Intraspecific variation in female wing coloration in Polyommatus icarus –Structural basis, heritability and temperature-dependent plasticity
(2022) BION03 20201Degree Projects in Biology
- Abstract
- Butterfly wing coloration and pattern are believed to be shaped by selection pressures arising from the needs of thermoregulation, as signals to conspecifics, or reducing predation risk. The Common Blue Butterfly (Polyommatus icarus) display a large variation in dorsal wing blueness among females. The gradual pattern of brown to blue wings varies between individual females and among populations in Sweden. The aims of this study were to investigate the structural basis of blue wing coloration, to obtain a detailed understanding of geographic variation, and to identify potential drivers and mechanisms behind this variation. The results show that the color variation is partly genetically determined and partly caused by phenotypic plasticity... (More)
- Butterfly wing coloration and pattern are believed to be shaped by selection pressures arising from the needs of thermoregulation, as signals to conspecifics, or reducing predation risk. The Common Blue Butterfly (Polyommatus icarus) display a large variation in dorsal wing blueness among females. The gradual pattern of brown to blue wings varies between individual females and among populations in Sweden. The aims of this study were to investigate the structural basis of blue wing coloration, to obtain a detailed understanding of geographic variation, and to identify potential drivers and mechanisms behind this variation. The results show that the color variation is partly genetically determined and partly caused by phenotypic plasticity in relation to the larval temperature environment. By rearing wild caught female’s offspring in controlled lab environment, I showed that the coloration is heritable. However, cooler conditions induce more blue wing color. Local and regional variation in the amount of blue color may be an adaption to the climate, including temperature and precipitation, but could also reflect direct and indirect responses to other abiotic or biotic factors. Scanning Electron Microscope (SEM) images of the dorsal wings of brown and blue females and males reviled different scale types and nanoarchitectures shaping the coloration. These structures might have different functional consequences in terms of thermoregulation and in handling moisture and precipitation but their adaptive significance in P. icarus is yet to be determined. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Bästa att var blå eller brun fjärilshona?
Solen skiner och fjärilarna cirkulerar runt bland dina blommor. Har du någon gång funderat på varför fjärilar ofta är så färgrika? Här i Sverige har vi ca 400 dagfjärilar och en av de allra vanligaste är en liten men färgglad vid namn puktörneblåvinge (Polyommatus icarus). Hannarna är ljusblå med en stilren svart konturlinje och honorna varierar mellan att vara bruna eller blåa beroende på var i Sverige du befinner dig.
Honor varierar alltså i färg. Detta troddes länge bero på hur långt norr ut fjärilarna befann sig, men det har motbevisats. Varför honorna på vissa ställen är blåa och på andra är bruna är inte riktigt så simpelt. De flesta av fjärilshonorna som fångas på Öland är mycket... (More) - Bästa att var blå eller brun fjärilshona?
Solen skiner och fjärilarna cirkulerar runt bland dina blommor. Har du någon gång funderat på varför fjärilar ofta är så färgrika? Här i Sverige har vi ca 400 dagfjärilar och en av de allra vanligaste är en liten men färgglad vid namn puktörneblåvinge (Polyommatus icarus). Hannarna är ljusblå med en stilren svart konturlinje och honorna varierar mellan att vara bruna eller blåa beroende på var i Sverige du befinner dig.
Honor varierar alltså i färg. Detta troddes länge bero på hur långt norr ut fjärilarna befann sig, men det har motbevisats. Varför honorna på vissa ställen är blåa och på andra är bruna är inte riktigt så simpelt. De flesta av fjärilshonorna som fångas på Öland är mycket blåare jämfört med honor från Skåne där den bruna färgen är dominerande. Dessa regioner ligger inte så långt ifrån varandra men ändå syns stor skillnad på färgvariationerna hos dessa fjärilshonor. Fjärilslarver fick växa upp i två olika rum med olika temperaturer, en kallare på 18ºC och en varmare på 26ºC. De fjärilshonor som växt upp i det kallare rummet visade sig vara blåare än honorna som växt upp i 26ºC. Detta experiment visade att yttre faktorer som temperatur kan påverka vingfärgen hos puktörneblåvingehonor. Vingfärgen är delvis ärftlig, alltså beroende av föräldrarnas arvsanlag, men också av temperaturen under larvstadiet.
Färger kan användas till att signalera olika saker, till exempel att man är frisk eller giftig men kan också användas som kamouflage eller för att attrahera en partner. Hos denna fjärilsart vet vi inte vad det är honorna vill signalera genom de olika färgerna. Kanske är det för att förvirra hannarna och på så sätt få vara ifred, kanske är det för att synas mindre för fåglar eller andra predatorer. Med ett Scanning Elektron Mikroskop (SEM) kunde fjärilsfjällen studeras med 350 gångers förstorning och då avslöjades det att olika färger har olika fjälltyper (se bild). Dessa olika strukturer påverkar hur ljusets våglängder studsar därav vilken färgen som syns. Med SEM studerades fjärilsfjällen även på ännu mindre skala med 4000 gångers förstorning och då avslöjades skillnader i uppbyggnad av fjälltyper. Strukturerna kan också påverka om solens våglängder studsar i väg direkt eller om de går igenom och fastnar som i en tunnel innan de lämnar fjärilen. Ju längre tid våglängden studsar runt på fjärilen desto längre tid värms fjärilen upp. Därför kan vingfärgen påverka hur snabbt en fjäril blir varm, vilket kan vara en avgörande faktor eftersom insekters kroppstemperatur påverkas av deras omgivning.
En analys av klimatdata med puktörneblåvingehonor från en museisamling med fjärilar från hela Sverige visade att temperatur under larvstadiet är en av flera faktorer som påverkar vingfärgen. Det visade sig att nederbörd också kan ha en effekt. Ute i naturen är det ofta flera faktorer som agerar tillsammans. Varför puktörneblåvingehonor ibland är blåa och på andra ställen bruna beror delvis på grund av genetiskt arv men också av miljön larverna föds upp i. Effekterna av att vara blå eller brun är fortfarande ett mysterium och behöver studeras vidare. Man kan tänka sig att det finns olika fördelar för de två färgerna, som uppvärmningstid, kamouflage från predatorer eller attraktionskraft för det motsatta könet. Det får framtida studier utvisa!
Handledare: Erik Svensson, Evolutionärekologi & Magne Friberg, Biodiversitet
Masterexamensarbete 60hp i Zooekologi, 2022
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9075604
- author
- Pehrson, Karolina
- supervisor
-
- Magne Friberg LU
- Erik Svensson LU
- organization
- course
- BION03 20201
- year
- 2022
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9075604
- date added to LUP
- 2022-02-18 12:46:26
- date last changed
- 2022-02-18 12:46:26
@misc{9075604,
abstract = {{Butterfly wing coloration and pattern are believed to be shaped by selection pressures arising from the needs of thermoregulation, as signals to conspecifics, or reducing predation risk. The Common Blue Butterfly (Polyommatus icarus) display a large variation in dorsal wing blueness among females. The gradual pattern of brown to blue wings varies between individual females and among populations in Sweden. The aims of this study were to investigate the structural basis of blue wing coloration, to obtain a detailed understanding of geographic variation, and to identify potential drivers and mechanisms behind this variation. The results show that the color variation is partly genetically determined and partly caused by phenotypic plasticity in relation to the larval temperature environment. By rearing wild caught female’s offspring in controlled lab environment, I showed that the coloration is heritable. However, cooler conditions induce more blue wing color. Local and regional variation in the amount of blue color may be an adaption to the climate, including temperature and precipitation, but could also reflect direct and indirect responses to other abiotic or biotic factors. Scanning Electron Microscope (SEM) images of the dorsal wings of brown and blue females and males reviled different scale types and nanoarchitectures shaping the coloration. These structures might have different functional consequences in terms of thermoregulation and in handling moisture and precipitation but their adaptive significance in P. icarus is yet to be determined.}},
author = {{Pehrson, Karolina}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Intraspecific variation in female wing coloration in Polyommatus icarus –Structural basis, heritability and temperature-dependent plasticity}},
year = {{2022}},
}