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Thesis (Ph.D.)--Michigan State University. Dept. of Entomology and Program in Ecology, Evolutionary Biology, and Behavior, 2008. / Title from PDF t.p. (viewed on July 17, 2009) Includes bibliographical references (p. 115-126). Also issued in print.

A diapausa é um tipo de dormência encontrada em insetos, que é causada por uma alteração na programação genética, em resposta a estímulos ambientais, que pausa ou retarda o desenvolvimento. Os mecanismos ambientais que podem estimular esse processo são o fotoperíodo, a temperatura e a umidade, sendo o primeiro mais comum. Ainda existem dois tipos de básicos de diapausa: a obrigatória e a facultativa. Espécies de insetos que habitam zonas de campo são particularmente expostas a condições extremas de sazonalidade, e para superar essas condições a maioria das borboletas entra em dipausa pupal. Euryades corethrus é uma das espécies que se utiliza desse processo para evitar condições climáticas adversas. O presente estudo se propõe a avaliar os efeitos de variáveis abióticas na indução e na quebra da diapausa pupal em E. corethrus. Para isso, imaturos dessa espécie foram submetidos a três diferentes experimentos, cada qual controlando uma das possíveis variáveis envolvidas na ativação da diapausa. No experimento de fotoperíodo, os indivíduos foram expostos a quarto tratamentos com diferentes durações de luz e escuro (LD): 10:14, 12:12, 14:10 e 16:08. No experimento de temperatura, foram desenhados cinco tratamentos com médias de temperaturas distintas: 15ºC, 20°C, 25°C, 30°C e 35ºC., No experimento de umidade, foram estabelecidos três tratamentos com diferentes umidades relativas (RH): <20%, 40-80% e >90%. Para avaliar se a supressão de algum fator abiótico particular poderia desencadear o término da diapausa, metade das pupas em diapausa oriundas de cada um dos três experimentos foi submetida a condições que removessem o fator que desencadeou o processo, expondo as pupas dormentes a condições mais amenas. Os resultados sugerem que a diapausa é principamente induzida por fotoperíodo, mais precisamente por fotofases curtas. Em relação aos experimentos de temperatura, os tratamentos de 15°C e 35°C causaram 100% de mortalidade, isso provavelmente porque eles utrapassam o limiar fisiológico da espécie, enquanto 30% dos indivíduos expostos a 30°C entraram em dipausa. Todos os outros tratamentos, dos três fatores, mostraram baixas taxas de indução ((LD): 12:12, 14:10, 16:8; (RH): <20%, 40-80% , >90%; 20°C, 25°C). Considerando o término da diapausa, os resultados demonstram que o fotoperíodo não foi suficiente para acelerar esse proceso. O fotoperíodo teve o efeito mais significativo na indução da diapausa, com fotofases curtas ditando a expressão da diapausa. Esse resultado corrobora o comportamento de muitos insetos de regiões temperadas, que entram em diapausa obrigatória em função das fotofases curtas do outono. Cerca de 30% dos imaturos criados em 30°C entraram em diapausa, sugerindo que as temperaturas de verão podem estimular dormência, esta sendo, provavelmente, uma diapausa facultativa. Em relação à quebra de diapausa, os resultados sugerem que este processo é bastante complexo, provavelmente envolvendo outros processsos que não só a supressão da condição que induziu a diapausa.

Euryades corethrus (Boisduval, 1836) é uma borboleta da tribo Troidini que tem distribuição meridional na América do Sul. É uma espécie que usa como hospedeira plantas do gênero Aristolochia.A borboleta é categorizada como Vulnerável (VU) no Sul do Brasil, sendo que as maiores ameaças que sofre estão relacionadas à perda e fragmentação de seu habitat, que gera diminuição na oferta de sua planta hospedeira. Os principais motivos de conversão dessas áreas de campo são o uso na agricultura, principalmente monoculturas de eucalipto e soja, e a pecuária intensiva com pastos cultivados. Durante um ano nós conduzimos um estudo de captura-marcação-liberação-recaptura (CMLR) em uma área de campo nativo presente na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, localizada no município de Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul, com o intuito de investigar a dinâmica populacional, história natural e características ligadas ao uso de habitat da espécie. Durante esse período capturamos 955 indivíduos, sendo 367 fêmeas e 588 machos, dos quais 7.6% das fêmeas e 14.12% dos machos foram recapturados pelo menos uma vez. A maior abundância de indivíduos foi observada uma semana antes do Equinócio de Primavera. O comprimento de asa não diferiu entre machos e fêmeas, mas o tamanho de asas em geral variou durante o ano, com as maiores medias de comprimento sendo observadas em Dezembro. A estrutura etária variou em uma sucessão de picos de indivíduos jovens seguidas por um aumento no envelhecimento da população. Nenhum adulto foi observado de Junho a Agosto de 2014, e de Abril a Maio de 2015, o que sugere diapausa nesses períodos. Indivíduos geralmente preferiam áreas abertas e as fêmeas foram significativamente mais capturadas próximas a manchas da planta hospedeira. Os resultados encontrados sugerem que os esforços de conservação da espécie deveriam ser voltados para o aumento da conectividade da matriz ambiental, com a promoção da criação de gado de uma maneira extensiva, com o uso sustentável de pastagens naturais e rotatividade, mas com atenção à época em que isso é feito, e para o aumento de extensão de habitat, com a implementação de Unidades de Conservação para as formações de campo.

A diapausa é um tipo de dormência encontrada em insetos, que é causada por uma alteração na programação genética, em resposta a estímulos ambientais, que pausa ou retarda o desenvolvimento. Os mecanismos ambientais que podem estimular esse processo são o fotoperíodo, a temperatura e a umidade, sendo o primeiro mais comum. Ainda existem dois tipos de básicos de diapausa: a obrigatória e a facultativa. Espécies de insetos que habitam zonas de campo são particularmente expostas a condições extremas de sazonalidade, e para superar essas condições a maioria das borboletas entra em dipausa pupal. Euryades corethrus é uma das espécies que se utiliza desse processo para evitar condições climáticas adversas. O presente estudo se propõe a avaliar os efeitos de variáveis abióticas na indução e na quebra da diapausa pupal em E. corethrus. Para isso, imaturos dessa espécie foram submetidos a três diferentes experimentos, cada qual controlando uma das possíveis variáveis envolvidas na ativação da diapausa. No experimento de fotoperíodo, os indivíduos foram expostos a quarto tratamentos com diferentes durações de luz e escuro (LD): 10:14, 12:12, 14:10 e 16:08. No experimento de temperatura, foram desenhados cinco tratamentos com médias de temperaturas distintas: 15ºC, 20°C, 25°C, 30°C e 35ºC., No experimento de umidade, foram estabelecidos três tratamentos com diferentes umidades relativas (RH): <20%, 40-80% e >90%. Para avaliar se a supressão de algum fator abiótico particular poderia desencadear o término da diapausa, metade das pupas em diapausa oriundas de cada um dos três experimentos foi submetida a condições que removessem o fator que desencadeou o processo, expondo as pupas dormentes a condições mais amenas. Os resultados sugerem que a diapausa é principamente induzida por fotoperíodo, mais precisamente por fotofases curtas. Em relação aos experimentos de temperatura, os tratamentos de 15°C e 35°C causaram 100% de mortalidade, isso provavelmente porque eles utrapassam o limiar fisiológico da espécie, enquanto 30% dos indivíduos expostos a 30°C entraram em dipausa. Todos os outros tratamentos, dos três fatores, mostraram baixas taxas de indução ((LD): 12:12, 14:10, 16:8; (RH): <20%, 40-80% , >90%; 20°C, 25°C). Considerando o término da diapausa, os resultados demonstram que o fotoperíodo não foi suficiente para acelerar esse proceso. O fotoperíodo teve o efeito mais significativo na indução da diapausa, com fotofases curtas ditando a expressão da diapausa. Esse resultado corrobora o comportamento de muitos insetos de regiões temperadas, que entram em diapausa obrigatória em função das fotofases curtas do outono. Cerca de 30% dos imaturos criados em 30°C entraram em diapausa, sugerindo que as temperaturas de verão podem estimular dormência, esta sendo, provavelmente, uma diapausa facultativa. Em relação à quebra de diapausa, os resultados sugerem que este processo é bastante complexo, provavelmente envolvendo outros processsos que não só a supressão da condição que induziu a diapausa.

Euryades corethrus (Boisduval, 1836) é uma borboleta da tribo Troidini que tem distribuição meridional na América do Sul. É uma espécie que usa como hospedeira plantas do gênero Aristolochia.A borboleta é categorizada como Vulnerável (VU) no Sul do Brasil, sendo que as maiores ameaças que sofre estão relacionadas à perda e fragmentação de seu habitat, que gera diminuição na oferta de sua planta hospedeira. Os principais motivos de conversão dessas áreas de campo são o uso na agricultura, principalmente monoculturas de eucalipto e soja, e a pecuária intensiva com pastos cultivados. Durante um ano nós conduzimos um estudo de captura-marcação-liberação-recaptura (CMLR) em uma área de campo nativo presente na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, localizada no município de Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul, com o intuito de investigar a dinâmica populacional, história natural e características ligadas ao uso de habitat da espécie. Durante esse período capturamos 955 indivíduos, sendo 367 fêmeas e 588 machos, dos quais 7.6% das fêmeas e 14.12% dos machos foram recapturados pelo menos uma vez. A maior abundância de indivíduos foi observada uma semana antes do Equinócio de Primavera. O comprimento de asa não diferiu entre machos e fêmeas, mas o tamanho de asas em geral variou durante o ano, com as maiores medias de comprimento sendo observadas em Dezembro. A estrutura etária variou em uma sucessão de picos de indivíduos jovens seguidas por um aumento no envelhecimento da população. Nenhum adulto foi observado de Junho a Agosto de 2014, e de Abril a Maio de 2015, o que sugere diapausa nesses períodos. Indivíduos geralmente preferiam áreas abertas e as fêmeas foram significativamente mais capturadas próximas a manchas da planta hospedeira. Os resultados encontrados sugerem que os esforços de conservação da espécie deveriam ser voltados para o aumento da conectividade da matriz ambiental, com a promoção da criação de gado de uma maneira extensiva, com o uso sustentável de pastagens naturais e rotatividade, mas com atenção à época em que isso é feito, e para o aumento de extensão de habitat, com a implementação de Unidades de Conservação para as formações de campo.

Many organisms are sexually dimorphic for ecologically and socially important traits. One of the major foci of biology is to understand the evolution of such sexually dimorphic traits. Here I present my work on the evolution of a dimorphic trait, female-limited Batesian mimicry, in Papilio swallowtail butterflies. I begin by developing a character state path network to study the diversity of mimicry types and directionality of trait change during the evolution of female-limited mimicry. My phylogenetic analysis showed that female-limited mimicry has evolved independently in several groups of swallowtails, mainly via single-step character changes from monomorphic non-mimetic ancestors to female-limited mimetic descendents. Mimetic polymorphism has evolved in tandem with female-limited mimicry, the two being tightly correlated among mimetic species. Most traditional explanations of female-limited mimicry and mimetic polymorphism invoke sexual selection. In reviewing these hypotheses, I show that their key assumptions and predictions remain untested, and that sexual selection cannot maintain female polymorphism under some conditions. Sexual selection hypotheses are also unable to explain community ecological aspects of mimicry rings. Hence, I developed a novel model of female-limited mimicry based on sex-specific, frequency- and density-dependent advantages of mimicry. This model shows that both-sex mimicry, female-limited mimicry and mimetic polymorphism are favored along a gradient of relative mimic frequency. My ecological data from south Indian mimicry rings support a key prediction of this model. Finally, I employ the patterns of female-limited mimicry among swallowtail butterflies to highlight the contrast between Darwin’s sexual selection model and Wallace’s natural selection model of sexual dimorphism. I show that most of the sexual dimorphism in swallowtail wing color patterns is a product of natural selection for protective female coloration, predominantly in the form of female-limited mimicry. Thus, swallowtails support Wallace’s model of sexual dimorphism, underlining the importance of natural selection. / text

Thesis (Ph. D.)--Michigan State University. Dept. of Entomology, 2008. / Title from PDF t.p. (viewed on Mar. 30, 2009) Includes bibliographical references (p. 154-165). Also issued in print.

With current biota under constant threat of extinction, it is important to ascertain where and how biological diversity is generated and partitioned. Phylogeographic studies can assist in the identification of places and processes that indicate the origin and maintenance of biodiversity. Forest fragmentation has a big effect on local extinction and loss of genetic diversity of forest-restricted taxa, along with divergence and speciation of forest biota. This study aims to understand the effects of these processes on a number of forest-dwelling butterflies using a comparative phylogeographic approach. Mitochondrial DNA of five different Papilio species with different degrees of forest specificity was analysed using phylogenetic methods. In addition, the subspecific taxonomy of P. ophidicephalus was investigated using morphometrics of discal spots on the wings and nuclear DNA analysis along with mitochondrial DNA analysis. The results show that the forest-restricted species (P. ophidicephalus and P. echerioides) have more genetic structure and less genetic diversity than the more generalist species (P. dardanus, P. demodocus and P. nireus). This could be due to inbreeding depression and bottlenecks caused by forest fragmentation. As forest patches become smaller, the population size is affected and that causes a loss in genetic diversity, and increasing habitat fragmentation disrupts gene flow. The intraspecific taxonomy of P. ophidicephalus is far from revealed. However, this study shows there is evidence for the different subspecies when comparing morphological results and genetic results. From the evidence provided here it is suggested that P. ophidicephalus should be divided into two separate species rather than five subspecies.

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