Optimal annual routines: a path from physiology to populations?  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
61143
Type NF
Principal investigator Barta, Zoltán
Title in Hungarian Optimális éves viselkedési modellek: út a fiziológiától a populációkig?
Title in English Optimal annual routines: a path from physiology to populations?
Keywords in Hungarian életmenet stratégiák, szezonalitás,
Keywords in English life history strategies, seasonality
Discipline
Phylogenetics, systematics, taxonomy, comparative biology, ecophysiology (Council of Complex Environmental Sciences)40 %
Population biology, anthropology (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Biodiversity, conservation biology and genetics, invasion biology (Council of Complex Environmental Sciences)30 %
Panel Ecology and evolution 1
Department or equivalent Department of Evolutionary Zoology and Human Biology (University of Debrecen)
Participants Houston, Alasdair I.
McNamara, John M.
Pap, Péter László
Starting date 2006-02-01
Closing date 2009-01-31
Funding (in million HUF) 23.207
FTE (full time equivalent) 4.25
state closed project
Summary in Hungarian
Darwin kiemelkedő munkássága óta általánosan elfogadott, hogy a földi életet főleg az egyedek szintjén ható természetes szelekció formálta. Ezért az egyedeknek központi szerepet kell játszaniuk más szerveződési szintek (pl. fiziológia, populációk) evolúciós szemléletű megértésében. Szerintünk az optimális éves viselkedés új modelljei eszközként szolgálhatnak e szintek evolúciós tanulmányozásának egységesítésére. Ezen érvelést alátámasztandó éves viselkedési modellek sorozatát fejlesztjük a madarakat szem előtt tartva. E modelleket felhasználva vizsgáljuk: (i) milyen tulajdonságokkal kell egy optimális viselkedést produkáló belső szabályzó rendszernek bírnia, (ii) hogyan viselkedik egy optimális egyedekből álló populáció különböző környezeti problémák esetén, és (iii) a belső szabályozó rendszer változásai prediktálhatják-e a jövőbeli populációs trendeket. A modelljeinket széncinegéken teszteljük megfigyelések és kísérletek révén. A következő főbb eredményeket várjuk: 1, Az optimális éves viselkedést produkáló döntési szabályok feltárása, ami segítheti a fiziológiai rendszerek evolúciós megértését. 2, A hirtelen környezeti változások hatásának leírása az optimálisan viselkedő egyedek populációira. 3, Annak kiderítése, hogy a belső szabályozó rendszer állapota gyorsabban reagál-e a környezeti változásokra mint maguk a populációs folyamatok. Ha igen akkor a fiziológiai változók eredményesen használhatók-e a populációs trendek prediktálására.
Summary
Since Darwin's seminal work it is accepted that life on the Earth are largely shaped by natural selection, mainly acting on the level of individuals. Hence, individuals should play a central role in the evolutionary understanding of other levels of organisation (e.g. physiology and populations). We propose that the new technique of optimal annual routines can serve as a tool to unify the study of these levels. To support this argument we develop a series of annual routine models by keeping birds in mind. Using the models we investigate: (i) what kind of properties an internal regulatory system should have in order to produce optimal behaviour, (ii) how a population of optimally behaving individuals acts under different environmental stresses, and, (iii) how changes in the internal regulatory system may predict the forthcoming population trends. We test our models by observational and experimental investigations in great tits. We expect the following main results: First, we will reveal some of the “rules of thumb” governing optimal annual routines which might contribute to the evolutionary understanding of physiological systems. Second, we will describe the effects of sudden environmental changes (e.g. habitat loss) on populations of optimal individuals. Third, we will show if internal state variables respond more readily to environmental changes than population processes do, and so if physiological variables can be used as predictors of population trends.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A pályázat fő célja annak kiderítése volt, hogy a különböző állapotváltozók hogyan befolyásolják az optimális viselkedést, speciálisan a hogyan befolyásolják a fő életmenet események időzítését az éves cikluson belül. E cél elérése érdekében több modellt fejlesztettünk, és változatos terepi megfigyeléseket és aviáriumi kísérleteket folytattunk. Fő modelljeink azt mutatják, hogy az állapotváltozók (pl. tollminőség, energiatartalékok) jelentősen befolyásolhatják a vedlés és vándorlás időzítését, de a táplálékforrás időbeli eloszlása és szezonalitása is jelentős hatással lehet. Fő empirikus eredményeink szerint a táplálék minősége és a paraziták fertőzése jelentősen befolyásolhatja a tollminőséget. Egy komparatív vizsgálatban kimutattuk, hogy a vándorlás időzítését a különféle életmenet jellemzők jelentősen befolyásolják, de a szexuálisan szelektált jellegeknek nincs ilyen hatása.
Results in English
The main aim of the project was to investigate how state variables effect optimal behaviour in general, and the optimal timing of major life history events over the annual cycle, in particular. To accomplish this aim we developed a couple of annual routine models and performed various field observations and aviary experiments. Our main models show that state variables (quality of feathers, energy reserves) can significantly influence the timing of optimal behaviour (moult, migration) but they also underline the importance of the temporal distribution and seasonality of food sources. Our main empirical results show that diet quality and parasite infection influence feather quality considerably. By a comparative study we found that life history traits (e.g. migration distance and diet) but not sexually selected traits influence the timing of migration.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=61143
Decision
Yes





 

List of publications

  
Orsolya Feró, Zoltán Barta, Alasdair I. Houston, John M. McNamara, Anders Hedenström: Prospects of optimal annual routine models in conservation biology, 1st European Congress of Conservation Biology, 2006, 2006
Czirják, G.Á., Barta, Z., , Vágási, I.C., Tökölyi, J., Takács, Z, Pap, P.L.: A széncinege (Parus major) kondíciójának és egészségi állapotának éves változása: előzetes eredmények, VII. Kolozsvári Biológus Napok, Románia., 2006, 2006
Czirják, G.Á., Pap, P.L., Vágási, I.C., Tökölyi, J., Barta, Z.: Seasonal changes in condition and health state indices in the Great Tit (Parus major), 11th International Behavioral Ecology Congress Tours, France., 2006, 2006
Orsolya Feró, Zoltán Barta, Alasdair I. Houston, John M. McNamara, Anders Hedenström.: Effects of increased predation risk on population dynamics of migratory birds: optimal annual routine simulations, J of Ornithology, 147, 165, 2006, 2006
Pap, P.L., Tökölyi, J., Vágási, I.C., Barta, Z: Adaptive allocation of condition dependent feather abnormalities during ontogeny and moult in the Great Tit, J Ornithology, 147, 224, 2006, 2006
Tökölyi, J., Pap, P.L., Vágási, I.C., Barta, Z.: Condition-dependent feather quality and the dynamics of feather abrasion during the annual cycle in the Great Tit., J Ornithology, 147, 263, 2006, 2006
Vágási, I.C., Barta, Z., Tökölyi, J., Pap, P.L.: Széncinegék (Parus major) tollminőségének változása a részleges poszt-juvenilis és teljes poszt-nupciális vedlés során., VII. Kolozsvári Biológus Napok, Románia., 2006, 2006
Barta Z, Orsolya Feró, Alasdair I. Houston, John M. McNamara,: Optimal immunity over the annual cycle in non-migratory birds, J of Ornithology, 147, 31, 2006, 2006
Pap, P.L., Vágási, I.C., Czirják, G.Á., Barta, Z.: Diet quality affects post-nuptial moult and feather quality of the house sparrow Passer domesticus: interaction with humoral immune function?, Canadian Journal of Zoology, 86, 834-842, 2008
A. Hedenström Z. Barta, B. Helm, A. I. Houston, J. McNamara, and N. Jonzén: Migration speed and scheduling of annual events by migrating birds in relation to climate change, Climate Research, 35, 79-91, 2007
Pap, P.L., Barta, Z., Tökölyi, J., Vágási, I.C: Increase of feather quality during molt: a possible implication of feather deformities in the evolution of partial molt in the great tit., Journal of Avian Biology, 38:471-478, 2007
Jácint Tökölyi, Veronika Bókony and Zoltán Barta: Seasonal color change by molt or by the abrasion of feather tips: a comparative study, Biological Journal of the Linnean Society, 94, 711-721, 2008
Barta Z, AI Houston, JM McNamara, RK Welham, A Hedenström, TP Weber, O Feró: Annual routines of non-migratory birds: optimal moult strategies, Oikos, 112: 580-593, 2006
Fero, O., P. Stephens, Z. Barta, J. M.McNamara and A. I. Houston: Optimal annual routine models: new tools for conservation biology?, Ecological Applications, 18, 1563-1577, 2008
Houston AI, McNamara JM, Barta Z, Klasing KC: The effects of energy reserves and food availability on optimal immune defence, Proceedings of the Royal Society, 274: 2835-2842, 2007
McNamara JM, Barta Z, Wikelski M, Houston AI: A theoretical investigation of the effect of latitude on avian life histories, American Naturalist, 172, 331-345, 2008
Barta Z, McNamara JM, Houston AI, Weber TP, Hedenstrom A, Fero O: Optimal moult strategies in migratory birds, Philosophical Transactions of the Royal Society B, 363, 211-229, 2008
Végvári Zs, Bókony V, Barta Z, Kovács G: Life history predicts advancement of avian spring migration in response to climate change, Global Change Biology, in press,, 2009



Back »