Rola pokarmu i temperatury środowiska w kształtowaniu wielkości ciała organizmów zmiennocieplnych - model Daphnia

Wielkość ciała organizmów w różnych rejonach geograficznych często odwrotnie skorelowana z temperaturą środowiska – zjawisko to, znane jako reguła temperatury–rozmiaru (TSR), jest szeroko opisywane u organizmów zmiennocieplnych. Proponowane mechanizmy obejmują między innymi zmianę wielkości komórek, zmianę liczby komórek, ograniczenia zaopatrzenia tlenowego w środowisku wodnym oraz różnice w dostępności i wykorzystaniu zasobów pokarmowych w różnych temperaturach. Wysoka temperatura może zwiększać koszty metaboliczne i tempo zużycia pokarmu, co sprzyja powstawaniu relatywnego niedoboru energii, prowadzącego do mniejszych rozmiarów organizmów. W niniejszej pracy weryfikowaliśmy w eksperymentalny sposób konkurencyjne hipotezy, porównując tempo wzrostu osobniczego trzech klonów Daphnia magna, pochodzących z odmiennych regionów klimatycznych, w różnych warunkach pokarmowych i termicznych. Oceniono cechy rozmiaru ciała (rozmiar przy pierwszej reprodukcji-SFR; rozmiar końcowy- SFD; powierzchnia oka) oraz inne cechy osobnicze (wiek przy pierwszej reprodukcji -AFR; płodność -FEC). Wyniki potwierdziły występowanie TSR u Daphnia magna, przy czym efekt ten był wyraźny jedynie przy wysokiej dostępności pokarmu, natomiast w warunkach niskiej koncentracji pokarmu ulegał osłabieniu lub zaburzeniu. Ponadto stwierdzono istotne różnice między klonami pochodzącymi z różnych szerokości geograficznych, co wskazuje na zróżnicowane strategie wzrostu i dojrzewania.

Body size of organisms in different geographical regions is often inversely correlated with environmental temperature – this phenomenon, known as the temperature–size rule (TSR), is widely described in ectothermic organisms. Proposed mechanisms include, among others, changes in cell size, changes in cell number, limitations of oxygen supply in aquatic environments, as well as differences in the availability and utilization of food resources at different temperatures. High temperature may increase metabolic costs and the rate of food consumption, which promotes the emergence of a relative energy deficit, leading to smaller body sizes of organisms. In the present study, we experimentally tested competing hypotheses by comparing the individual growth rates of three clones of Daphnia magna, originating from different climatic regions, under varying food and thermal conditions. Body size traits were assessed (size at first reproduction – SFR; final size – SFD; eye area), as well as other individual traits (age at first reproduction – AFR; fecundity – FEC). The results confirmed the occurrence of TSR in Daphnia magna, with the effect being pronounced only under high food availability, whereas under low food concentration it was weakened or disrupted. Moreover, significant differences were found between clones originating from different latitudes, indicating divergent strategies of growth and maturation.