Variações populacionais do tamanho do corpo de besouros escarabeíneos relacionadas à temperatura

Abstract

O tamanho corporal é uma característica importante para os organismos pois pode estar relacionado com fecundidade, capacidade de aquisição de recursos, dispersão e até taxa respiratória. A temperatura é um fator abiótico que afeta o crescimento dos animais e, aliada à genética, é importante tanto na seleção natural como na seleção sexual. Para insetos, as temperaturas do ambiente afetam efetivamente as reações enzimáticas até seus comportamentos, pois não possuem mecanismos complexos de geração de calor. A quantidade de gordura armazenada pelos insetos, por exemplo, além do fator genético, também é influenciada pela temperatura, constituindo um tecido que apresenta atividades biossintéticas e metabólicas e ainda atua como reservatório de energia. Em coleópteros, a temperatura afeta o desenvolvimento larval, influenciando o tamanho do corpo dos adultos, por serem holometábolos. Canthon rutilans cyanescens e Dichotomius sericeus são espécies de besouros da subfamília Scarabaeinae abundantes nas florestas nativas do sul do Brasil, mas com hábitos diferentes: enquanto C. rutilans cyanescens tem comportamento rolador diurno, D. sericeus é uma espécie tuneleira noturna. Buscamos comparar o tamanho corporal e a proporção de gordura e músculos de populações destas duas espécies, sob a hipótese de que em locais mais frios sejam encontrados indivíduos menores, mas com maiores proporções de gordura no corpo. Para testar se a condição corporal varia nas populações dependendo da distribuição espacial e temporal foi comparado o peso seco de indivíduos de ambas espécies provenientes de quatro populações geograficamente separadas no estado de Santa Catarina, mas sob condições climáticas semelhantes, coletadas no verão de 2012 e de 2013. Posteriormente, foi comparado o comprimento do corpo de indivíduos coletados mensalmente, ao longo de um ano, em locais de diferentes temperaturas devido ao gradiente altitudinal (200 e 800 m de elevação); por fim, foi realizada uma coleta durante o verão de 2020 nestes mesmos locais para a avaliação e comparação do tamanho do corpo por meio de medidas de comprimento, além de medidas de peso durante o protocolo de extração de gordura e músculos realizado em laboratório. Os resultados mostram que o tamanho corporal de C. rutilans cyanescens é diferente entre localidades e temporalmente. Além disso, existe flutuação anual dentro das populações, com maior tamanho corporal nos meses do verão e na localidade de menor elevação e maior temperatura ambiental. Existe uma relação linear positiva entre o tamanho médio mensal e as temperaturas médias do solo. Além disso, os indivíduos de C. rutilans cyanescens coletados em locais de maior elevação e, portanto, mais frios, apresentam um tamanho corporal menor e maior proporção de gordura do que aqueles de locais mais baixos. As populações geograficamente separadas de D. sericeus também apresentam variação no tamanho corporal e ao longo do tempo, com variação sazonal de tamanho, sendo maiores nos meses de verão; no entanto, a análise de regressão, não mostrou relação entre o tamanho do corpo e a temperatura, assim como não houve diferença nas proporções de músculos e gordura das populações coletadas em locais de diferentes temperaturas. Portanto, existe variabilidade no tamanho corporal de escarabeíneos, o qual é afetado por fatores geográficos e ambientais, sendo a espécie diurna fortemente afetada pela temperatura.

Abstract: Body size is an important trait for organisms because it can be related to fertility, ability to acquire resources, dispersion and even respiration. Temperature is an abiotic factor that affects the animal growth, and, with genetics, it is important in both natural and sexual selection. For insects, external temperatures affect from enzymatic reactions to their behavior, as they do not have complexes heat generator mechanisms. The amount of fat stored by insects, for example, in addition to the genetic factor, is also influenced by the external temperature, constituting a tissue that presents biosynthetic and metabolic activities, also acting as an energy reservoir. In Coleoptera, temperature affects larval development, influencing adult body size. Canthon rutilans cyanescens and Dichotomius sericeus are species of dung beetles of the subfamily Scarabaeinae, abundant in native forests of southern Brazil, with different habits: while C. rutilans cyanescens is a diurnal roller, D. sericeus is a nocturnal tunneler species. We aimed to compare the body size and amounts of fat and muscle of individuals from populations of these two species. We hypothesized that in colder places individuals with smaller body size but and with higher proportions of body fat are found. To test whether body size varies in populations depending on spatial and temporal distribution, through analysis of variance, the dry weight of individuals of both species from four geographically separated populations in the state of Santa Catarina, but under similar climatic conditions, collected in the summers of 2012 and 2012 was compared. Subsequently, the body length of individuals collected over a year at different temperature locations due to the altitudinal gradient (200 and 800 m elevation) was compared; ultimately, a collection was carried out during the summer of 2020 in the same places to compare body size, body mass, and fat and muscle mass extraction protocol carried out in the laboratory. The results show that the body size of C. rutilans cyanescens varies between locations and temporally: there is annual fluctuation within populations, with greater body size in the summer months and in the location with the lowest elevation and highest environmental temperature; presenting is a positive linear relationship between average body size and average soil temperatures. In addition, individuals of C. rutilans cyanescens collected at higher elevations and, therefore, cooler, have a smaller body size and higher amounts of fat than those from lower locations. Populations of D. sericeus also vary in body size and over time, with seasonal variation in size, being larger in the summer months; however, regression analysis did not show a relation between body size and temperature, as well as the proportions of body fat and muscles are not different within the populations of warmer and colder sites. Therefore, there is variability in the body size of dung beetles, which is affected by geographic and environmental factors, with the diurnal species being strongly affected by temperature.