Chrysomela aeneicollis

Chrysomela aeneicollis
Klasyfikacja naukowa
Królestwo:	Animalia
Gromada:	stawonogi
Klasa:	owady
Zamówienie:	Coleoptera
Rodzina:	Chrysomelidae
Rodzaj:	Chryzomela
Gatunek:	C. aeneicollis
Nazwa dwumianowa
Chrysomela aeneicollis ( Schaeffer , 1928)

Chrysomela aeneicollis to gatunek chrząszcza z rodziny Chrysomelidae . Organizm ten został wykorzystany jako model do badań doboru naturalnego w przyrodzie. Obecnie jest badany w celu zbadania wpływu zmian środowiskowych na populacje owadów oraz ewolucyjnego znaczenia zmienności genów wpływających na metabolizm i reakcję na stres. Został włączony jako gatunek badawczy do California Conservation Genomics Project ze względu na jego obecność w wielu ekoregionach Kalifornii i rozległą wiedzę na temat zmienności genetycznej, ekologii ewolucyjnej i interakcji z innymi gatunkami. Informacje o jego zasięgu i porównaniach z gatunkami blisko spokrewnionymi można znaleźć w przeglądzie rodzaju Chrysomela opublikowanym w Canadian Entomologist.

Dystrybucja

Chrysomela aeneicollis występuje w zachodniej części Ameryki Północnej. Populacje występują w chłodniejszych siedliskach w regionach przybrzeżnych od północnej Kalifornii po Kolumbię Brytyjską lub na dużych wysokościach w Górach Skalistych (Kolorado, Alberta) i górach Sierra Nevada w Kalifornii. W Kalifornii ten chrząszcz liściowy występuje w Sierra Nevada od Lone Pine do hrabstwa Modoc, a populacje przybrzeżne występują na północ od San Francisco w hrabstwie Mendocino.

Relacje roślin żywicielskich

Chrysomela aeneicollis należy do grupy blisko spokrewnionych gatunków z rodzaju Chrysomela , które żywią się wierzbami lub topolami (rodzina Salicaceae ) lub olchą lub brzozą (rodzina Betulaceae ). Jako niedojrzałe (larwy), C. aeneicollis wykorzystują chemikalia ekstrahowane z liści rośliny żywicielskiej do wytwarzania wydzieliny obronnej, którą odsłaniają, gdy są atakowane przez potencjalnych drapieżników. Wolą wierzby żywicielskie, które zawierają większe ilości tych chemikaliów (bogatych w salicylany) niż rośliny ubogie w salicylany i są stymulowane do odżywiania się przez salicynę.

Naturalni wrogowie i wykorzystanie roślin żywicielskich

Zbadano ewolucyjne znaczenie wydzielin obronnych C. aeneicollis pochodzących z roślin żywicielskich , spodziewając się, że przeżycie larw będzie większe na roślinach bogatych w salicylany niż na roślinach ubogich w salicylany. Badania terenowe nad C. aeneicollis ujawniły, że wyspecjalizowane drapieżniki powodują znaczną śmiertelność, co zmniejsza lub eliminuje korzyści płynące z wydzielania obronnego larw pochodzącego z rośliny żywicielskiej. Jednym z tych drapieżników jest mucha ( Parasyrphus melanderi ), która składa jaja na jajach C. aeneicollis . Po wykluciu P. melanderi żywią się wyłącznie jajami i larwami, bez dowodów na to, że wydzielina obronna je odpycha. Innym ważnym wyspecjalizowanym drapieżnikiem jest osa Symmorphus cristatus , która specjalizuje się w larwach C. aeneicollis w ich trzecim stadium rozwojowym (linieniu). Te dwa drapieżniki działają jako uzupełniające się czynniki śmiertelności larw C. aeneicollis i stanowią ważne składniki sieci pokarmowej, w tym chrząszcza i jego naturalnych wrogów w górach Sierra Nevada w Kalifornii.

Zmienność genetyczna i reakcja na stres cieplny wzdłuż gradientów środowiskowych

Jak zauważono powyżej, Chrysomela aeneicollis żyje w regionach o chłodnych temperaturach latem, podobnie jak jego bliscy krewni z podrodzaju przerwanego gatunku Chrysomela . W górskich regionach środkowej Kalifornii populacje występują na ogół powyżej 2800 m i wycofują się na wyższe wysokości w okresach suchych. Populacje na tych wysokościach doświadczają długich zim, a przetrwanie chrząszczy zależy od ich zdolności do przetrwania narażenia na ekstremalnie niskie temperatury i przetrwania przedłużonego okresu spoczynku bez pożywienia. Podczas krótkiego letniego sezonu wegetacyjnego (od czerwca do września) chrząszcze wyłaniają się ze swoich zimowisk, łączą się w pary, składają jaja i przechodzą jedno pokolenie rozwoju larwalnego, zanim pojawią się nowe dorosłe osobniki i żerują przez kilka tygodni przed powrotem zimy. Ponadto populacje na dużych wysokościach muszą zakończyć swój cykl życiowy w warunkach niskiego zaopatrzenia w tlen, co potęguje wyzwania związane z szybkim rozwojem podczas krótkiego lata w górach. Te wyzwania środowiskowe mogą nakładać naciski ewolucyjne, które sprzyjają utrzymaniu zmienności genetycznej (ze względu na interakcje genotypu ze środowiskiem) i adaptacji do lokalnych warunków środowiskowych.

Letnie etapy życia w górskiej Kalifornii.

Populacje we wschodnich górach Sierra Nevada wykazują różnice genetyczne wzdłuż gradientu równoleżnikowego, który może odzwierciedlać adaptację do zmiennych temperatur i poziomów tlenu. Wczesne badania wykorzystywały polimorfizmy enzymów, które są zlokalizowane w genach w jądrze i dziedziczone zgodnie z mendlowskimi zasadami genetycznymi, aby wywnioskować różnice między populacjami w trzech badanych drenażach we wschodnich górach Sierra Nevada (Rock Creek, Bishop Creek i Big Pine Creek). Jeden z tych enzymów, izomeraza fosfoglukozy (PGI), wykazywał stromą równoleżnikową częstotliwość, która była wyraźniejsza niż inne, co sugeruje, że częstotliwości PGI mogą być wrażliwe na temperaturę otoczenia. Późniejsze prace wykazały, że genotypy PGI różniły się pod względem ekspresji białek szoku cieplnego, które pomagają zachować funkcjonalność innych białek i chronią organizm przed negatywnymi skutkami ekspozycji na ciepło. Genotypy ChOG, które dominują w północnym dorzeczu Rock Creek, wykazują wyższy poziom białek szoku cieplnego w naturze i wyrażają je w laboratorium w niższych temperaturach, co sugeruje, że chrząszcze w populacjach południowych są bardziej odporne na ciepło. Kolejne eksperymenty potwierdziły tę hipotezę, a także zasugerowały, że genotyp PGI jest powiązany z tolerancją na stresująco niskie temperatury. Niedawne odkrycia sugerują, że różnice między populacjami w częstości typów mitochondriów są również związane z różnicami środowiskowymi w zakresie temperatury i zaopatrzenia w tlen oraz że lokalna adaptacja zachodzi poprzez interakcje między genotypem mitochondrialnym i jądrowym.

Dalsza lektura

•    Dahlhoff, Elżbieta P; Pozycja, Nathan E. (2007). „Rola białek stresowych w odpowiedziach chrząszcza wierzby górskiej na zmiany temperatury otoczenia”. Journal of Biosciences . 32 (3): 477–488. doi : 10.1007/s12038-007-0047-7 . hdl : 10211.1/798 . PMID 17536167 . S2CID 9232969 .
• Ranga, Nathan E. (1991). „Wpływ zmienności chemicznej roślin na wyspecjalizowanego roślinożercę: chrząszcze z liści wierzby we wschodniej części Sierra Nevada”. Historia naturalna wschodniej Kalifornii i badania na dużych wysokościach. University of California Press, Berkeley : 161–181.
• Roberts, KT (2016). „Zmienność wśród enzymów metabolicznych wzdłuż gradientu termicznego w górskiej ektotermie”. Uniwersytet Stanowy Sonoma. {{ cite journal }} : Cite journal wymaga |journal= ( pomoc )