Capacity of discontinuous egg development and its importance for the geographic distribution of the warm water stenotherm, Dinocras cephalotes (Insecta: Plecoptera: Perlidae)

Capacité de développement discontinu de l'œuf et son importance dans la distribution géographique du Plécoptère sténotherme d'eau chaude Dinocras cephalotes (Insecta : Plecoptera : Perlidae)

Limnologische Fluss-Station Schlitz des Max-Planck-Instituts fuer Limnologie, P.O.B. 260, D-36105 Schlitz, Germany

Abstract

Aspects of the egg biology of the perlid stonefly, Dinocras cephalotes (Curtis), were studied experimentally. Development under constant laboratory conditions did not differ from development under variable field conditions. Exposure to 4°C, the lower threshold temperature for egg development, caused abrupt interruptions of embryonic development. Development was resumed after return to favourable temperatures, with an approximate two-week-delay. Up to six interruptions of egg development did not negatively affect hatching success, regardless of developmental stage at which disturbances occurred. However, the older embryos grew, the more rapidly development was resumed after a cold disturbance; embryos from fully developed eggs hatched even at 4°C, although this is too cold to support larval growth. While eggs at 4°C remain dormant and vital for long periods of time, eggs exposed to suboptimal temperatures (10°C) remain only temporarily dormant and eventually develop and hatch. D. cephalotes is assumed to satisfy its high thermal demand for egg development under harsh conditions, for example in arctic Scandinavia, by opportunistically using summer warmth and spreading embryogenesis over more than one year. I suggest that high cue temperatures required to initiate egg development in Scandinavian populations are adaptive and ensure that larvae in the Arctic hatch under favourable seasonal conditions.

Résumé

Certains aspects de la biologie de l'œuf du Plécoptère Perlidae, Dinocras cephalotes (Curtis) ont été étudiés expérimentalement. Le développement dans des conditions constantes de laboratoire ne diffère pas de celui sous des conditions variables en milieu naturel. Une exposition à 4°C, température minimale requise pour le développement de l'œuf, entraîne de brusques interruptions du développement embryonnaire. Le retour à une température favorable entraîne une reprise du développement dans un délai d'environ 2 semaines. Jusqu'à 6 interruptions du développement de l'œuf n'empêchent pas le succès de l'éclosion, indépendamment de l'état de développement auquel se produisent les perturbations. Cependant, plus les embryons sont âgés, plus le développement reprend rapidement après une baisse de température ; des embryons issus d'œufs entièrement développés éclosent même à 4°C bien que cette température soit trop basse pour permettre la croissance larvaire. Alors que des œufs à 4°C peuvent rester en dormance pendant de longues périodes, des œufs exposés à des températures suboptimales (10°C) ne restent que temporairement en dormance pour se développer et éclore finalement. Sous des conditions climatiques sévères, par exemple en Scandinavie, D. cephalotes est supposé satisfaire ses forts besoins thermiques nécessaires au développement des œufs par l'utilisation opportuniste de la chaleur estivale et par l'étalement de l'embryogenèse sur plus d'un an. Je suggère que les hautes températures requises comme signal pour déclencher le développement des œufs dans les populations Scandinaves constituent une adaptation qui permet aux larves de l'arctique d'éclore lorsque les conditions saisonnières sont favorables.