Comparison of the flight metabolic rate and reproductive success of meadow brown (Maniola jurtina) butterfly between two landscape types

Abstract

Fragmentation of landscapes is known to affect dispersal and survival of different organisms. With increase in farmland, there also a need to know how these organisms, especially butterflies adapt to this changing landscape. In butterflies, flying is the way to disperse in the fragmented landscape, but it is highly energy demanding. When energy is demanded for other functions, there is a chance that there would be a trade-off towards other traits, like in this case a possible trade-off between fecundity and flight metabolic rate. To answers these questions, I measured flight metabolic rate (FMR) of adult meadow brown (Maniola jurtina) butterflies, a grassland butterfly, from both intensive agricultural landscapes and meadow landscapes closer to semi-natural grasslands. FMR was calculated based on the CO2 produced during a 10 min flight. Some of the females were then used to determine reproductive success by counting the eggs laid during the given 7 days after the FMR measurements and by the percentage of hatched caterpillars from said eggs. It was found that there was a significant difference in the maximum metabolic rate, so the peak of the CO2, being higher in individuals from intensive agricultural landscapes. But with FMR (total CO2 production) there was no difference between the landscapes. There was also a significant difference in both in the number of laid eggs and in the hatching percentage between the two landscape types, both in the favour of intensive agricultural landscape individuals. These results provide more information on the possible adaptation of the intensive agricultural landscape individuals, these females being better at dispersing and with higher reproductive success.

Elinympäristöjen pirstoutumisen tiedetään vaikuttavan joidenkin eliöiden levittäytymiseen ja selviytymiseen. Maatalousalueiden lisääntyessä, tarvitaan myös enemmän tietoa siitä, miten nämä eliöt, erityisesti perhoset sopeutuvat tähän muuttuvaan ympäristöön. Perhosilla, tässä pirstoutuneessa maisemamosaiikissa liikkuminen tapahtuu lentämällä, mutta se on todella energiaa kuluttava toiminta. Kun energiasta iso osa käytetään yhteen toimintoon, on aina mahdollisuus, että se tapahtuu jonkin toisen ominaisuuden kustannuksella, niin kuin esimerkiksi lisääntymismenestyksen ja lentoaineenvaihdunnan välillä on esitetty tapahtuvan. Vastatakseni näihin ongelmiin, mittasin lentoaineenvaihdunnan (FMR) aikuisilta tummahäränsilmä (Maniola jurtina) perhosilta, jotka ovat niittyalueilla esiintyviä perhosia. Keräsimme yksilöitä intensiivisen maatalousalueen ympäristöstä ja niittymäisen alueen ympäristöstä. Lentometabolia arvioitiin 10 min lennon aikana tuotetusta hiilidioksidin määrästä. Osalla naaraista myös toteutettiin lisääntymismenestyskoe, jossa niiden 7 päivän aikana tuottamat munat laskettiin ja näistä kuoriutuneiden toukkien kuoriutumisprosentti laskettiin. Selvisi, että näiden kahden ympäristön yksilöiden välillä, maatalousalueen yksilöiden maksimimetabolia (MMR) oli korkeampi kuin niittymäisten alueiden yksilöiden. Hiilidioksidin kokonaistuotannossa, vastaavaa eroa ei havaittu. Myös munien määrässä ja toukkien kuoriutumisprosenteissa oli tilastollisesti merkitsevä ero, maatalousalueen yksilöt tuottivat enemmän munia ja omasivat korkeamman kuoriutumisprosentin. Nämä tulokset kertovat meille lisää yksilöiden mahdollisesta sopeutumisesta muuttuviin ympäristöoloihin ja siitä, miten ne hyvin ne kykenevät liikkumaan pirstoutuneessa elinympäristössä.