Informácie

Hmyz vystupujúci z vertikálnej trubice

Hmyz vystupujúci z vertikálnej trubice



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Našiel som vo svojej záhrade zvislú blatovú trubicu s hrúbkou ceruzky, z ktorej vychádzal rad kovovo zeleného hmyzu. Vyšli, keď som vytrhol burinu, ale prestali, keď som prestal, akoby ich vibrácie vystrašili. Myslím, že to boli včely, osy alebo muchy. Boli 1/2" dlhé alebo trochu dlhšie a tenké. Hlava, hrudník a brucho boli lesklé zelené, krídla priehľadné. Čo sú zač?

Bývam blízko Philadelphie a dnes to bolo okolo 60-tych rokov.


Bahenná trubica, kovovo zelená, podobná včele - znie mi ako včela murovaná.

Existuje niekoľko kovových zelených včiel (Osmia spp.). Ako vysvetľuje Wikipedia:

Včely murárske sú pomenované pre svoj zvyk používať blato alebo iné „murárske“ produkty pri stavbe svojich hniezd, ktoré sa vyrábajú v prirodzene sa vyskytujúcich medzerách, ako sú praskliny v kameňoch alebo iných malých tmavých dutinách; ak sú dostupné, niektoré druhy prednostne používajú duté stonky alebo otvory v dreve, ktoré vytvoril drevokazný hmyz.

Jeden príklad tu:

Fotografie na http://www.laspilitas.com/insects/megachilidae/osmia-mason-bee.html


Biológia, ekológia a životný cyklus vyvrtávača smaragdového jaseňa, Agrilus planipennis Fairmaire (Coleoptera: Buprestidae), boli študované pomocou pravidelnej kontroly v lese a pozorovaní v laboratóriu. Výsledky tomu nasvedčovali A. planipennis sú väčšinou univoltine v Tianjin, Čína. Prezimovali jednotlivo ako dospelé larvy v plytkých komorách vyhĺbených vo vonkajšom beli. Koncom júla si niektoré dospelé larvy začali budovať prezimovacie komôrky a začiatkom novembra sa všetky larvy dostali do beľového dreva. A. planipennis zakuklila sa v prezimovacej komore od začiatku apríla do polovice mája nasledujúceho roku a priemerná dĺžka kukly bola asi 20 dní. Koncom apríla bolo možné nájsť niekoľko novo uzavretých dospelých jedincov v bunkách kukly, ale ešte sa nevynorili zo stromu. Dospelí jedinci sa začali objavovať začiatkom mája, pričom vrchol letu nastal v polovici mája. Priemerná dĺžka života dospelých jedincov bola asi 21 dní a štádium dospelosti trvalo do začiatku júla. Dospelí jedinci sa živili listami jaseňa ako zdrojom výživy. Párenie sa zvyčajne vykonávalo a dokončovalo na povrchu listov alebo kmeňov jaseňov. Ovipozícia začala v polovici mája a vajcia sa vyliahli v priemere za 15,7 dňa. Larvy prvého instaru sa objavili začiatkom júna. Larválne štádium trvalo asi 300 dní, kým sa dokončila celá generácia. Vrták jaseňový mal štyri larválne instary na zamatovom popole, Fraxinus velutina (Scrophulariales: Oleaceae). Hlavné prirodzené kontrolné faktory A. planipennis boli tiež preskúmané a sú navrhnuté predbežné návrhy na jeho integrované riadenie.

Vrták smaragdového popola, Agrilus planipennis Fairmaire (Coleoptera: Buprestidae) (= A. marcopolis Obenberger), je dôležitý drevokazný chrobák poškodzujúci jasene (Fraxinus spp.) (Oleaceae) v Ázii. Existuje 27 druhov a jeden poddruh Fraxinus pôvodom z Číny (Wei 1992), pričom osem druhov sa bežne pestuje na plantážach. Zamoruje hlavne vrták jaseňový smaragdový F. mandshurica, F. rhynchophylla a F. chinensis ( Hou 1986 Yu 1992), ale aj útoky F. pennsylvanica, F. americana a F. velutina (Zhao et al. 2005), ktoré pochádzajú zo Severnej Ameriky, ale pestujú sa v Číne. Mnohé druhy v tomto rode sú dôležitými zdrojmi dreva, najmä F. mandšurica a F. rhynchophylla. Fraxinus stromy sa často používajú ako okrasné a pouličné stromy, ako aj ako vetrolamy na ochranu poľnohospodárstva na poľnohospodárskej pôde alebo v pobrežných oblastiach v Číne. Jasene dokážu vydržať slano-alkalickú pôdu a sú obzvlášť cenné v slaných pobrežných oblastiach, ako je Tianjin, Čína (Wei 1992).

A. planipennis larvy sa živia floémom, kambiom a plytkým beľovým drevom pod kôrou jaseňa. Je veľmi ťažké ho odhaliť a kontrolovať A. planipennis kvôli jeho skrytej životnej histórii. V 60. rokoch 20. storočia A. planipennis silne zamorené F. americana v severovýchodnej Číne ( Liu 1966 Hou 1986 Yu 1992). V poslednej dobe sa ohniská tohto škodcu objavili na F. velutina v častiach Tianjinu v Číne ohrozuje hlavnú ulicu a parkové stromy. Kvôli závažnosti tohto škodcu sa vykonali predbežné pozorovania jeho zvykov (Zhang a kol. 1995 Liu a kol. 1996).

V júni 2002 A. planipennis bolo hlásené, že vážne zamoruje biely popol (F. Americana), zelený popol (F. pennsylvanica) a čierny popol (F. nigra) v častiach Severnej Ameriky, vrátane Michiganu a Ohia v USA a Ontária v Kanade. Následne v týchto oblastiach uhynulo veľké množstvo jaseňov (Haack et al. 2002). Pretože A. planipennis je len niekedy dôležitým škodcom v určitých oblastiach Číny, informácie o jeho biológii a ekológii sú veľmi obmedzené. Preto biológia o A. planipennis bol skúmaný v Tianjine v Číne v rokoch 2003 až 2004 s cieľom získať informácie o jeho životnom cykle a ekologických návykoch, ktoré prispejú k vedeckému a efektívnemu integrovanému manažmentu tohto chrobáka.


Hmyz vystupujúci z vertikálnej trubice - Biológia

Leto 2021 prináša nádej na viac očkovaní, menej blokovacích obmedzení a zvýšenie pešej dopravy pre malé podniky v celej krajine. Ale v prípade nezvyčajne zlého načasovania prinesie leto aj cikády Brood X.

Miliardy cikád sa vynoria zo zeme od polovice mája do polovice júna v 15 štátoch na východe a juhu Spojených štátov amerických a vo Washingtone, DC Bzučiaci hmyz, ktorý sa vynorí každých 17 rokov, zaplaví chodníky, dvory, ihriská, parky a iné vonkajšie priestory.

"Cikády sú chyby histórie. Ide o generačnú udalosť," povedal Dr. Gene Kritsky, profesor biológie na Mount St. Joseph University a autor knihy Periodikum Cicadas: The Brood X Edition.

Pre majiteľov firiem, ktorí sa vynárajú z výziev minulého roka, vyvoláva roj cikád raz za 17 rokov menšie nadšenie. Brigid Horne-Nestor, hlavná svadobná plánovačka na i-do Weddings & Events v Cincinnati, hovorí, že pandémia prinútila veľa zákazníkov odložiť svadbu v roku 2020. A táto svadobná sezóna priniesla „strach z cikád“.

"Nevestu sme nechali presunúť dátum svadby konkrétne preto, že ženích bol vydesený myšlienkou lietania s cikádami na jeho svadbe vonku," napísal Horne-Nestor v e-maile. "Naposledy sa objavili cikády, mal 8 rokov a zjavne má zlé spomienky."

Bohužiaľ pre podniky s vonkajšími prevádzkami sa s prichádzajúcou inváziou veľa urobiť nedá. Zdá sa, že väčšina pesticídov nezabíja cikády a objavujú sa v takých veľkých húfoch, že akékoľvek úsilie chytiť ich do pasce alebo sa ich zbaviť by bolo zbytočné. Postavenie rozkladacích stanov môže byť užitočné pri vonkajších podujatiach v mesiacoch máj a jún - alebo pri držaní sa v mestských oblastiach, pretože cikády potrebujú vegetáciu na kladenie vajíčok. Dobrou správou je, že cikády sú prakticky neškodné. Hoci na vás môžu pristáť, ak máte stále dosť, červenooký hmyz neštípe ani neštípe.

"Vo väčšine podnikov nie je potrebná veľká príprava okrem jednoduchého uvedomenia si a pochopenia životného cyklu. A trpezlivosti so spevom," povedal Dr. Doug Pfeiffer, profesor entomológie na Virginia Tech.

Okrídlený hmyz, ktorý spieva, aby prilákal partnera niekoľko hodín denne a celkovo tri až štyri týždne, môže znieť rovnako hlasno ako kosačka na trávu alebo motocykel. Je známe, že hluk prerušoval promócie a svadby, zhadzoval profesionálnych golfistov a dokonca inšpiroval pieseň Boba Dylana.

Okrem hluku môže prítomnosť miliárd cikád prilákať aj viac predátorov, od hadov medených cez vtáky až po malé cicavce vrátane mačiek a psov. Cikády strávia týždne kladením vajíčok na konáre stromov, čo môže spôsobiť poškodenie listov. A nakoniec, keď dospelé cikády zahynú, zanechajú za sebou svoje mŕtve telá, aby ich vyčistili ľudia alebo ich zožrala divoká zver.

Horne-Nestor hovorí, že sa snažila pripraviť klientov na potenciál cikád v roku 2021, keď odložili svoje svadby v roku 2020. Našťastie pre obchod nezaznamenala žiadne zrušenie. Mnoho párov je unavených čakaním a chcú sa len čo najrýchlejšie zosobášiť, aj keď to znamená vymeniť si sľuby počas párenia Brood X.

Pre vonkajšie svadby plánuje nainštalovať priehľadné okenné panely do stanov, aby sa cikády nedostali von. Horne-Nestor hovorí, že na riešenie bezpečnostných problémov Covid používa spoločnosť ventilátory vo vnútri stanov na podporu cirkulácie vzduchu. Niektorí klienti čakajú, aké zlé to bude v ich svadobný deň. Jeden pár môže zrušiť svoju plánovanú „linkovú prehliadku“ v štýle New Orleans, v ktorej budú hostia kráčať do kopca od svadby až po recepciu, ak bude roj neznesiteľný.

Mnohé mestá a podniky prijímajú výskyt Brood X. Miesta ako Fairfax, Virginia a Cincinnati spustili turistické kampane a podujatia okolo cikád s prehľadmi faktov, hrami ako cikádové bingo a dokonca aj letným táborom cikád, kde deti stavajú byty pre hmyz spolu s nábytkom veľkosti cikády. Univerzita Mount St. Joseph má aplikáciu Cicada Safari, ktorá umožňuje verejnosti odosielať fotografie na vedecký výskum.

V minulých rokoch spoločnosti od TGI Fridays až po Graeter's Ice Cream so sídlom v Cincinnati spustili propagačné akcie zamerané na cikády. Jeden obchod so zmrzlinou v Missouri v roku 2011 dokonca vydal zmrzlinu s príchuťou cikády s chrobáčikmi pokrytými hnedým cukrom a čokoládou.

Niektoré podniky sa rozhodli hrať aktívnu úlohu vo vzdelávaní verejnosti o okrídlenom hmyze. Tim Clark, generálny riaditeľ Benken Florist Home and Garden Center v Cincinnati, hovorí, že firma bude predávať sieťoviny na použitie na menšie rastliny a stromy a svoju webovú stránku využíva na propagáciu vzdelávacích informácií o cikádach.

"Ľuďom, ktorí sa jednoducho boja veľkých, hlasných a lietajúcich chrobákov, nemusí fungovať nič, čo by ich myseľ upokojilo," povedal Clark. "Avšak tým, že sme ľudí vzdelávali a dali im vedieť, že neštípu ani nehryzú, nebudú jesť vaše rastliny ani stromy, zistili sme, že veľa ľudí viac akceptuje našich malých priateľov, ktorí sa objavujú každých 17 rokov."


Životy strávené väčšinou ako larva

Svetluška začína život ako bioluminiscenčné guľovité vajce. Na konci leta kladú dospelé samice asi 100 vajíčok do pôdy alebo blízko povrchu pôdy. Červovitá larva sa vyliahne za tri až štyri týždne a počas jesene loví korisť pomocou injekčnej stratégie podobnej podkožnej injekcii, akú majú včely.

Larvy zimujú pod zemou v niekoľkých typoch hlinených komôr. Niektoré druhy strávia viac ako dve zimy pred zakuklením koncom jari a dospelí sa objavia po 10 dňoch až niekoľkých týždňoch. Dospelé svetlušky žijú len ďalšie dva mesiace, počas leta sa pária a vystupujú pre nás, kým znesú vajíčka a uhynú.


Obsah

Názov radu „Trichoptera“ pochádza z gréčtiny: θρίξ (thrix, "vlasy"), genitív trichos + πτερόν (pterón, "krídlo"), a odkazuje na skutočnosť, že krídla tohto hmyzu sú štetinaté. Pôvod slova „caddis“ je nejasný, ale siaha prinajmenšom do knihy Izaaka Waltona z roku 1653 Kompletný rybár, kde sa ako návnada uvádzali „treskové červy alebo chrústy“. Termín cadyss sa v pätnástom storočí používal na hodváb alebo bavlnenú tkaninu a „kadíci“ boli potulní predajcovia takýchto materiálov, ale spojenie medzi týmito slovami a hmyzom nebolo preukázané. [2]

História fosílií Edit

Fosílne potočníky boli nájdené v horninách z triasu. [3] Najväčší počet fosílnych pozostatkov je pozostatkov lariev, ktoré sú vyrobené z odolných materiálov, ktoré sa dobre uchovávajú. Telesné fosílie potočníkov sú mimoriadne vzácne, najstaršie pochádzajú zo skorého a stredného triasu spred asi 230 miliónov rokov a ďalším zdrojom fosílií sú krídla. [4] Zdá sa, že evolúcia skupiny na skupinu s plne vodnými larvami prebehla niekedy počas triasu. [5] Nález fosílií pripomínajúcich prípady lariev potočníkov v morských náleziskách v Brazílii môže posunúť pôvod radu do obdobia skorého permu. [4]

Evolution Edit

Takmer všetky dospelé potočníky sú suchozemské, ale ich larvy a kukly sú vodné. Túto vlastnosť zdieľajú s niekoľkými vzdialene príbuznými skupinami, a to s vážkami, podeniekmi, kamienkami, jelšemi a čipkami. [5] Predkovia všetkých týchto skupín boli suchozemskí, s otvorenými tracheálnymi systémami, zbiehajúcimi sa vyvíjajúcimi rôznymi typmi žiabrov pre svoje vodné larvy, keď sa dostali do vody, aby sa vyhli predácii. [5]

Na celom svete bolo rozpoznaných asi 14 500 druhov potočníkov v 45 čeľadiach, [6] ale ešte zostáva popísať mnoho ďalších druhov. Väčšinu možno rozdeliť na podrady Integripalpia a Annulipalpia na základe ústnych ústrojov dospelých. Charakteristiky dospelých závisia od palpov, žilnatosti krídel a genitálií oboch pohlaví. Posledné dve postavy prešli takou rozsiahlou diferenciáciou medzi rôznymi superrodinami, že rozdiely medzi podradmi nie sú jasné. [7] Larvy Annulipalpians sú campodeiformné (voľne žijúce, dobre sklerotizované, dlhonohé predátory s dorzo-ventrálne splošteným telom a vyčnievajúcimi ústnymi ústrojmi). Larvy integripalpiánov sú mnohonožce (zle sklerotizované detritivory, s brušnými prolegami okrem hrudných nôh, trvalo žijúce v tesne priliehajúcich puzdrách). [7] Afinity tretieho podradu, Spicipalpia, nie sú jasné, larvy žijú voľne bez prípadov, namiesto toho vytvárajú sieťovité pasce z hodvábu. [2]

Fylogenéza Edit

Kladogram vonkajších vzťahov, založený na analýze DNA a proteínov z roku 2008, ukazuje rad ako klad, sestra Lepidoptera a vzdialenejšia príbuzná s dvojkrídlovými (pravé muchy) a Mecoptera (škorpióny). [8] [9] [10] [11]

Trichoptera (potočníky)

Kladogram vzťahov v rámci rádu je založený na molekulárnej fylogenéze z roku 2002 s použitím ribozomálnej RNA, génu jadrového elongačného faktora a mitochondriálnej cytochrómoxidázy. Annulipalpia a Integripalpia sú klady, ale vzťahy v rámci Spicipalpia sú nejasné. [12]

Potočníky sa vyskytujú na celom svete, pričom väčšia diverzita je v teplejších oblastiach. Sú spojené so sladkovodnými útvarmi, pričom larvy sa nachádzajú v jazerách, rybníkoch, riekach, potokoch a iných vodných útvaroch. [13] Pozemné caddis, Enoicyla pusilla (čeľaď: Limnephilidae), žije vo vlhkej podstielke lesnej podlahy. V Spojenom kráľovstve sa vyskytuje v grófstve Worcestershire a jeho okolí v dubových lesoch. [14]

Larvy potočníkov možno nájsť vo všetkých potravných cechoch v sladkovodných biotopoch. Väčšina lariev v ranom štádiu a niektoré neskoré štádiá sú zberače-zberače, ktoré vyberajú fragmenty organickej hmoty z bentosu. Ďalšími druhmi sú zberače-filtre, ktoré preosievajú organické častice z vody pomocou hodvábnych sietí alebo chlpov na nohách. Niektoré druhy sú škrabky, ktoré sa živia filmom rias a iných perifytónov, ktoré rastú na podmorských objektoch pri slnečnom svetle. Iní sú drviči bylinožravci, ktorí žuvajú úlomky zo živého rastlinného materiálu, zatiaľ čo iní sú drviči drviči, obhrýzajú hnijúce drevo alebo žuvajú odumreté listy, ktoré boli vopred spracované baktériami a hubami, väčšina živín z druhej skupiny pochádza z konzumácie baktérie a huby. Predátorské druhy buď aktívne lovia svoju korisť, zvyčajne iný hmyz, drobné kôrovce a červy, alebo číhajú na neopatrné bezstavovce, ktoré sa dostanú príliš blízko. Niekoľko druhov sa oportunisticky živí mŕtvymi zvieratami alebo rybami a niektoré larvy Leptoceridae sa živia sladkovodnými hubami. [15]

Podobne ako májky, kamienky a vážky, ale v menšej miere sú aj potočníky indikátorom dobrej kvality vody, v tokoch so znečistenými vodami vymierajú. [16] Sú dôležitou súčasťou potravnej siete, larvy aj dospelí sú požieraní mnohými rybami. Čerstvo vyliahnutý dospelý jedinec je obzvlášť zraniteľný, pretože sa po vynorení z ponorenej kukly snaží dostať na povrch a vysuší si krídla. Ryby považujú týchto nových dospelých jedincov za ľahké a rybárske mušky, ktoré sa im podobajú, môžu byť pre rybárov úspešné v správnom ročnom období. [17]

Dospelé štádium potočníka môže prežiť len niekoľko týždňov, mnohé druhy sa v dospelosti nekŕmia a uhynú krátko po rozmnožení, ale o niektorých druhoch je známe, že sa živia nektárom. [18] Okrídlený hmyz je nočný a poskytuje potravu pre nočné lietajúce vtáky, netopiere, drobné cicavce, obojživelníky a článkonožce. Larválne štádium trvá oveľa dlhšie, často jeden alebo viac rokov a má väčší vplyv na životné prostredie. [19] Tvoria dôležitú súčasť potravy rýb, ako je napríklad pstruh. Ryby ich získavajú dvoma spôsobmi, buď ich vytrhávajú z vegetácie alebo koryta potoka, keď sa larvy pohybujú, alebo počas denného unášania správania sa k tomuto unášaniu dochádza v noci u mnohých druhov vodných lariev alebo okolo poludnia u niektorých potočníkov. druhov a môže byť výsledkom populačných tlakov alebo môže byť zariadením na rozptýlenie. Larvy môžu unášať veľké množstvo buď blízko dna, uprostred vody alebo tesne pod hladinou. Ryba ich prehltne celé, puzdro a všetko. [20]

Prípady Upraviť

Potočníky sú najznámejšie pre prenosné puzdrá vytvorené ich larvami. Asi tridsať rodín potočníkov, členov podradu Integripalpia, si osvojilo tento trik. Tieto larvy požierajú detritus, prevažne rozkladajúci sa rastlinný materiál, a úlomky mŕtvych listov, ktorými sa živia, majú tendenciu sa hromadiť v dutinách, v pomaly sa pohybujúcich úsekoch potokov a za kameňmi a koreňmi stromov. Puzdrá poskytujú ochranu larvám pri ich ceste medzi týmito zdrojmi. [21]

Puzdro je rúrkovitá štruktúra vyrobená z hodvábu, ktorá sa vylučuje zo slinných žliaz v blízkosti úst larvy a začína sa skoro po vyliahnutí vajíčka. Do jeho štruktúry môžu byť zakomponované rôzne výstuhy, povaha materiálov a dizajn v závislosti od genetickej výbavy lariev, to znamená, že larvy potočníkov možno rozpoznať podľa ich prípadov až na úroveň rodiny a dokonca aj rodu. Medzi použité materiály patria zrnká piesku, väčšie úlomky skál, kôra, palice, listy, semená a lastúry mäkkýšov. Tie sú úhľadne usporiadané a prilepené na vonkajší povrch hodvábnej trubice. Ako larva rastie, vpredu sa pridáva viac materiálu a larva sa môže v trubici otáčať a orezávať zadný koniec, aby sa neťahal po substráte. [21]

Puzdrá potočníkov sú otvorené na oboch koncoch, larvy nasávajú okysličenú vodu cez zadný koniec cez žiabre a odčerpávajú ju zo širšieho predného konca. Larvy sa pohybujú vo vnútri trubíc a to pomáha udržiavať prúd vody, čím nižší je obsah kyslíka vo vode, tým aktívnejšie musia byť larvy. Tento mechanizmus umožňuje larvám potočníkov žiť vo vodách s príliš nízkym obsahom kyslíka na podporu lariev múch a podeniek. [18]

Larva s prenosným puzdrom úlomkov skál

Larva vychádzajúca z puzdra z rastlinného materiálu

Larválne puzdro Limnephilidae vyrobené z odhryznutých kúskov rastlín

Prípad Limnephilus flavicornis vyrobené zo slimačích ulít

Opravené ústupy Edit

Na rozdiel od lariev, ktoré majú prenosné puzdrá, majú členovia Annulipalpia úplne inú stratégiu kŕmenia. Robia si pevné úkryty, v ktorých zostanú nehybné a čakajú, kým k nim príde jedlo. Členovia čeľadí Psychomyiidae, Ecnomidae a Xiphocentronidae konštruujú jednoduché rúrky z piesku a iných častíc, ktoré sú držané pohromade hodvábom a ukotvené na dne, a živia sa nahromadením bahna, ktoré vzniká pri ukladaní suspendovaného materiálu. Rúrka môže byť predĺžená, keď rastúca larva potrebuje kŕmiť v nových oblastiach. [22] Zložitejšie rúrky, krátke a sploštené, stavajú larvy Polycentropodidae v dutinách skál alebo iných ponorených predmetov, niekedy s vláknami hodvábu zavesenými na blízkom povrchu. Tieto larvy sú mäsožravé, svojimi stravovacími návykmi pripomínajú pavúky a ponáhľajú sa z ústupu, aby zaútočili na akúkoľvek neopatrnú malú korisť plaziacu sa po povrchu. [22]

Hodvábne kupoly Upraviť

Larvy z čeľade Glossosomatidae z podradu Spicipalpia vytvárajú kupolovité ohrady z hodvábu, ktoré im umožňujú pásť sa na perifytóne, biologickom filme, ktorý rastie na kameňoch a iných predmetoch, pričom svoj výbeh prenášajú ako korytnačky. [23] V čeľade Philopotamidae sú siete vrecovité, so zložitou štruktúrou a drobnými okami. Larvy majú špecializované náustky na zoškrabanie mikroflóry, ktorá sa zachytí v sieti, keď ňou preteká voda. [24]

Nets Edit

Larvy iných druhov potočníkov vytvárajú skôr siete ako puzdrá. Sú to hodvábne siete, ktoré sa tiahnu medzi vodnou vegetáciou a cez kamene. Tieto larvy tvoriace sieť zvyčajne žijú v tečúcej vode, rôzne druhy zaberajú rôzne biotopy s rôznou rýchlosťou vody. Bezstavovce sú neustále unášané prúdom a tieto zvieratá a kúsky odpadu sa hromadia v sieťach, ktoré slúžia ako pasce na potravu aj ako úkryty. [25]

Larvy potočníkov sú vodné, so šiestimi pármi tracheálnych žiabier na spodnej strane brucha. Vajíčka kladú nad vodu na vznikajúce vetvičky alebo vegetáciu alebo na vodnú hladinu, hoci samice niektorých druhov vstupujú do vody, aby si vybrali miesta. Hoci väčšina druhov znáša vajcia, niekoľko v rode Triplektidy sú ovoviviparózne. Niektoré druhy kladú vajíčka na pevninu a hoci väčšina z nich je spojená so sladkou vodou, niektorým sa to páči Symfitonúria sa nachádzajú v pobrežných slaných vodách. Philanisus plebeius samice kladú vajíčka do coelomickej dutiny prílivovej hviezdice. [26] Larvy sú dlhé a zhruba valcovité, veľmi podobné larvám Lepidoptera, ale nemajú prolegy. [26] U druhov nosiacich puzdrá sú hlavy silne sklerotinizované, zatiaľ čo brucho je mäkké, tykadlá sú krátke a ústne časti prispôsobené na hryzenie. Každý z zvyčajne desiatich brušných segmentov nesie pár nôh s jedným tarzálnym kĺbom. U druhov s puzdrami má prvý segment tri papily, jednu nad a dve po stranách, ktoré kotvia larvu centrálne v trubici. Zadný segment nesie pár hákov na uchopenie. [18] Existuje päť až sedem larválnych instarov, po ktorých nasleduje vodná kukla, ktorá má funkčné čeľuste (na prerezanie puzdra), žiabre a plávacie nohy. [6]

Kukľa je upradená z hodvábu, ale podobne ako v prípade larvy má často pripevnené iné materiály. Druhy, ktoré stavajú prenosné puzdrá, ich pri zakuklení pripevnia k nejakému podvodnému predmetu, utesnia predný a zadný otvor pred predátormi, pričom stále nechajú vodu pretekať, a zakuklia sa v ňom. Keď sa väčšina potočníkov úplne vyvinie, presekne sa cez svoje puzdro špeciálnym párom čeľustí, vyplávajú na hladinu, zvliekajú pomocou exuviae ako plávajúcej plošiny a vychádzajú ako plne formované dospelé jedinca. Často môžu lietať ihneď po tom, čo sa zlomia z kutikuly. Vznik je hlavne univoltínny (raz za rok), pričom všetci dospelí druhu sa objavujú v rovnakom čase. Vývoj je do jedného roka na teplých miestach, ale trvá viac ako rok vo vysokých zemepisných šírkach a vo vysokých nadmorských výškach v horských jazerách a potokoch. [6]

Dospelý potočník je stredne veľký hmyz s blanitými, chlpatými krídlami, ktoré sú v pokoji držané ako stan. Tykadlá sú pomerne dlhé a vláknité, ústne časti sú zmenšené a nohy majú päť tarsi (dolných kĺbov). [18] Dospelí jedinci sú noční a priťahujú ich svetlo. Niektoré druhy sú silné letce a dokážu sa rozptýliť do nových lokalít, [25] mnohé však lietajú len slabo. [18] Dospelí jedinci sú zvyčajne krátkovekí, väčšina z nich nekŕmi a sú vybavení len na rozmnožovanie. Po spárení samica potočníka kladie vajíčka do želatínovej hmoty, pričom ich prichytáva nad alebo pod vodnú hladinu v závislosti od druhu. Vajíčka sa liahnu o niekoľko týždňov. [27]


VÝSLEDKY

Koľko svetla preniká do plodovej bunky?

Priepustnosť zelenej vlnovej dĺžky sa výrazne líšila od penetrácie všetkých ostatných vlnových dĺžok (obr. 2 ANOVA F4,66=4.433, P< 0,05). Cez plodovú bunku prešlo len niečo vyše 40 % zeleného svetla, zatiaľ čo len 26 % svetla z iných vlnových dĺžok prešlo (obr. 2, tabuľka 1).

Percento prieniku svetla vlnových dĺžok cez plodovú bunku s neporušeným kokónom. Vlnové dĺžky (označené farebnými pruhmi) boli: ultrafialové (400 nm), modré (470 nm), zelené (525 nm), žlté (588 nm) a červené (630 nm). *Významný rozdiel od penetrácie iných vlnových dĺžok (P< 0,05).

Percento prieniku svetla vlnových dĺžok cez plodovú bunku s neporušeným kokónom. Vlnové dĺžky (označené farebnými pruhmi) boli: ultrafialové (400 nm), modré (470 nm), zelené (525 nm), žlté (588 nm) a červené (630 nm). *Významný rozdiel od penetrácie iných vlnových dĺžok (P< 0,05).

Opisná štatistika prieniku svetla do plodovej bunky

GBNA-Zfo7nOkqLH33uhFtbk4FlVKslVQwCdM5SMRQ__&Key-Pair-Id=APKAIE5G5CRDK6RD3PGA" />

Cirkadiánne experimenty

Interaguje fotoperióda s cirkadiánnym systémom?

Včely boli vystavené dlhému dennému fotoperióde (16 h svetlo: 8 h tma) pri konštantnej teplote 29 °C počas prvých 4 dní vzchádzania (n=105), potom bola fotoperióda odstránená a včely boli v konštantnej tme po zvyšok vzchádzania (n= 302). Vznik bol rytmický (R= 39,18, rbar = 0,6114, P< 0,0001) počas fotoperiódy a keď bola fotoperióda odstránená, vzchádzanie zostalo rytmické (obr. 3A R= 53,57, rbar = 0,5086, P< 0,0001). Priemerný čas vzídenia počas fotoperiódy sa štatisticky nelíšil od priemerného času vzídenia, keď bola fotoperióda odstránená (Tabuľka 2 kruhová ANOVA, F1,406=0.0454, P=0.80855).

Počet vznikajúcich včiel pre experiment odstraňovania fotoperiód a experiment odstraňovania termoperiód A8 °C. (A) Pre experiment odstraňovania fotoperiódy sa vzory vynorenia zobrazujú pre 16 h svetlo: 8 h tma fotoperiódu a konštantnú 29 °C (žltá oblasť, pod prerušovanou čiarou) a po odstránení fotoperiódy v konštantných podmienkach (nad prerušovanou čiarou). (B) Vzory objavenia sa M. rotundata s termoperiódou Δ8°C (pod prerušovanou čiarou) a po odstránení termoperiódy za konštantných podmienok (nad prerušovanou čiarou). Modro vytieňovaná oblasť je Δ8°C termoperióda, pričom teplota je vyznačená na sekundárnom r-os, ktorá bola podávaná každý deň, ale je tu znázornená na označenie časovania teplotných stupňov. Vertikálne pruhy zobrazujú kruhový stredný čas vzniku pre každý deň. Veľkosť bublín udáva počet včiel vychádzajúcich počas 15 minútových časových intervalov.

Počet vznikajúcich včiel pre experiment odstraňovania fotoperiód a experiment odstraňovania termoperiód A8 °C. (A) Pre experiment odstraňovania fotoperiódy sú vzory vzchádzania zobrazené pre 16 h svetlo: 8 h tma fotoperiódu a konštantnú 29 °C (žltá oblasť, pod prerušovanou čiarou) a po odstránení fotoperiódy v konštantných podmienkach (nad prerušovanou čiarou). (B) Vzory objavenia sa M. rotundata s termoperiódou Δ8°C (pod prerušovanou čiarou) a po odstránení termoperiódy za konštantných podmienok (nad prerušovanou čiarou). Modro vytieňovaná oblasť je Δ8°C termoperióda, pričom teplota je vyznačená na sekundárnom r-os, ktorá sa podávala každý deň, ale je tu znázornená na označenie časovania teplotných stupňov. Vertikálne pruhy zobrazujú kruhový stredný čas vzniku pre každý deň. Veľkosť bublín udáva počet včiel vychádzajúcich počas 15 minútových časových intervalov.

Štatistika kruhových testov pre experimenty zeitgeber

rq7M0aOFSCwf-XjyOWQQK8vHRXiSUqOeQ__&Key-Pair-Id=APKAIE5G5CRDK6RD3PGA" />

Interaguje termoperióda s cirkadiánnym systémom

V experimente s odstránením termoperiódy Δ8°C boli vznikajúce včely vystavené teplotnej perióde Δ8°C počas prvých 3 dní vzchádzania (n=210), potom sa termoperióda odstránila a zvyšné včely sa vystavili konštantnej teplote 29 °C (n=854). Vynárajúce sa včely si zachovali synchronicitu po odstránení termoperiódy A8 °C (obr. 3B). Rayleighove testy ukázali smerovú distribúciu počas termoperiódy Δ8°C (R= 0,478, rbar = 0,9559, P< 0,0001) a keď bola odstránená termoperióda (R= 11,78, rbar = 0,8091, P< 0,0001). Priemerný čas vzniku sa štatisticky líšil medzi konštantnými termoperiodickými teplotnými režimami 29 °C a A8 °C (kruhová ANOVA F1,1063=247.351, P< 0,0001). Priemerný čas vzniku sa významne líšil podľa dňa po zmene (tabuľka 2 kruhová ANOVA, F10,1063=46.5802, P< 0,0001).

Včely boli prvé 3 dni vystavené teplotnej perióde Δ4°C (n=243), v tomto bode sa odstránila termoperióda a zvyšné včely boli vystavené konštantnej teplote 29 °C (n=791). Rayleighov test ukázal synchrónny vznik počas Δ4°C termoperiódy (obr. 4 R= 0,8290, rbar = 0,9546, P< 0,0001), ktorý zostal, keď sa termoperióda odstránila pri konštantnej teplote 29 °C (R= 13,97, rbar = 0,8075, P< 0,0001). Včely vystavené teplotnej perióde Δ4 °C sa objavili skôr, ako keď bola termoperióda odstránená (kruhová ANOVA, F1,1033=168.207, P< 0,0001). Priemerný čas objavenia sa signifikantne líšil podľa dňa po zmene (tabuľka 2 kruhová ANOVA, F12,1033=22.404, P< 0,0001).

Počet vzchádzajúcich včiel a stredný čas vzchádzania pre experiment odstraňovania v termoperióde Δ4°C. Vznikajúce vzory M. rotundata s Δ4°C termoperiódou (pod prerušovanou čiarou) a po odstránení termoperiódy pri konštantných 29°C podmienkach (nad prerušovanou čiarou). Modrá šrafovaná oblasť je Δ4°C termoperióda, ktorá zobrazuje teplotu vyznačenú na sekundárnej časti r-os, ktorá sa podávala každý deň, ale je tu znázornená na označenie časovania teplotných stupňov. Veľkosť bublín udáva počet včiel vychádzajúcich počas 15 minútových časových intervalov.

Počet vzchádzajúcich včiel a stredný čas vzchádzania pre experiment odstraňovania v termoperióde Δ4°C. Vznikajúce vzory M. rotundata s Δ4°C termoperiódou (pod prerušovanou čiarou) a po odstránení termoperiódy pri konštantných 29°C podmienkach (nad prerušovanou čiarou). Modrá šrafovaná oblasť je Δ4°C termoperióda, ktorá zobrazuje teplotu vyznačenú na sekundárnej časti r-os, ktorá sa podávala každý deň, ale je tu znázornená na označenie časovania teplotných stupňov. Veľkosť bublín udáva počet včiel vychádzajúcich počas 15 minútových časových intervalov.

Ktoré tágo je dominantným zeitgeberom?

Včely boli vystavené Δ4 °C termoperióde a dlhej dennej fotoperióde, pričom termofáza nastala počas začiatku fázy tmy. Vznik bol rytmický, zhodoval sa s približným začiatkom termofázy (obr. 5, tabuľka 2 R= 6,73, rbar = 0,8733, P< 0,0001).

Počet vznikajúcich včiel pre konfliktný experiment zeitgeber. Termoperiodické rampy sú znázornené modrou tieňovanou oblasťou s kryofázou od 07:00 do 08:00 a termofázou od 19:00 do 20:00. Fotoperiódou bol cyklus 12 hodín svetlo:12 hodín tma, kde sa svetlá zapínali o 7:00 a vypínali o 19:00, ako ukazuje žltá oblasť. Veľkosť bublín udáva počet včiel vychádzajúcich počas 15 minútových časových intervalov.

Počet vznikajúcich včiel pre konfliktný experiment zeitgeber. Termoperiodické rampy sú znázornené modrou tieňovanou oblasťou s kryofázou od 07:00 do 08:00 a termofázou od 19:00 do 20:00. Fotoperiódou bol cyklus 12 hodín svetlo:12 hodín tma, kde sa svetlá zapínali o 7:00 a vypínali o 19:00, ako ukazuje žltá oblasť. Veľkosť bublín udáva počet včiel vychádzajúcich počas 15 minútových časových intervalov.

Experimenty s citlivosťou

Reagujú včely pripravené na vzchádzanie na fotoperiódu?

Bees were exposed to constant 29°C in darkness for the first 4 days (n=218), at which point a long-day (16 h light:8 h dark) photoperiod was initiated (n=443). Emergence was uniform in darkness (Fig. 6A R=153.48, rbar=0.1753, P>0.05), but after the photoperiod was initiated, emergence was rhythmic (R=46.75, rbar=0.7003, P<0.0001). Mean emergence time was significantly different before and after bees were exposed to a photoperiod (Table 2 circular ANOVA, F1, 660=67.25, P<0.0001). Once the photoperiod was initiated, the circular mean time of emergence shifted earlier to 06:28:09±03:13:27 h:min:s (median 07:06:29 h:min:s).

Number of emergence-ready bees responding to photoperiod and thermoperiod. (A) For the photoperiod response experiment, emergence patterns are displayed under constant dark conditions (below dashed line) and after photoperiod initiation (16 h light:8 h dark) and constant 29°C (yellow area, above dashed line). (B) Emergence patterns of M. rotundata under constant 29°C conditions (below dashed line) and after thermoperiod initiation (Δ4°C thermoperiod, above dashed line). The blue shaded area is the Δ4°C thermoperiod, displayed to show temperature marked on the secondary r-axis, which was administered each day but is shown here to indicate the timing of the temperature ramps. The vertical bars display the circular mean time of emergence for each day. The size of the bubbles indicates the number of bees emerging during 15 min time intervals.

Number of emergence-ready bees responding to photoperiod and thermoperiod. (A) For the photoperiod response experiment, emergence patterns are displayed under constant dark conditions (below dashed line) and after photoperiod initiation (16 h light:8 h dark) and constant 29°C (yellow area, above dashed line). (B) Emergence patterns of M. rotundata under constant 29°C conditions (below dashed line) and after thermoperiod initiation (Δ4°C thermoperiod, above dashed line). The blue shaded area is the Δ4°C thermoperiod, displayed to show temperature marked on the secondary r-axis, which was administered each day but is shown here to indicate the timing of the temperature ramps. The vertical bars display the circular mean time of emergence for each day. The size of the bubbles indicates the number of bees emerging during 15 min time intervals.

Do emergence-ready bees respond to thermoperiod?

Emerging bees that initially had no thermoperiod were allowed to emerge for 3 days (constant 29°C n=102) and then the remaining emerging bees were exposed to a Δ4°C thermoperiod (n=668). Emergence was uniform (R=131.81, rbar=0.0639, P>0.05) at constant 29°C. Once the Δ4°C thermoperiod was initiated, emergence was synchronous (Fig. 6B R=30.46, rbar=0.8079, P<0.01). The R-value on the day after the thermoperiod was initiated was <60 (R=58.62), indicating synchronous emergence when first exposed to the zeitgeber. Bees exposed to the Δ4°C thermoperiod emerged earlier in the day (mean emergence time) than bees exposed to constant 29°C (Table 2 circular ANOVA, F1,769=25.4330, P<0.0001).

Are emergence-ready bees sensitive to a thermoperiod switch?

To determine whether bees distinguish between slight variations in thermoperiod, emerging bees were exposed to a Δ4°C thermoperiod for 3 days (n=225), then switched to a Δ8°C thermoperiod for the remainder of emergence (n=559). Emerging bees entrained to both thermoperiods throughout adult emergence. The Rayleigh test supported directional distribution (R=2.00, rbar=0.9501, P<0.01) during the Δ4°C thermoperiod, indicating synchronous emergence. During the Δ8°C thermoperiod, emergence was synchronous (Fig. 7 R=1.35, rbar=0.9500, P<0.0001). Bees in the Δ8°C thermoperiod emerged later than bees exposed to the Δ4°C thermoperiod (Table 2 circular ANOVA, F1,733=11.2264, P<0.0001).

Number of emerging bees and mean time of emergence for the Δ8°C thermoperiod switch experiment. Emergence patterns of M. rotundata under the Δ4°C thermoperiod (below dashed line) and after the switch to the Δ8°C thermoperiod (above dashed line). The blue shaded areas are the temperature treatments, which were administered each day but are displayed here to show the timing of temperature ramps. Temperatures are shown on the secondary r-os. The size of the bubbles indicates the number of bees emerging during 15 min time intervals.

Number of emerging bees and mean time of emergence for the Δ8°C thermoperiod switch experiment. Emergence patterns of M. rotundata under the Δ4°C thermoperiod (below dashed line) and after the switch to the Δ8°C thermoperiod (above dashed line). The blue shaded areas are the temperature treatments, which were administered each day but are displayed here to show the timing of temperature ramps. Temperatures are shown on the secondary r-os. The size of the bubbles indicates the number of bees emerging during 15 min time intervals.

How sensitive are developing bees to temperature ramps?

To determine how sensitive emerging bees are to changes in temperature, pupating bees were exposed to slow or fast ramps in the thermophase (0.33°C h −1 or 4°C h −1 ). In the fast ramp experiments (n=686), emergence was synchronous (Fig. 8A R=6.04, rbar=0.8914, P<0.0001). Mean time of emergence was 09:00:33 h:min:s (s.d., 01:49:53 h:min:s), which coincides with the end of the ramp period of the thermophase (Table 2). During the slow ramp experiment (n=536), emergence was synchronous (Fig. 8A R=35.30, rbar=0.6201, P<0.0001). Mean time of emergence was 06:27:51 h min s (s.d., 03:44:03 h:min:s), coinciding with just before the ramp period of the thermophase.

Number of emerging bees and mean time of emergence for the ramp speed experiments. Emergence patterns from (A) the fast ramp speed (4°C h −1 ) experiment and (B) the slow ramp speed (0.33°C h −1 ) experiment. The blue shaded areas indicate the temperature treatment administered each day but displayed here to show the timing of temperature ramps. The size of the bubbles is relative to the number of bees emerging during the 15 min time intervals.

Number of emerging bees and mean time of emergence for the ramp speed experiments. Emergence patterns from (A) the fast ramp speed (4°C h −1 ) experiment and (B) the slow ramp speed (0.33°C h −1 ) experiment. The blue shaded areas indicate the temperature treatment administered each day but displayed here to show the timing of temperature ramps. The size of the bubbles is relative to the number of bees emerging during the 15 min time intervals.


THE CLASS INSECTA

Insects are the only arthropods with wings. The ability to fly has played an important role in their spectacular radiation on land. Modern insects are highly adapted to an immense range of habitats throughout the world, from deserts to snowfields, from rainforest to savannah. Adaptations for burrowing, climbing, jumping, ecto- and endo-parasitism have all occurred, leading to spectacularly different adult forms. Juvenile insects display an extensive variety of adaptations, from aquatic carnivorous nymphs, which may live for several years, to immobile, short lived, worm-like larvae which cannot feed themselves.

Insects are mainly regarded as pests, competing against humans for resources, and transmitting devastating parasitic diseases like malaria, sleeping sickness and river-blindness. As parasites and vectors of diseases like the Plague, insects have had a significant impact on human history.

However, insects are also vital to man. They pollinate plants for the fruit and vegetable industries, and provide honey, silk, dyes and royal jelly. Insects are important predators on other arthropods, and vital scavengers and saprophytes. They are also crucial elements of food webs, upon which many other phyla depend as they are included in amphibian, reptilian, avian and mammalian, including human, diets.

Insects are a highly successful class, with well over 750,000 species described to date, compared with just 4,000 mammalian species. Three quarters of the world's insect species are less than 6mm long, but the largest may be 19cm long, and some have wingspans of up to 30cm. Insect size is limited by their need to moult and by their breathing system. They must be able to support their own weight and structure while the new, soft exoskeleton is hardening, and risk desiccation due to evaporation across their surface. The largest insects occur in the tropics where the high humidity reduces this problem.

Phylogeny of the Class Insecta

The phylogeny of the different orders of insects has been disputed for the last two hundred years and numerous attempts have been made to recreate the relationships and divergences that have occurred since the insects arose in the Devonian era. Many of the divisions between the orders occurred over 230 million years ago. Since then the insects have adapted to a wide range of ecological niches.

With genetic analysis complementing morphological evidence, a reasonably clear picture of the phylogeny is emerging, although this is only a hypothesis and can never be proved. This display is based on current ideas of insect phylogeny, most of the orders are not disputed, but controversy still surrounds the position of the Strepsiptera, and the precise arrangement of the Orthopteroid orders (Kristensen 1991, Whiting and Wheeler 1997). The specimens displayed here reflect the progression of the 29 orders of insects: from Apterygotes, which are primitive and wingless, to Pterygotes, which are more advanced and winged from Exopterygotes, which undergo partial metamorphosis, to Endopterygotes, which undergo complete metamorphosis.


Insects have ‘no place to hide’ from climate change, study warns

Insects have “no place to hide” from climate change, scientists have said after analysing 50 years’ worth of UK data.

The study found that woodlands, whose shade was expected to protect species from warming temperatures, are just as affected by climate change as open grasslands.

The research examined records of the first springtime flights of butterflies, moths and aphids and the first eggs of birds between 1965 and 2012. As average temperatures have risen, aphids are now emerging a month earlier, and birds are laying eggs a week earlier. The scientists said this could mean animals were becoming “out of sync” with their prey, with potentially serious ramifications for ecosystems.

Researchers are increasingly concerned about dramatic drops in populations of insects, which underpin much of nature. In February it was said that these falls could lead to a “catastrophic collapse of nature’s ecosystems”, and in March there was further evidence of widespread loss of pollinating insects in recent decades in Britain.

Other studies, from Germany and Puerto Rico, have shown falling numbers in the last 25 to 35 years. Another showed butterflies in the Netherlands had declined by at least 84% over the last 130 years.

James Bell, at Rothamsted Research institute, who led the woodlands research, said: “Under global warming you would expect woodlands to have some protection for insects, a buffer against change. But we didn’t see that. It is the major surprise and is disturbing. There is really no place to hide against the effects of global warming if you are an insect in the UK.”

Another surprise was that insects and birds living in farmland are emerging later in the spring, not earlier as expected. “We can only assume this is to do with other, non-climate factors,” Bell said. The loss of wild areas and changing crop types could be among the factors, he said, along with declining food availability leading to delayed breeding.

James Pearce-Higgins, of the British Trust for Ornithology, said: “Birds are at the top of many food chains and are sensitive to the impacts of climate change on the availability of their insect prey.”

A separate new study found that populations of birds that rely on insects for food fell by 13% across Europe between 1990 and 2015, and by 28% in Denmark, which the scientists used as a national case study. The omnivorous birds assessed did not show a decline.

The UK research, published in the journal Global Change Biology, found that the shift to earlier emergence or egg-laying varied considerably according to the type of habitat and how far north the species lives. Aphids breed very rapidly and can adapt to changing temperatures quickly. Their first flight is now an average of 30 days earlier than 50 years ago. Birds, butterflies and moths are appearing one to two weeks earlier.

Bell said the changing timings were affecting farming, with aphids arriving earlier but potato crops being planted later due to wetter winters. This combination meant the aphids, which transmit viruses, were attacking much younger plants. “Plants are just like babies, with very poorly developed immune systems, so when a virus is transmitted into a young potato plant it has a much greater effect,” he said.

Jon Pickup, of the Science and Advice for Scottish Agriculture division of the Scottish government, said: “As pests, it remains a concern that aphid migrations are getting earlier at a dramatic rate and this piece of work shows us that signal across the UK very clearly.”

Bell said timing mismatches were also affecting wildlife. “For example, the leafing date of the oak tree determines when the caterpillars will appear, and that determines when blue tits that feed on caterpillars lay their first egg,” he said. “If they become desynchronised, it has cascading effects through the food chain, leading to fewer eggs, and this has been seen.”

During February’s exceptionally warm weather there were sightings of rooks nesting, ladybirds mating and dozens of migratory swallows arriving along the south-west coast, all more than a month ahead of schedule.


On Changing Maxima, Minima, Means, and Variance

Climate change is of course not one phenomenon, and axes of change include shifts in limits (maxima and minima), average conditions, and variance, which can all be measured at different temporal and spatial scales. The multifaceted nature of climate change is illustrated by the fact that nighttime temperatures are warming faster than daytime conditions (32). The consequences of this for insects are poorly understood but potentially serious, including reduced time for recovery from daytime heat stress and indirect effects through plants, which are all areas where additional experimental work is needed (32). In the mountains of California, rising average daily minimum temperatures had some of the most dramatic negative effects on insects, especially in combination with drier years (33). Rising minimum temperatures in particular seasons might impact insects through effects on critical overwintering and diapausing stages. In central Europe, warmer overwintering temperature is associated with increased abundance in the following year for terrestrial organisms in a large-scale study that included insects (34). In the United Kingdom, the annual population dynamics of moths are affected by overwintering temperature and precipitation (35). In this case, winter precipitation has a negative association with moth abundance, while winter temperature has a positive association (35). In Greenland, changes in the structure of arthropod communities over 18 y have been influenced by warming summers and falls and fewer freeze–thaw events, with the most negative associations observed for surface detritivores (36). On the other side of the temperature spectrum is maximum temperature, which has been shown to be the variable most associated with local extinctions in a global survey of insects and other taxa (37).

While our understanding of biotic response to warming means and limits improves, the greater challenge of changing variance is now upon us. Increased climatic variance is often considered in the context of extreme events however, changing variance can also negatively impact an organism by subjecting it to nonoptimal conditions or combinations of conditions, even if mean temperature and the number of extreme events remain the same. That said, predictions for many parts of the world do include an increased frequency of extreme weather events, which might include maximum or minimum temperatures outside of a historical range, more intense precipitation events or droughts, or combinations of these phenomena (38). We have few studies on this topic from which to draw conclusions only six studies in Table 1 explicitly investigated extreme weather events (refs. 28, 33, and 39 ⇓ ⇓ –42 but also see ref. 43). In the few cases where biotic response to extreme events has been examined, the results are as we might expect: extreme events are extreme population stressors. Large, synchronized population swings of Lepidoptera in the United Kingdom are associated with extreme climate years, and responses to these years were negative in five of six cases (40). On a continental scale, a recent resurvey of 66 bumblebee species across two continents points to temperatures outside of historical ranges as a major driver reducing occupancy across the landscape (44). Salcido et al. (39) report an increase in extreme flooding events as one of the factors contributing to the loss of parasitoids and Lepidoptera in a Costa Rican forest, which includes the disappearance of entire genera of moths (minimum temperatures also had strong negative effects, consistent with results discussed above). The complex and apparently disastrous effects of climate change at low latitudes, including the drying of cloud forests and loss of associated insects in another protected forest in Costa Rica, are discussed further in another paper (45).


How Gut Bugs Make You Sick — or Well

You are not alone – ever. All day, every day, you’re in the company of millions of other creatures, even when there’s not another soul in sight. More unsettling still, those unseen others live inside you.

The invisible population that calls you home is known as your microbiome — the millions of nonhuman cells that populate your body, particularly your intestines and other parts of your digestive system. If you could extract them all, they’d fill a half gallon jug. And if you could count them all, they’d outnumber your own cells 10 to 1. The only reason they don’t outweigh us 10 to 1 too is that our own cells are much larger than the bugs are.

Our surprisingly complex internal ecology has been a hot topic in medicine lately. Initiatives such as the Human Microbiome Project, an extension of the Human Genome Project, have been working tirelessly to probe potential links between the human microbiota and human health, and to construct strategies for manipulating the bacteria so that they work with us rather than against us. Much of the time, our gut bugs are indeed more helpmates than invaders. They’re essential to the digestive process and they can boost the immune system by regulating the population of certain immune cells and preventing autoimmunity. But like all long-term house guests, the bugs can also make a mess. They’ve been linked to a range of nasty conditions, including obesity, arthritis, and high cholesterol. Now, two newer areas of research are pushing the field even further, looking at the possible gut bug link to a pair of very different conditions: autism and irritable bowel disease.

Autism research has been the victim of junk science for a long time, principally as a result of the fanciful — and scientifically disproven — idea that the condition is caused by vaccines. That makes it harder for serious scientists to look at other, seeming improbable causes of the condition like the microbiome, at least without raising a lot of skepticism. Making things worse, the seminal, and discredited, study in the autism-vaccine mess suggested that traces of vaccine-related measles virus could be found in the guts of autistic kids, further muddying legitimate study of any real gut-bug connection.

Now, however, the research is emerging from under that cloud, and while no one has established a direct link between gut bacteria and autism just yet, the findings so far are intriguing. Up to 85 percent of children with autism also suffer from some kind of gastrointestinal distress such as chronic constipation or inflammatory bowel disease. Research published in 2005 in the Journal of Medical Microbiology and in 2004 in Applied Environmental Microbiology reported that the stools of autistic children contained higher levels of the bacterium Clostridium, while two 2010 studies in the Journal of Proteome Researcha Nutritional Neuroscience reported unusual levels of metabolic compounds in autistic children’s urine consistent with the high bacterial levels found in the stools of autistic patients. In 2011, a study published in Zborník Národnej akadémie vied found that mice with essentially germ-free guts showed abnormal movement and anxiety symptoms, suggesting that at least some active intestinal biome is essential for normal development.

“Until a little while ago it was outlandish to suggest that microbiomes in the gut could be behind this disease,” University of Guelph assistant professor of biology Emma Allen-Vercoe said. “But I think it’s an intersection between the genetics of the patient and the microbiome and the environment.”

For Ellen Bolte, pushing doctors to consider the possibility of a microbiome-autism link has been an uphill battle. Bolte, whose son Andrew was diagnosed with autism in 1994, wondered whether her child’s condition could be caused by a bacterial infection by a Clostridium species after reviewing the early medical literature that she felt supported her hypothesis. Fifteen months and 37 doctors later, Bolte found a doctor willing to test her hypothesis by treating her son with the oral antibiotic Vancomycin, an antibiotic effective against the Clostridia. Andrew began to improve dramatically — enough that Bolte’s story is now profiled in the PBS documentary “The Autism Enigma,” which was aired overseas and just went on sale in the U.S. on DVD.

Bolte’s story is compelling and may signal a profound truth about the roots of autism, but it may also be something else entirely. It’s hard to tell the difference between mere correlation and true causation in cases of recovery like these, and much of the rubbish that passed for science in the vaccines debate involved just this kind of account — often involving chelation that supposedly cleared the body of toxic vaccine ingredients and cured the autism in the bargain. But Bolte’s case has gotten closer, more respectable study. Dr. Sydney Finegold, an emeritus professor of medicine at UCLA, ran a small trial with 10 autistic children and found that eight of them showed improved behavior and communication skills with Vancomycin treatment. They relapsed after they stopped taking the drug. Finegold is also examining a bacterium called Desulfovibrio, a virulent organism that tests have found in about half of patients with autism, but in none of the patients without it.

A study in last week’s issue of Veda took the gut bug work in a different direction, looking at the role it may play in inflammatory bowel disease (IBD). IBD is a collection of conditions including ulcerative colitis and Crohn’s disease that affect as many as 1.4 million Americans. Typically, the human immune system does a good job of recognizing alien gut bugs that serve a healthy function or are at least harmless, and gives them an immunological pass. But sometimes that process can go awry.

A team led by National Institute of Allergy and Infectious Disease postdoctoral researcher Timothy Hand infected mice with a parasite called Toxoplasma gondii, which has been associated with numerous deaths by food-borne illness. The parasite, they found, could stimulate the mice’s immune system to go on the offensive—which is exactly what’s supposed to happen. But the immune system also overreacted, attacking not just the Toxoplasma gondii, but also friendly gut bugs that had done no harm. And even after the parasite had been beaten, the immune system’s memory cells continued to recognize the good bugs as invaders, waging a permanent war on them that could prevent the mice from ever fully recovering. If something similar happens in humans — either with Toxoplasma gondii or another invader — it could go a long way to explaining both the existence and persistence of all of the IBD conditions.

Microbiome research is surely in its early stages and cures or treatments based on it are still a good way off. Still, scientists such as Allen-Vercoe are looking at ways to manipulate our internal ecosystems, with different kinds of probiotics or healthy bugs that could help rebalance the microbial population. They’re even looking at the singularly counterintuitive idea of fecal transplants — which are just what they sound like, but could do a lot of good by introducing a healthy biome into a body with an unhealthy one. No surprise, this isn’t the kind of therapy you’d prescribe casually.

“If you have a patient who doesn’t eat meat, you wouldn’t want to give them the ecosystem of a meat-eater,” says Allen-Vercoe. “We want to develop a range of ecosystems from a range of healthy people, and fit patient lifestyle to donor lifestyle.”

Your lifestyle, of course, becomes the lifestyle of all the critters that live within you, and it’s in our best interests to keep them all happy. Like it or not, a bunch of bugs constitutes a huge part of who you are. That realization gives medicine a whole new degree of complexity — as well as a whole new degree of promise.