Fenomén reflexního krvácení u hmyzu

Bc. Dana Židlická

Master's thesis

Reflex bleeding phenomenon in insects

Abstract:

Jedním z nejúčinnějších obranných chování hmyzu proti predátorům je reflexní krvácení, které lze zařadit mezi obranu chemickou. S reflexním krvácením jsou často spojené energetické náklady, které jsou do takové obrany vloženy. V této diplomové práci jsem v rámci dvou experimentů zkoumala vliv reflexního krvácení na fyziologický stav slunéček východních (Harmonia axyridis).V prvním experimentu byl zkoumán vliv reflexního krvácení a nedostatku potravy na přežívání slunéček po přezimování, jejich reprodukci a základní fyziologické a imunologické parametry. Slunéčka (samci i samice) byla rozdělena do dvou skupin (krmena / nekrmena) a vždy polovina jedinců byla podrobována reflexnímu krvácení každé 3 – 4 dny po dobu 17 dní (celkem 5 odběrů). Nedostatek potravy měl vliv nejen na přežívání, ale i na tělesnou hmotnost slunéček a stav jejich imunitního systému. Hladovění i reflexní krvácení aditivně negativně ovlivnily koncentraci hemocytů a proteinů v hemolymfě a také způsobily nižší aktivitu hemolymfy proti bakteriím Escherichia coli a Micrococcus luteus. Krmené samice, které byly nuceny reflexně krvácet, nakladly nižší počet snůšek než krmené samice bez krvácení. Hladovění samic vedlo k nulové reprodukci krátce po přezimování.Druhý experiment se zabýval vlivem reflexního krvácení na počet nakladených vajíček samicemi v průběhu vegetační sezóny. Po prvních pár dnech kladení snůšek (kontrolní perioda) byla polovina samic denně podrobována reflexnímu krvácení a následně byl počítán počet nakladených vajíček během dvou šesti denních period. V průběhu času docházelo k poklesu počtu nakladených vajíček samicemi. Největší rozdíl je vidět mezi kontrolní a druhou periodou. Vliv reflexního krvácení je v datech částečně pozorovatelný, statistický test však vyšel neprůkazně.Zdá se, že reflexní krvácení kromě efektivní obrany proti predátorům s sebou přináší i opravdu vysoké náklady, které se mohou projevit i ve fitness slunéček. Výrazný je vliv opakovaného reflexního krvácení na fungování imunitního systému. Výsledky mých experimentů tak podávají další důkaz, že reflexní krvácení, s nímž je spojena ztráta podstatného objemu hemolymfy je pro slunéčka energeticky nákladnou aktivitou.

Abstract:

One of the most effective defence mechanisms insects have against predators is reflex bleeding, which can be classified as chemical defence. There are certain energy requirements often associated with such defence mechanisms. In this thesis two experiments were conducted to examine the effects of reflex bleeding on the physiology of Asian ladybeetles (Harmonia axyridis).The first experiment assessed the effect reflex bleeding and lack of nutrition had on the ladybeetle’s survival after hibernation, on their reproduction, and on their basic physiological and immunological parameters. The ladybeetles (male and female) were separated into two groups (fed / not fed) and half of them underwent reflex bleeding every three to four days over a seventeen-day period (5 samples collected). Lack of nutrition affected not only the survival rate, but the ladybeetles’ body mass and the state of their immune system as well. Malnutrition and reflex bleeding cumulatively had a negative effect on haemocyte and protein concentrations in haemolymph and decreased the haemolymph’s activity against Escherichia coli and Micrococcus luteus bacteria. All fed females that underwent reflex bleeding laid fewer eggs than fed females that did not undergo reflex bleeding. Shortly following hibernation, the starved females showed no signs of reproduction.The second experiment evaluated the impact that reflex bleeding had on the number of eggs laid by the females throughout the growing season. Following the first few days of egg laying (control period), half of the females underwent reflex bleeding daily and, subsequently, the number of eggs laid was counted for two six-day periods. Over the course of time a decrease in the number of laid eggs can be observed. The greatest difference was between the control period and the second period of counting. The impact of reflex bleeding can be partially observed in the acquired data but the statistical test was inconclusive.It appears that aside from being an effective defence mechanism, reflex bleeding carries along a significant cost and may have an impact on the ladybeetles’ fitness. Especially significant is the effect reflex bleeding has on the immune system. The results these experiments produced are more proof of the fact that reflex bleeding, which is accompanied by considerable haemolymph loss, is energetically demanding for ladybeetles.

Keywords

fyziologické náklady, fyziologický stress, reflexní krvácení, slunéčka, trade-off

Keywords

physiological costs, physiological stress, reflex bleeding, ladybeetles, trade-off

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Michal Knapp, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Engineering Ecology / Nature Conservation