ABSTRACT
Climate change poses a severe threat to many taxa, with increased mean temperatures and frequency of extreme weather events predicted. Insects can respond to high temperatures using behaviour, such as angling their wings away from the sun or seeking cool local microclimates to thermoregulate or through physiological tolerance. In a butterfly community in Panama, we compared the ability of adult butterflies from 54 species to control their body temperature across a range of air temperatures (thermal buffering ability), as well as assessing the critical thermal maxima for a subset of 24 species. Thermal buffering ability and tolerance were influenced by family, wing length, and wing colour, with Pieridae, and butterflies that are large or darker in colour having the strongest thermal buffering ability, but Hesperiidae, small, and darker butterflies tolerating the highest temperatures. We identified an interaction between thermal buffering ability and physiological tolerance, where species with stronger thermal buffering abilities had lower thermal tolerance, and vice versa. This interaction implies that species with more stable body temperatures in the field may be more vulnerable to increases in ambient temperatures, for example heat waves associated with ongoing climate change. Our study demonstrates that tropical species employ diverse thermoregulatory strategies, which is also reflected in their sensitivity to temperature extremes.
El cambio climático representa una grave amenaza para muchos taxones, con un aumento de las temperaturas medias y la frecuencia de eventos climáticos extremos pronosticados. Los insectos pueden responder a las altas temperaturas mediante comportamientos, como inclinar sus alas fuera del alcance del sol o buscar microclimas frescos locales para termorregular, o a través de la tolerancia fisiológica. En una comunidad de mariposas en Panamá, comparamos la capacidad de las mariposas adultas de 54 especies para controlar su temperatura corporal en un rango de temperaturas del aire (capacidad de amortiguación térmica), así como evaluar el máximo térmico crítico para un subconjunto de 24 especies. La capacidad de amortiguación térmica y la tolerancia se influenciaron por la familia, la longitud del ala y el colour del ala; con Pieridae y mariposas grandes o de colour más oscuro teniendo la capacidad de amortiguación térmica más fuerte, pero Hesperiidae, mariposas pequeñas y de colour más oscuro tolerando las temperaturas más altas. Identificamos una relación entre la capacidad de amortiguación térmica y la tolerancia fisiológica, en la que las especies con mayores capacidades de amortiguación térmica tenían una menor tolerancia térmica, y viceversa. Esta interacción implica que las especies con temperaturas corporales más estables en el campo pueden ser más vulnerables a los aumentos en las temperaturas ambientales, por ejemplo, las olas de calor asociadas con el cambio climático actual. Nuestra investigación demuestra que las especies tropicales emplean diversas estrategias de termorregulación, las cuales también se reflejan en su sensibilidad a las temperaturas extremas.
Subject(s)
Butterflies , Animals , Butterflies/physiology , Temperature , Hot Temperature , Cold Temperature , Body Temperature Regulation , Climate ChangeABSTRACT
Climate change is a major threat to species worldwide, yet it remains uncertain whether tropical or temperate species are more vulnerable to changing temperatures. To further our understanding of this, we used a standardised field protocol to (1) study the buffering ability (ability to regulate body temperature relative to surrounding air temperature) of neotropical (Panama) and temperate (the United Kingdom, Czech Republic and Austria) butterflies at the assemblage and family level, (2) determine if any differences in buffering ability were driven by morphological characteristics and (3) used ecologically relevant temperature measurements to investigate how butterflies use microclimates and behaviour to thermoregulate. We hypothesised that temperate butterflies would be better at buffering than neotropical butterflies as temperate species naturally experience a wider range of temperatures than their tropical counterparts. Contrary to our hypothesis, at the assemblage level, neotropical species (especially Nymphalidae) were better at buffering than temperate species, driven primarily by neotropical individuals cooling themselves more at higher air temperatures. Morphology was the main driver of differences in buffering ability between neotropical and temperate species as opposed to the thermal environment butterflies experienced. Temperate butterflies used postural thermoregulation to raise their body temperature more than neotropical butterflies, probably as an adaptation to temperate climates, but the selection of microclimates did not differ between regions. Our findings demonstrate that butterfly species have unique thermoregulatory strategies driven by behaviour and morphology, and that neotropical species are not likely to be more inherently vulnerable to warming than temperate species.
El calentamiento global es una gran amenaza para las especies alrededor del mundo, sin embargo, no se tiene bien definido sí en los insectos, las especies distribuídas en las zonas tropicales son más vulnerables a los cambios de temperature que las especies de zonas templadas o viceversa. Para responder a este interrogante, utilizamos un protocolo de campo estandarizado aplicado a especies de mariposas distribuídas en zonas tropicales (Panamá) versus zonas templadas (Reino Unido, República Checa y Austria), con el cual buscamos: (1) Evaluar la capacidad de amortiguación (capacidad de regular la temperatura corporal en relación con la temperatura del aire circundante) en el a nivel de ensamblaje y familia, (2) Determinar sí las diferencias en la capacidad de amortiguación es facilitada por sus características morfológicas, y (3) Investigar cómo las mariposas usan los microclimas y el comportamiento para termorregularse a tráves de mediciones de temperatura ecológicamente relevantes. Nuestra hipotesis incial soportaba que las mariposas templadas estaban adaptadas para amortiguar los cambios de temperatura en comparación con las mariposas neotropicales, ya que las especies templadas experimentan un rango más amplio de temperaturas que sus contrapartes tropicales. Contrariamente a nuestra hipótesis, a nivel de ensamble, las especies neotropicales (especialmente familia Nymphalidae) fueron mejores en la capaicidad de amortiguacion que las especies templadas, explicado por el hecho de que individuos se enfrían más a altas temperaturas del aire. Así, la morfología fué el principal impulsor de las diferencias en la capacidad de amortiguación entre las especies neotropicales y templadas en comparación con el ambiente térmico experimentado por las mismas. Encontramos que las mariposas templadas utilizaron la termorregulación de postura para elevar su temperatura corporal más que las mariposas neotropicales, probablemente como una adaptación a los climas templados, aunque la selección de microclimas no difirió entre regiones. Nuestros hallazgos demuestran que las especies de mariposas tienen estrategias de termorregulación únicas, impulsadas principalmente por el comportamiento y morfología, además nuestros resultados demuestran que a diferencia de lo que se ha pensado, las especies neotropicales son igual de vulnerables al calentamiento de su hábitat que las especies templadas.
