Effects of constant and varying temperatures on life-span, food utilization and fertility of adult crickets, Gryllus bimaculatus

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Abstract
Adult males and females of Gryllus bimaculatus were kept at 8 constant temperatures and 8 temperatures that varied during the day-night cycle. These covered the entire scope of temperature tolerance of the crickets. Longevity, food consumption, production of excrements, rate of food passage through the alimentary canal, chemical composition of excrements, and the fertility of females were analyzed. The crickets were found to have different temperature requirements for all physiological parameters. Adult animals live the longest at 20°C; food uptake starts at 10°C, and a maximum of food utilization is reached between 27° and 34°C. Molting occurs only at temperatures above 20°C; temperature preference is 34±2°C, where mortality is highest. Egg production starts at 20°C; a maximum of 1000 eggs per animal is reached at 34°C, with a hatching rate of 53%. Embryonal development starts at 16.6°C, with the shortest period of larval development occurring at 34°C. Temperatures varying during the day-night cycle do not accelerate physiological functions, except for life span and egg production. The number of eggs per female is 1.4–3 times greater at alternating temperatures than at the medium constant temperatures. Results comparable with those of 34°C (1000 eggs per animal, hatching rate of 53%) are obtained only with fluctuating temperatures around 27°C (1300–1400 eggs per animal, hatching rate of 50%). The production of organic substances and the time for embryonal development approximately correspond to the calculations of Kaufmann (1932). Quotients of food consumption and defecation increase from Q=4–6 between 20° and 38°C to Q=7–39 at 10° at 10° and 13°C, which within this temperature range means a storage of lipids, proteins and carbohydrates. These results are in agreement with the chemical composition of Gryllus bimaculatus analyzed by Hoffmann (1973). Temperatures varying during the day-night cycle are characterized by their amplitude, the velocity of heating and cooling, low and upper temperature limits, and the temporary relation of warm to cold period. Physiological functions are determinated by a light-dark cycle, the relation of temperature to the change from light to dark, and endogenous rhythms of the organisms. Adulte Mittelmeerfeldgrillen wurden vom Zeitpunkt der Imaginalhäutung an bei 8 konstanten und 8 tagesperiodisch alternierenden Temperaturen gehalten, die den gesamten Lebensbereich von Gryllus bimaculatus erfassen. Bestimmt wurden die mittlere Lebenserwartung, Nahrungsverbrauch und Kotproduktion, Dauer der Nahrungspassage durch den Darm und Restnährstoffe in den Exkrementen, Eiablage, Entwicklungszeit und die Entwicklungsrate der Eier. Gryllus bimaculatus zeigt für die untersuchten physiologischen Leistungen unter konstanten Temperaturbedingungen unterschiedliche Temperaturansprüche und Optimalbereiche. Adulte Tiere weisen die längste Lebensdauer bei 20°C auf und nehmen erst bei Temperaturen über 10°C Nahrung zu sich. Die günstigste Futterverwertung erfolgt zwischen 27° und 34°C. Häutungen zu Imagines konnten erst ab 20°C beobachtet werden. Das Temperaturpräferendum von 34±2°C liegt in einem Bereich mit zunehmender Mortalitätsrate. Bei Temperaturen unter 20°C legen die Weibchen keine Eier ab, bei 34°C erreicht die Eiproduktion ein Maximum von 1000 Stück pro Tier mit einer Ausschlüpfrate von 53%. Die Embryonalentwicklung beginnt im Ei bei 16,6°C, ihre kürzeste Entwicklungsdauer erreichen die Larven bei 34°C. Mit Ausnahme von Lebensdauer und Eiproduktion fördern alternierende Tagestemperaturen die physiologischen Leistungen adulter Gryllus bimaculatus nicht. Die Zahl der abgelegten Eier liegt bei Wechseltemperaturen um 20° und 27°C 1,4–3mal so hoch wie bei den mittleren konstanten Temperaturwerten. Mit konstanten 34°C vergleichbare Ergebnisse werden für alle gemessenen Parameter nur bei Wechseltemperaturen um 27°C annähernd erreicht. Die Produktion organischer Substanz (Gewichtsveränderungen und Eiproduktion) und die Embryonalentwicklungszeit folgen annähernd den von Kaufmann (1932) aufgestellten Temperatursummenregeln. Bei konstanten Haltungstemperaturen von 13° und 10°C nehmen die Tiere noch relativ viel Futter auf, produzieren aber kaum mehr Kot. Eine Erhöhung des Quotienten aus Futterverbrauch zu Kotproduktion von Q=4–6 bei 20°–38°C auf Q=7–39 bei 10° und 13°C bedeutet in diesem Temperaturbereich eine Speicherung von Nährstoffen im Körper, wie sie schon bei biochemischen Ganztieranalysen gefunden wurde (Hoffmann, 1973). Tagesperiodisch alternierende Temperaturen sind durch die Amplitude, Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit, obere und untere Grenztemperaturwerte, die zeitliche Lage und das Verhältnis von Wärme- zu Kälteperiode zu charakterisieren. Darüberhinaus werden physiologische Leistungsanpassungen durch den 24-stündigen Licht-Dunkel-Zyklus, Beziehungen des Temperaturwechsels zum Licht-Dunkel-Wechsel und durch endogene Rhythmen mitbestimmt.