Titelaufnahme

Titel
Respiration patterns, resting metabolism and critical thermal maxima of vespine wasps (Vespula sp.) / by Helmut Käfer
Verfasser/ VerfasserinKäfer, Helmut
Begutachter / BegutachterinStabentheiner Anton ; Hetz Stefan
Erschienen2013
Umfang108 Bl. : 2 Zsfassungen ; Ill., graph. Darst.
HochschulschriftGraz, Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. und engl. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (GND)Vespula / Stoffwechsel / Atmung / Vespula / Stoffwechsel / Atmung / Online-Publikation
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-47329 Persistent Identifier (URN)
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Respiration patterns, resting metabolism and critical thermal maxima of vespine wasps (Vespula sp.) [23.6 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Ich untersuchte Stoffwechsel (RMR) und Atemmuster ruhender Wespen (Vespula sp.) durch Messung der CO2-Abgabe mittels Durchfluss-Respirometrie im Temperaturbereich von 2,9 - 42,4 C. Thermischer Zustand (Ektothermie oder Endothermie) und Verhalten wurden mittels Infrarot-Thermografie bestimmt. Wespen erbringen hohe thermische Leistungen, welche direkt mit Stoffwechsel und Atmung verbunden sind. Ruhende Wespen waren meist ektotherm oder schwach endotherm. Die mittlere CO2-Produktion stieg mit der Umgebungstemperatur (Ta) exponentiell von 5,7 l g-1 min-1 bei 8,3 C auf 102,8 l g-1 min-1 bei 40 C an. Bei niedrigen Ta zeigten Wespen Interburst-Burst-Zyklen (Ta < 5 C) oder diskontinuierlichen Gasaustausch mit geschlossenen, Flatter- und offenen Phasen. Bei hohen Ta > 27 C wurde die Atmung zyklisch. Wespen steigern die CO2-Abgabe vor allem durch exponentielle Erhöhung der Atemfrequenz, von 2,6 mHz bei 4,7 C bis 74 mHz bei 39,7 C. Im gleichen Ta-Bereich verringert sich die CO2-Abgabe pro Zyklus von 38,9 auf 26,4 l g-1. CO2-Abgabe fiel in allen offenen und in 71,4% der Flatterphasen mit abdominalem Pumpen zusammen und wurde oft von Körperbewegung begleitet. Ruhende Wespen erzielen ihren effizienten Gasaustausch offenbar zu einem wesentlichen Teil über Länge und Art der Atembewegungen. Die Kombination von Respirometrie und IR-Thermographie erlaubte die genaue Bestimmung des kritischen thermischen Maximums von Atmung und Aktivität (CTmax; 45,3 vs. 44,9 C) und erschloss neue Einblicke in die Mechanismen des physiologischen Versagens an der oberen Grenze des thermischen Lebensbereichs. Ein Vergleich mit anderen Arthropoden ergab bei Wespen eine niedrige Atemfrequenz bei bestimmter RMR, sowie die höchste massenspezifische RMR bei einer bestimmten Ta. Neben spannenden neuen Erkenntnissen über RMR, Atemmuster und CTmax von Vespula sp. wurden in dieser Dissertation die Vorteile einer Kombination von Respirometrie und IR-Thermografie in der Insektenphysiologie gezeigt.

Zusammenfassung (Englisch)

I investigated metabolism and respiration patterns of resting wasps (Vespula sp.) in the temperature range of 2.9-42.4 C by measuring CO2 production in a flow-through respirometer. Thermic state (ectothermy or endothermy) and behaviour were observed by infrared thermography. Vespine wasps are known for high endothermic capacity, which is directly linked to respiration. Most resting wasps were ectothermic or weakly endothermic. Mean CO2 production rate increased exponentially with ambient temperature (Ta), from 5.7 l g-1 min-1 at 8.3 C to 102.8 l g-1 min-1 at 40 C. At low Ta wasps showed cycles of an interburst-burst type (Ta < 5 C) or typical discontinuous gas exchange patterns with closed, flutter and open phases. At high Ta > 27 C, CO2 emission became cyclic. Wasps enhanced CO2 emission mainly by an exponential increase in respiration frequency, from 2.6 mHz at 4.7 C to 74 mHz at 39.7 C. In the same range of Ta, CO2 release decreased from 38.9 to 26.4 l g-1 cycle-1. CO2 emission coincided with abdominal pumping in all open and in 71.4% of the flutter phases, often accompanied by body movement. Results suggest that resting wasps gain their efficient gas exchange to a substantial extent via length and type of respiration movements. The combination of thermolimit respirometry and IR thermography allowed accurate estimation of the wasps? respiratory and activity critical thermal maximum (CTmax; 45.3 vs. 44.9 C) and led to new insights into the mechanisms of physiological failure at the upper limit of their viable temperature range. Comparison with other arthropods revealed the wasps? comparably low respiration frequency at a given resting metabolic rate (RMR) and the highest mass-specific RMR at a given ambient temperature. In addition to exciting new knowledge about wasp RMR, respiration patterns and CTmax, the benefits of a combined use of respirometry and IR thermography in insect physiological research were clearly demonstrated in this doctoral thesis.