O aumento da temperatura pupal tem efeitos reversíveis no desempenho térmico e efeitos irreversíveis no sistema imunológico e na fecundidade em joaninhas adultas

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 838 (2023) Citar este artigo

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As condições ambientais que um organismo encontra durante o desenvolvimento variam em seu impacto duradouro nos fenótipos adultos. No contexto das alterações climáticas em curso, é particularmente relevante compreender como as altas temperaturas de desenvolvimento podem afetar as características dos adultos e se estes efeitos persistem ou diminuem durante a idade adulta. Aqui, avaliamos os efeitos da temperatura da pupa (17 ° C - temperatura normal, 26 ° C - aumento da temperatura ou 35 ° C - onda de calor) na tolerância ao estresse térmico de Harmonia axyridis adulta, função imunológica, resistência à fome e fecundidade. A temperatura durante a pupação afetou significativamente todas as características investigadas em adultos frescos. A aclimatação ao calor diminuiu a concentração de hemócitos adultos, a tolerância ao frio e a produção total de ovos, e teve um efeito positivo na tolerância ao calor e na resistência à fome. Os efeitos negativos da aclimatação ao calor na tolerância ao frio diminuíram após sete dias. Em contraste, a aclimatação ao calor teve um efeito positivo duradouro na tolerância ao calor dos adultos. Nossos resultados fornecem uma ampla avaliação dos efeitos da aclimatação térmica do desenvolvimento nos fenótipos adultos de H. axyridis. A relativa plasticidade de diversas características adultas após a aclimatação térmica pode ter consequências para a futura distribuição geográfica e desempenho local de várias espécies de insetos.

O desempenho, a sobrevivência e a aptidão dos ectotérmicos são fortemente influenciados pelas variações sazonais e anuais de temperatura . Isto é especialmente importante tendo em conta a crescente variabilidade nos climas globais e regionais e o aumento da frequência de fenómenos meteorológicos extremos (por exemplo, ondas de calor e secas) causados ​​pelas alterações climáticas em curso3. É imperativo descrever as consequências destas mudanças nas condições abióticas no desempenho do organismo ao nível da espécie para preservar e proteger eficazmente a biodiversidade nos ecossistemas agrícolas e naturais4. Os animais respondem às mudanças ambientais em dois cronogramas. Ao longo das gerações, a selecção pode actuar sobre características hereditárias, o que pode aumentar a aptidão de indivíduos seleccionados que sofrem alterações ambientais5. Dentro das gerações, o fenótipo de um indivíduo depende da interação entre o seu genótipo e as condições ambientais a que está exposto6,7. Portanto, as características dos animais são parcialmente dependentes de exposição(ões) anterior(es) a condições térmicas8,9. Ao considerar o ambiente térmico, a aclimatação térmica refere-se a uma mudança fenotípica em resposta à exposição prolongada a uma condição térmica (dias a meses; resumida em 10).

Nos insetos, uma resposta de aclimatação térmica pode depender do momento da exposição, uma vez que diferentes estágios de desenvolvimento têm diferentes capacidades de aclimatação térmica . A aclimatação térmica na idade adulta parece ser mais facilmente reversível do que a aclimatação durante o desenvolvimento juvenil13,14. Por causa disso, a aclimatação térmica durante os estágios juvenis (aclimatação de desenvolvimento) é frequentemente considerada irreversível (ver 15,16). No entanto, embora as alterações morfológicas causadas pela aclimatação térmica do desenvolvimento sejam provavelmente irreversíveis14, as alterações fisiológicas e comportamentais permanecem relativamente plásticas17. Por exemplo, os limites térmicos da Drosophila melanogaster adulta são influenciados pelo ambiente térmico vivenciado como larvas, e esse efeito pode ser revertido após a eclosão com a aclimatação térmica dos adultos . Degut et al.13 mostraram que a temperatura de desenvolvimento influencia irreversivelmente a morfologia do Pieris napi adulto (massa corporal, formato da asa e tamanho), o que pode impulsionar o impacto da temperatura de desenvolvimento nas características comportamentais e fisiológicas dos adultos, como distância de voo, resistência de voo, e produção reprodutiva. Se outras características adultas aparentemente não relacionadas, como a função imunológica e a resistência à fome, permanecem plásticas após a aclimatação térmica do desenvolvimento, e como essas características podem interagir ou se correlacionar em sua resposta, ainda não está claro.