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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.59.2011.tde-17072012-171245
Document
Author
Full name
Ayrton Vollet Neto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2011
Supervisor
Committee
Fonseca, Vera Lucia Imperatriz (President)
Hartfelder, Klaus Hartmann
Menezes, Cristiano
Title in Portuguese
Biologia térmica de Scaptotrigona depilis (Apidae, Meliponini): adaptações para lidar com altas temperaturas
Keywords in Portuguese
Abelhas sem ferrão
Adaptações térmicas
Scaptotrigona depilis
Sensibilidade térmica
Termorregulação
Abstract in Portuguese
O grande sucesso ecológico dos insetos sociais se deve, em grande parte, ao controle das condições climáticas do ninho, entre as quais é possível destacar a temperatura como uma das variáveis mais importantes. Nas abelhas sem ferrão, um grupo de abelhas eussociais com cerca de 400 espécies distribuidas pela região Neotropical, apesar dos poucos estudos existentes é possível identificar uma grande variedade de estratégias para lidar com a heterogeneidade térmica do ambiente. Em comparação com Apis mellifera (o inseto social mais bem estudado no mundo), é possível verificar, de maneira geral, uma menor capacidade termorregulatória nas abelhas sem ferrão. Portanto, isto coloca as abelhas sem ferrão como importantes modelos que podem permitir a melhor compreensão da evolução da diversidade de estratégias de sucesso nos insetos sociais para lidar com a heterogeneidade térmica. Adicionalmente, as abelhas sem ferrão realizam a polinização, um serviço ambiental chave para a manutenção dos ecossistemas Neotropicais. Dessa forma é necessário conhecer as adaptações térmicas nestes organismos, principalmente as voltadas para as altas temperaturas, para que possam ajudar a prever os impactos das mudanças climáticas nestes organismos. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar a capacidade e os mecanismos termorregulatórios em abelhas sem ferrão, bem como alguns aspectos da sensibilidade térmica sob condições de altas temperaturas, usando para isso a espécie Scaptotrigona depilis como organismo modelo. Verificamos que essas abelhas são capazes de resfriar o ninho e para isto, utilizam pelo menos dois mecanismos: a ventilação e a coleta de água para resfriamento evaporativo. Este último comportamento foi observado pela primeira vez em um contexto colonial e natural. Adicionalmente foi verificado que a umidade relativa do ar dentro dos ninhos varia consideravelmente menos que a umidade relativa do ar ambiente, muito provalvemente por conta das fontes de umidade (néctar e água) e do isolamento da cavidade de nidificação. Verificamos que a taxa de construção de células de cria sofre uma diminuição sutil com o aumento da temperatura ambiente e quase nenhuma influência da temperatura do ninho. Finalmente, verificamos que o tempo de desenvolvimento do estágio pupal até o adulto diminui conforme a temperatura de incubação aumenta. Da mesma forma acontece com a mortalidade, porém esta aumenta drasticamente após atingir uma temperatura limite. Demonstramos que existem adaptações claras para o resfriamento do ninho em S. depilis, contradizendo as hipóteses atuais de que a nidificação em cavidades termicamente isoladas seria a principal forma de manter a temperatura em níveis relativamente constantes, supostamente necessários para o crescimento e manutenção da colônia. Adicionalmente, sugerimos que a temperatura dos ninhos varia consideravelmente (mesmo com o isolamento das cavidades e com os mecanismos ativos de termorregulação), porém o desempenho das atividades das abelhas no ninho é regular dentro de uma ampla faixa de temperaturas, i.e., as abelhas sem ferrão devem suportar uma ampla variação de temperaturas.
Title in English
Thermal biology of Scaptotrigona depilis (Apidae, Meliponini): adaptations to deal with high temperatures
Keywords in English
stingless bees
Thermal adaptation
Thermoregulation
Abstract in English
The great ecological success of the social insects is due, in large part, to their capacity of nest climate control, which it is possible to highlight the temperature as one of the most important variable. The stingless bees, a megadiverse group of eusocial bees with about 400 species on the Neotropical zone, show a great variety of strategies to deal with the thermal heterogeneity of the environment. Compared to Apis mellifera, (the social insect better studied in the world), it is possible to verify in general, that stingless bees have a low thermoregulatory capacity. Because of that different capacity and other biological features, stingless bees are excellent models to test hypothesis that focus on the evolution of diversity of strategies to deal with thermal heterogeneity in social insects and the consequent success in this group. Additionally, stingless bees are responsible for the pollination of an extensive number of vegetal species, which is a key environmental service to the maintenance of the tropical ecosystems. So, knowing their thermal adaptations, mainly the related to high temperatures, is indispensable in this moment, yet this knowledge will help to prevent the impact of global climate changes on this organisms. Thus, the aim of this study was to investigate the mechanisms and the thermoregulatory capacity in stingless bees, as well as some aspects of thermal sensibility under high temperature conditions, using the specie Scapotrigona depilis as model organism. We verified that the specie is capable of cool their nests and, for that, use at least two mechanisms: ventilation and water collection for evaporative cooling. This last behavior was observed for the first time in a colonial and natural context. Our results have shown that the air relative humidity inside the nests varies considerably less than the environmental air relative humidity, probably because of the humidity sources (nectar and water) and the nest cavity insulation. We also verified that the rate of brood production decrease with the increase of the environmental temperature and is slightly influenced by nest temperature. The developmental time of pupal stage to adult shows an inverse relationship with the rearing temperature. The same occurs with mortality, however it rises dramatically after reaching a temperature threshold. We demonstrated that there are adaptations for cooling the nest in S. depilis, contradicting the current hypothesis that the nesting behavior in thermal insulated cavity would be the main component on the maintenance of temperature in constant and stable levels, supposedly needed to the colony growth and maintenance. Additionally, we suggested that the nest temperature varies considerably (even with the cavity insulation and the actives mechanisms of thermoregulation), however the performance of their activities is regular within a wide range of temperatures, i.e., the stingless bees should support a extent variation of temperatures
 
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Publishing Date
2012-07-18
 
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