Diapause, embryo growth and supercooling capacity of Epirrita autumnata eggs from northern Fennoscandia

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Abstract

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The supercooling point (SCP) of individual Epirrita autumnata eggs (approx. 60 eggs batch−1) was tested each month from September (eggs newly laid) to April under laboratory conditions simulating winter temperatures in the field (from + 4 to −30 °C). Parallel to each test, one batch of eggs was transferred from the acclimation treatment to room temperature (∼22 °C) and the incubation duration to the first 50% hatch was recorded, giving a measure of embryo growth at the time of the SCP test. Data also give information on egg mortality, which generally was low.

The SCP was found to be equivalent to the lower lethal temperatures for this species. Already in autumn, the SCP was in a low range of −34.9 to −36.5 °C and either rose (at a storage temperature of ≥ −3 °C) to a range between −28.3 and −29.8 °C in February, due to reduced cold hardiness during embryogenesis, or remained unchanged because the eggs were in quiescence (at ≤ −10 °C).

The time to 50% hatch at ∼22 °C decreased from 60 days to 10–14 days in January when it either continued to decrease up to hatch (at ≥ −3 °C), or remained unchanged, indicating end of diapause in January. In December, 260 degree-days (DD) above a threshold of + 5.8 °C was required for 50% hatch; in February the corresponding figures were 362 DD and −2 °C.

When the supercooling point moved from the low to the high SCP range, the frequency distribution of the individual SCPs changed from positively to negatively skewed. The transition was rapid, intermediary distributions being flat and covering both ranges.

Thus, in the field the eggs run the risk of freezing mainly at two temperature levels: below about −36 °C during diapause and post-diapause quiescence (in midwinter) and below about −29 °C during embryogenesis (in late winter spring).

Résumé

Diapause, développement embryonnaire et résistance au froid des œufs d'Epirrita autumnata du nord de la Scandinavie

La température de congélation (supercooling point: SCP) de chaque œuf de E. (Oporinia) autumnata (Lépido, géométride) (environ 60 œufs par ponte) a été examinée chaque mois, de septembre (œufs venant d'être pondus) à avril, dans des conditions simulant les températures hivernales de la nature (de −30° à +4 °C). Parallèlement à chaque expérience, une ponte était transférée aux fins d'acclimatation à la température du laboratoire (∼22 °C) pour noter la durée d'incubation des premiers 50% d'œufs éclos, afin d'avoir une donnée sur la durée du développement embryonnaire à l'époque de l'expérience de congélation, et sur la mortalité embryonnaire, d'ailleurs généralement basse.

Le point de congélation (SCP) a correspondu pour cette espèce aux températures létales les plus basses. En automne déjà, la SCP avait une gamme basse de −34.9 à −36.5 °C et, soit s'élevait (pour une température de conservation > −3°C) à une gamme de −28.3 à −29.8 °C en février, par suite de la diminution de la résistance au froid pendant l'embryogenèse, soit demeurait inchangée parce que les œufs étaient quiescents (< 10 °C).

Le temps d'éclosion 50 à ∼ 22 °C s'est abaissée de 60 j à 10–14 j en janvier pour ensuite, soit continuer de diminuer jusqu'à l'éclosion (> −3 °C), soit rester inchangé indiquant la fin de la diapause en janvier. En décembre, 260 degrés-jours (DD) au-dessus du seuil de +5.8 °C ont été nécessaires pour obtenir 50% d'éclosions, en février il a fallu 362 DD et −2 °C.

Quand la température de congélation était déplacée de faibles à fortes valeurs de la SCP, la distribution des fréquences des SCP individuelles passait d'un biais positif à un biais négatif. La transition était rapide, les distributions intermédiaires étant plates et recouvrant les deux gammes.

Ainsi les risques de congélation des œufs dans la nature se situent à deux niveaux: environ audessous de 36 °C pendant la diapause et la quiescence post-diapause (au milieu de l'hiver), et au-dessous d'environ −29 °C pendant l'embryogenèse (en fin d'hiver et au printemps).

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