci delle uova – non avevano questo vantaggio e si sono ridotte nel corso degli anni, probabilmente a causa della vegetazione che si prosciugò prima.

“Questa ricerca sottolinea che ci saranno certamente specie che sono vincitori e perdenti, ma sottogruppi all’interno di quelle popolazioni di specie, a seconda del loro contesto ecologico o ambientale, avranno risposte diverse”, ha detto Sheffer.

Gli autori del nuovo studio hanno predetto gran parte di questo in base ai cicli di vita delle cavallette e alle condizioni ambientali nel sito.

“Ci siamo seduti e abbiamo guardato tutto ciò che si sapeva sul sistema, come i gradienti a elevati e come ciò dovrebbe modificare le risposte e come le cavallette diverse potrebbero rispondere, con tutta la ricchezza di informazioni che sapevamo sulla loro storia naturale. E sebbene non tutte le nostre Le previsioni erano supportate, molte di loro erano in realtà “, ha affermato Williams, John L. e Margaret B. Gompertz in biologia integrativa presso UC Berkeley.

“Comprendere quali specie sono probabilmente vincitrici e perdenti con i cambiamenti climatici è stato davvero impegnativo finora”, ha detto Buckley. “Speriamo che questo lavoro inizi a dimostrare alcuni principi in base ai quali possiamo migliorare le previsioni e capire come rispondere in modo appropriato ai cambiamenti dell’ecosistema derivanti dai cambiamenti climatici.”

Cavallette salvate

La collezione Grasshopper di 65 anni è stata assemblata dall’entomologo Gordon Alexander di Cu Boulder su tre estati. Non solo ha raccolto e montato gli esemplari dalle trame nelle montagne rocciose vicino a Boulder, ma ha anche documentato i tempi di sei diverse fasi di vita dei cavallette. La sua morte in un incidente aereo nel 1973 lasciò gli esemplari, bloccata in file ordinate in 250 scatole di legno, nel limbo fino a quando Nufio non li attraversò nel 2005 e riconosceva il loro valore se potessero essere paragonati alle cavallette oggi.

Le collezioni di musei sono diventate inestimabili per studi a lungo termine sugli effetti del cambiamento climatico, come esemplificato da un sondaggio di mammiferi, uccelli, rettili e anfibi condotti tra il 1904 e il 1940 dal Joseph Grinnell della UC Berkeley del Museo della Zoologia vertebrata. Recenti resurveys delle stesse aree 100 anni dopo che Grinnell ha visitato i biologi a documentare gli effetti dei cambiamenti climatici sulla fauna selvatica della California.

Nufio e molti altri alla fine raccolsero circa 17.000 nuovi campioni di cavalletta dagli stessi siti simili intorno a Boulder. Mentre il nuovo documento è il primo a segnalare i cambiamenti della dimensione della cavalletta tra il 1960 e il 2015, gli autori hanno sfruttato studi precedenti in laboratorio e da trame sperimentali per capire perché hanno trovato i modelli che hanno fatto.

Gli insetti provenivano da un folto gruppo di cavallette non descritti nella famiglia Acrididae che sono cosiddette cavallette corti corti. La maggior parte erano pascoli generalizzati, sebbene alcuni specializzati in erbe. Due specie (Eritettix simplex E Xanthippus corallipes) erano diapaci ninfali, raggiungendo l’età adulta già a maggio; due (Aeropedellus clavatus E Melanoplus boullerensis) erano i diapaci di uova di inizio stagione, maturati a metà giugno; e due (Camnula pellucida E Melanoplus Sanguinipes) erano i diapaci di uova di fine stagione, maturati a fine luglio.

I ricercatori hanno scoperto che i diapaci ninfali sono aumentati di dimensioni a quote più basse, circa 6.000 piedi, mentre gli emergenti primi e tardivi dalle uova svernanti sono diminuite di dimensioni nel corso dei decenni a queste altitudini.

“Per coloro che escono a fine agosto, quando è molto croccante e asciutto e abbiamo temperature molto calde, abbiamo visto gli impatti più negativi dei cambiamenti climatici”, ha detto Williams.

Una cosa che ha sorpreso i ricercatori, tuttavia, è che nessuna delle specie è aumentata di dimensioni a quote più elevate, fino a circa 13.000 piedi, nonostante il fatto che il riscaldamento estivo a causa dei cambiamenti climatici sia maggiore a quote più elevate. Ciò può essere dovuto al fatto che, a quote più elevate, la neve inibisce l’inizio della stagione, riducendo la fornitura di cibo. I risultati confermano ciò che il team ha scoperto quando ha ingaggiato le cavallette a varie altitudini per vedere come si sono adattati ai cambiamenti in elevati nel calore e nella secchezza.

“I dati sono coerenti con le cavallette che siano in grado di sfruttare il riscaldamento diventando più grande e uscendo in precedenza, o che le cavallette per sperimentare lo stress e si riducono”, ha detto Buckley.

Altri esperimenti condotti da Buckley sulle farfalle mostrano alcune delle stesse tendenze.

“Troviamo un messaggio abbastanza simile con le farfalle, che è fiducioso per me, in quanto se possiamo considerare alcuni principi biologici di base, aumentiamo davvero la nostra capacità di prevedere le risposte ai cambiamenti climatici”, ha detto.

Il team sta continuando la sua collaborazione per comprendere i cambiamenti metabolici, biochimici e genetici che sono alla base dei cambiamenti delle dimensioni.

“L’uso di quelle collezioni di musei ci ha permesso di tornare indietro nel tempo per confrontare esattamente gli stessi siti-non ci sono stati cambiamenti nell’uso del suolo in questo periodo di riscaldamento di 60 anni-usando esattamente la stessa metodologia”, ha detto Williams . “Avere quegli esemplari storici unici ci hanno permesso di esaminare i cambiamenti nel tempo”.

Altri coautori dello studio sono Julia Smith dell’Università di Washington; Simran Bawa di UC Berkeley; e Ebony Taylor, Michael Troutman e Sean Schoville dell’Università del Wisconsin, Madison. Il lavoro è stato supportato dalla National Science Foundation (DEB-1951356, DEB-1951588, DEB-1951364).