Individuální kondice, exprese ornamentů a pohlavní výběr vlaštovky obecné, Hirundo rustica

Mgr. Marie Kotasová Adámková, Ph.D.

Doctoral thesis

Individual condition, ornament expression and sexual selection in the barn swallow Hirundo rustica

Abstract:

Individuální kondice je důležitou proměnnou, která se zásadně podílí na míře exprese ornamentů, a tím ovlivňuje následný pohlavní výběr. V pohlavním výběru ptáků se významně uplatňuje role ornamentů péřových, které jsou specifické svým vývojem v době pelichání v mimo-hnízdním období a odloženým účinkem v době hnízdění. Do pohlavního výběru ptáků v období rozmnožování tak vstupuje zajímavá proměnná, kterou je individuální kondice v době pelichání. Tato dizertační práce se zabývá individuální kondicí, mírou exprese ornamentů a jejich rolí v pohlavním výběru vlaštovky obecné (Hirundo rustica). Individuální kondice byla v předložených rukopisech hodnocena s využitím analýz (i) míry exprese ornamentů, (ii) růstové rychlosti opeření a (iii) společné analýzy kortikosteronu a testosteronu v peří, která byla v rámci této práce vyvinuta. S jejím využitím jsme popsali efekt různých podmínek při přípravě vzorků a vliv keto-derivatizace na citlivost LC-ESI-MS/MS analýzy kortikosteronu a testosteronu. Prokázali jsme, že koncentrace kortikosteronu byly negativně asociovány s růstovou rychlostí opeření, a koncentrace obou hormonů byly vyšší u mladších ptáků ve srovnání se staršími jedinci. Koncentrace hormonů v před-hnízdním období byly korelovány, a to negativně u samců a pozitivně u samic. Koncentrace kortikosteronu se mezi pohlavími nelišily, avšak koncentrace testosteronu byly vyšší u samců. S využitím detailních dat o věku jedinců jsme věk identifikovali jako hlavní prediktor promiskuity samců i samic. Ornamentace samců mimo-párové paternity nepredikovala, avšak zvyšovala se s věkem a současně se lišila mezi studovanými populacemi a mezi pohlavími. Zjistili jsme, že selekce pro délku vnějších ocasních per byla v rumunské populaci silnější u mladších ptáků a u samců, zatímco v české populaci se tyto rozdíly neuplatňovaly. Ventrální zbarvení bylo ve srovnání s českou populací tmavší v rumunské populaci a také u starších ptáků ve srovnání s jedinci mladšími, což potvrzuje roli zbarvení v pohlavním výběru. Konečně, prokázali jsme neočekávané zkracování centrálních ocasních per s věkem, které přispívá k maximalizaci hloubky ocasní vidličky u obou pohlaví. Důležitým přínosem práce je vývoj nové metodiky pro společnou analýzu hormonů v malých objemech peří a její využití při studiu modelového druhu pěvce, vlaštovky obecné. Simultánní stanvení koncentrace steroidních hormonů v pěří má potenciál stát se vhodnou technikou pro hodnocení individuální kondice u dálkově migrujících druhů ptáků pelichajících na zimovišti.

Abstract:

Individual condition is an important variable that contributes significantly to ornament expression, and thus affect individual attractiveness. Feather ornaments play an important role in sexual selection across birds. Feathers are specific as they develop during the restricted period of moulting, typically outside the breeding period, but their effect on individual attractiveness is delayed, being important during the breeding period. This represents an interesting carry-over scenario whereby the individual condition during the moulting period affects individual performance later in the year. This dissertation thesis is focusing on the estimation of individual condition, levels of ornaments expression and their role in sexual selection in the barn swallow (Hirundo rustica). The condition of individuals during the moulting period was assessed by the analysis of (i) ornament expression, (ii) feather growth rates and (iii) simultaneous analysis of corticosterone and testosterone in feathers. To achieve this, we developed a novel method to analyse feather hormone concentrations and described the effect of the conditions of sample preparation and keto-derivatisation based on the LC-ESIMS/ MS approach. In barn swallows, we found that corticosterone concentrations were negatively associated with feather growth rates and both hormones concentrations were higher in young birds compared to older ones. Hormones concentrations were correlated in the pre-breeding period, negatively in males but positively in females. Males and females did not differ in corticosterone, but testosterone concentrations were higher in males than females. By using detailed data on the age of individual barn swallows, we identified age as the major predictor of male and female promiscuity. Male ornamentation, however, was not significantly related to extra-pair paternity, but increased with age and varied between populations and sexes. We found that selection on tail length was stronger in younger birds and males than in females in the Romanian population, while these differences were weak in Czech birds. Ventral coloration was darker in the Romanian than in the Czech population, in older birds than young birds, and males than females, suggesting the role of this trait in sexual selection. Finally, we found an unexpected (and unique among birds) age-dependent pattern of central tail feather shortening which contributes to the deepening of the tail fork with age in both sexes. An important achievement of this dissertation thesis is the development of a new method for simultaneous analysis of steroid hormone concentrations using a limited amount of feathers and its validation in a model small passerine species, the barn swallow. The method has the potential to become a suitable technique to assess the individual condition in trans-Saharan migratory species moulting in their wintering grounds.

Keywords

Hirundo rustica, individuální kondice, kortikosteron, ornament, peří, pohlavní výběr, testosteron, vlaštovka obecná, barn swallow, corticosterone, feather, individual condition, sexual selection, testosterone

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 1. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 1. 4. 2021
• Supervisor: prof. Mgr. Tomáš Albrecht, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D., RNDr. Alena Klvaňová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Ecological and Evolutionary Biology / Zoology