Biotopové preference a faktory ovlivňující výběr mikrobiotopu maršemi rodu Tetrix (Orthoptera: Tetrigidae)

Mgr. David MUSIOLEK

Doctoral thesis

Habitat preferences and factors affecting the microhabitat choice by groundhoppers of genus Tetrix (Orthoptera: Tetrigidae)

Abstract:

Despite an increasing publication pool, groundhoppers (Tetrigidae) remain a poorly understood group among Orthoptera. A few species in genus Tetrix have been frequently used as model organisms in ecological studies. The biology of most species, however, remain unknown. The current thesis synthesises the evidence from ecological and ethological studies to provide an insight into biology of groundhoppers of genus Tetrix and brings new information in behavioural ecology of selected groundhopper species. Beside description of general biological patterns of the least-studied Tetrix bolivari, the thesis especially focuses on the influence of abiotic factors on active habitat choice by groundhoppers T. tenuicornis and T. subulata. The optimal habitat selection is an important part of organisms' biology. Organisms tend to favour those habitats that best match their specific requirements in a manner that leads to increased fitness. There are many ecological factors, abiotic and biotic, modifying behavioural habitat selection in time and space. Solar radiation, humidity, food availability, interspecific and intraspecific interactions are the most often studied factors affecting insects' habitat selection. I focused on the impact of selected weather components on groundhoppers' microhabitat choice. Temperature and atmospheric pressure were the most associated factors with microhabitat selection in T. tenuicornis. The model species typically occupies wet to medium-dry habitats with a mosaic of patches covered with bare ground, moss, and dense vegetation. These microhabitats are used for specific behaviours. We have found that groundhoppers modify their microhabitat preferences according to the levels of atmospheric pressure. Individuals tend to seek bare ground and moss under high atmospheric pressure and dense vegetation under low atmospheric pressure. Barometric pressure is an indicator of incoming weather. High pressure predicts sunny weather, whereas pressure drop is usually followed by storms and unstable weather, which are detrimental factors for insects. Groundhoppers often occupy habitats located on river banks. Rainy weather increases the probability of flood which may increase insects' mortality or cause relocation of individuals to potentially suboptimal habitat leading to lowered fitness. Dense vegetation, however, provides best protection from passive transportation of groundhoppers by running water. Based on our results I suggest a hypothesis that groundhopper individuals use barometric pressure as a proximate environmental cue signalling incoming weather, and individuals after a decline of atmospheric pressure actively seek microhabitats that provide them protection from adverse weather consequences, especially from relocation by floods.

Abstract:

I přes narůstající množství publikací zůstávají maršovití (Tetrigidae) jednou z nejméně prozkoumaných skupin rovnokřídlého hmyzu (Orthoptera). Pouze několik modelových druhů rodu Tetrix bylo opakovaně používáno v ekologických studiích. Biologie většiny druhů marší však zůstává neznámá. Předkládaná práce shrnuje poznatky z ekologických a etologických studií týkajících se marší a poskytuje tak vhled do biologie marší rodu Tetrix a také přináší nové informace v oblasti behaviorální ekologie vybraných druhů marší. Disertační práce se kromě popisu biologie málo studovaného druhu T. bolivari věnuje zejména studiu vlivu abiotických faktorů na aktivní volbu mikrobiotopu marší druhů T. tenuicornis a T. subulata. Výběr optimálního biotopu je důležitou součástí biologie organismů. Organismy mají tendenci preferovat ty biotopy, které nejlépe vyhovují jejich specifickým požadavkům a vedou ke zvýšení fitness. Existuje mnoho ekologických faktorů, abiotických a biotických, které v čase a prostoru modifikují výběr biotopu. Sluneční záření, vlhkost, dostupnost potravy, mezidruhové a vnitrodruhové interakce, to jsou nejčastěji studované faktory ovlivňující výběr biotopu u hmyzu. V této práci jsem se zaměřil na vliv vybraných komponent počasí na volbu mikrobiotopu maršemi. Teplota a atmosférický tlak byly faktory, které nejvíce ovlivnily volbu mikrobiotopu u marše T. tenuicornis. Modelový druh marše typicky obývá vlhké až středně suché biotopy tvořené mozaikou plošek pokrytých holou půdou, mechem a hustou vegetací. Tyto mikrobiotopy jsou maršemi využívány ke specifickým projevům chování. V naší studii jsme zjistili, že marše upravují své mikrobiotopové preference v závislosti na hodnotě atmosférického tlaku. Za vysokého tlaku jedinci vyhledávali holou půdu a mech, zatímco za nízkého tlaku preferovali pobyt v husté vegetaci. Atmosférický tlak je indikátor nadcházejícího počasí. Vysoký tlak signalizuje slunečné počasí, kdežto pokles tlaku je obvykle následován bouřkami a nestálým počasím, což jsou pro hmyz riskantní podmínky. Marše často obývají biotopy na březích řek. Deštivé počasí zvyšuje pravděpodobnost povodně, což může zvýšit mortalitu hmyzu nebo může způsobit přemístění jedinců na potenciálně nevhodný biotop, obojí vedoucí ke snížení fitness. Hustá vegetace však poskytuje marším nejlepší ochranu před pasivním odplavením proudící vodou. Na základě našich výsledků navrhuji hypotézu, že jedinci marší využívají změny atmosférického tlaku jako proximátní environmentální prediktor nastávajícího počasí, a že jedinci po poklesu tlaku aktivně vyhledávají mikrobiotop, který jim poskytuje ochranu před důsledky nepříznivého počasí, zejména před přemístěním povodňovou vodou.

Keywords

Atmosférický tlak, chování, rozšíření, povodně, využívání biotopu

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 9. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 12. 10. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Kočárek, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Biology