Is response to fire influenced by dietary specialization and mobility? A comparative study with multiple animal assemblages

Fire is a major agent involved in landscape transformation and an indirect cause of changes in species composition. Responses to fire may vary greatly depending on life histories and functional traits of species. We have examined the taxonomic and functional responses to fire of eight taxonomic animal groups displaying a gradient of dietary and mobility patterns: Gastropoda, Heteroptera, Formicidae, Coleoptera, Araneae, Orthoptera, Reptilia and Aves. The fieldwork was conducted in a Mediterranean protected area on 3 sites (one unburnt and two burnt with different postfire management practices) with five replicates per site. We collected information from 4606 specimens from 274 animal species. Similarity in species composition and abundance between areas was measured by the Bray-Curtis index and ANOSIM, and comparisons between animal and plant responses by Mantel tests. We analyze whether groups with the highest percentage of omnivorous species, these species being more generalist in their dietary habits, show weak responses to fire (i.e. more similarity between burnt and unburnt areas), and independent responses to changes in vegetation. We also explore how mobility, i.e. dispersal ability, influences responses to fire. Our results demonstrate that differences in species composition and abundance between burnt and unburnt areas differed among groups. We found a tendency towards presenting lower differences between areas for groups with higher percentages of omnivorous species. Moreover, taxa with a higher percentage of omnivorous species had significantly more independent responses of changes in vegetation. High- (e.g. Aves) and low-mobility (e.g. Gastropoda) groups had the strongest responses to fire (higher R scores of the ANOSIM); however, we failed to find a significant general pattern with all the groups according to their mobility. Our results partially support the idea that functional traits underlie the response of organisms to environmental changes caused by fire.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Characterization of the complex locus of bean encoding polygalacturonase-inhibiting proteins reveals subfunctionalization for defense against fungi and insects.

Polygalacturonase-inhibiting proteins (PGIPs) are extracellular plant inhibitors of fungal endopolygalacturonases (PGs) that belong to the superfamily of Leu-rich repeat proteins. We have characterized the full complement of pgip genes in the bean (Phaseolus vulgaris) genotype BAT93. This comprises four clustered members that span a 50-kb region and, based on their similarity, form two pairs (Pvpgip1/Pvpgip2 and Pvpgip3/Pvpgip4). Characterization of the encoded products revealed both partial redundancy and subfunctionalization against fungal-derived PGs. Notably, the pair PvPGIP3/PvPGIP4 also inhibited PGs of two mirid bugs (Lygus rugulipennis and Adelphocoris lineolatus). Characterization of Pvpgip genes of Pinto bean showed variations limited to single synonymous substitutions or small deletions. A three-amino acid deletion encompassing a residue previously identified as crucial for recognition of PG of Fusarium moniliforme was responsible for the inability of BAT93 PvPGIP2 to inhibit this enzyme. Consistent with the large variations observed in the promoter sequences, reverse transcription-PCR expression analysis revealed that the different family members differentially respond to elicitors, wounding, and salicylic acid. We conclude that both biochemical and regulatory redundancy and subfunctionalization of pgip genes are important for the adaptation of plants to pathogenic fungi and phytophagous insects.

Mating system and exclusive postzygotic paternal care in a Neotropical harvestman (Arachnida: Opiliones)

This study tests predictions of the hypothesis of evolution of paternal care via sexual selection by using the Neotropical harvestman Pseudopucrolia sp. as the model organism. Females use natural cavities in roadside banks as nesting sites, which are defended by males against other males. Females leave the nests after oviposition, and all postzygotic parental care is accomplished by males, which protect the eggs and nymphs from predators. We provided artificial mud nests to individuals in the laboratory and conducted observations on the reproduction of the species. Male reproductive success was directly related to nest ownership time: the longer a male held a nest, the higher his chances of obtaining copulations. All males that succeeded in mating and obtaining one clutch eventually mated with additional females that added eggs to the clutch. Thus, desirable males were not limited to monogamy by paternal care. Experimental manipulations demonstrated that guarding males were more attractive to females than were nonguarding males and also that males guarded unrelated eggs. Finally, we found that females and nonguarding males spent more time foraging than guarding males. We use our data to contrast hypotheses on the origin and maintenance of paternal care and to provide a critical assessment of the hypothesis of the evolution of paternal care via sexual selection. (C) 2009 The Association for the Study of Animal Behaviour. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Study of acrosome formation, interspecific and intraspecific, in the testicular lobes of some pentatomid species

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Previsão de ocorrência de picos populacionais de percevejos pragas da soja em condições de campo

Estudou-se em condições de campo, a previsão de picos populacionais de adultos de Piezodorus guildinii (West.), Nezara viridula (L.) e Euschistus heros (Fabr.) (Heteroptera: Pentatomidae), por meio de um modelo de graus-dia. Considerando-se o desenvolvimento do ciclo biológico, observou-se que mais de 70% da emergência dos adultos de P. guildinii, N. viridula e E. heros ocorreu depois de terem sido acumulados em média 307,7; 753,8 e 370,3 graus-dia respectivamente, sendo as diferenças entre a data prevista e a observada de 0-3 dias para P. guildinii e N. viridula e 5-6 dias E. heros.

Heterochromatin patterns in triatomines of the genus Panstrongylus

Spermatogenesis was analysed by C-banding in two species of triatomines, Panstrongylus megistus and Fl herreri. Both species revealed interstitial and terminal bands in the autosomes, which is a common pattern in Heteroptera. The terminal bands corroborated the hypothesis that in holocentric chromosomes the heterochromatin is preferentially located at the telomere. The sex chromosomes in FI herreri were totally heterochromatic in spermatogenesis, and in P. megistus the X chromosomes alternated between positive and negative banding.

Flavonoid increase in soybean as a response to Nezara viridula injury and its effect on insect-feeding preference

The ability of the stink bug (Nezara viridula) to induce and/or increase production of chemical defenses, i.e., flavonoids, in immature seeds of five genotypes of soybean (BR-16, IAC-100, PI 227687, PI 229358, and PI 274454) was investigated under greenhouse and laboratory conditions. Samples from pods of each genotype damaged by stink bug were analyzed for flavonoid content with high performance liquid chromatography. A dual-choice test was conducted to evaluate the feeding preference of N. viridula comparing BR-16 pods treated with extracts of PI 227687 seeds (with and without stink-bug injury), with water-treated pods. Seeds of PI 227687 damaged by N. viridula presented the highest concentration (352 mug/g) of daidzin (4'-hydroxyisoflavone-7-glucoside). The same trend was observed with genistin (4',5,7-trihydroxyisoflavone-7-glucoside): PI 227687 contained 142.4 mug/g, PI 274454, 31.6 mug/g, and PI 229358, 38.9 mug/g. Seeds damaged by stink bugs had higher isoflavone contents (daidzin and genistin), compared to controls. However, after being damaged, PI 274454 and PI 229358 produced less genistin than the other genotypes and no differences in concentration between damaged and nondamaged plants of this genotypes were observed. The numbers of observations of the insect feeding and the numbers of stylet sheaths left in water-treated BR-16 pods were greater than in those treated with PI 227687 extracts. The insects fed for longer periods on BR-16 pods treated with extract of PI 227687 without injury compared to those that were treated with extract of PI 227687 previously injured by stink bugs. Extracts of PI 227687 pods ( damaged or not) were deterrent to adults of N. viridula, and insect injury increased concentrations of daidzin and genistin in PI 227687 seeds. The deterrence seemed to be more pronounced after pods had suffered stink-bug injury.

Feeding and condition factor of characidiin fish in Ribeirão Grande system, Southeastern Brazil

Feeding, seasonal changes in visceral fat and condition factor were compared in two species of characidiin fishes, Characidium lauroi and C. alipioi from Ribeirão Grande system, southeastern Brazil. Five streams of Ribeirão Grande system were sampled (22° 47' 08 S, 45° 28' 17W). The samples were taken four times per site, from July, 2001 to April, 2002: winter (July 2001), spring (October 2001), summer (February 2002) and autumn (April 2002). Quantitative collections were made with an electro-fishing device powered by a generator with maximum capacity of 1,500 V and 8.7 A of 60 Hz alternating current. Ephemeroptera nymphs, Diptera larvae (Chironomidae, Simuliidae), Plecoptera nymphs, Trichoptera larvae (Hydroptilidae, Psychoyiidae), terrestrial insects (Coleoptera, Isoptera, Hemiptera [Heteroptera, Homoptera]), Megaloptera larvae (Corydalidae), Arachnida, Ostracoda and vegetal debris were found in both species' diets. Visceral fat declined in February, coinciding with the decline of the condition factor in both species. The increased feeding from summer to fall provides fat accumulation. During subsequent seasons, fish may utilize visceral fat reserves for maintenance and reproduction.

Spermatogenesis of riffle bugs, Rhagovelia whitei and Rhagovelia sp (Veliidae), and backswimmers Martarega sp (Notonectidae).

We examined the course of spermatogenesis and the meiotic chromosome complements in aquatic species of true bugs, Heteroptera. The chromosome complement of the Veliidae species was 2n = 39 (38A + X0) and 23 (22A + X0) in Rhagovelia whitei and Rhagovelia sp, respectively, and in the species of the Notonectidae (Martarega sp) it was 26 (22A + 2m + XY); all collected from the region of São José do Rio Preto, SP, Brazil. An impressive characteristic of the first analysis was the size of the cells belonging to Martarega sp, which were six times larger than the same cells in Pentatomidae and twice as large as the cells in aquatic Heteroptera (Gerridae). Regarding spermatogenesis, all the species analyzed showed the same pattern: holocentric chromosomes and elongated spermatids with the chromatin distributed evenly along the head. The family Veliidae showed several bodies impregnated with silver nitrate at prophase, while the family Notonectidae displayed only one. The cells of Notonectidae also showed an evident and round body until the end of prophase I and in the family Veliidae the silver-impregnated bodies were disorganized, where the only region visualized was possibly that of the NOR. In metaphase, silver-stained regions were found at the periphery of all chromosomes in Veliidae and at the periphery of some chromosomes in Notonectidae. The spermatids of Veliidae showed a less silver-impregnated vesicle, while Notonectidae showed silver staining only in part of the nuclear membrane. Therefore, families of Heteroptera have some differences and features that can help identify and classify these species.

Espermatogênese e comportamento nucleolar em machos de Heteoptera aquáticos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Levantamento da entomofauna em sítios florestais em recuperação e em um fragmento de floresta natural em Botucatu, SP

Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

Resistência de genótipos de tomateiro a Tuta absoluta (Meyrick, 1917) (Lepidoptera: Gelechiidae) e efeito no comportamento e desenvolvimento de podisus nigrispinus (Dallas, 1851) (Hemiptera: Pentatomidae)

Pós-graduação em Agronomia (Entomologia Agrícola) - FCAV

The first assess of the haplotypes from COI gene sequences in species of spittlebugs (Cicadomorpha: Hemiptera) and aquatic true bugs (Gerromorpha and Nepomorpha: Hemiptera) in Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)