Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)
30 %
Animal behaviour, behavioural ecology (Council of Complex Environmental Sciences)
30 %
Ortelius classification: Zoology
Panel
Ecology and evolution
Department or equivalent
Department of Evolutionary Zoology and Human Biology (University of Debrecen)
Participants
Liker, András Schmidt, Júlia Tökölyi, Jácint
Starting date
2009-01-01
Closing date
2013-12-31
Funding (in million HUF)
28.164
FTE (full time equivalent)
6.77
state
closed project
Summary in Hungarian
Véletlenszerűség, kiszámíthatatlanság, jósolhatatlanság, mind elválaszthatatlan jellemzője a környezetnek. Bár a környezeti kiszámíthatatlanság életmenet stratégiákra gyakorolt hatását már sok elméleti kutató tanulmányozta, napjainkig sincs olyan modell, amely a véletlenszerűség optimális éves viselkedésére gyakorolt hatását vizsgálná. Az éves viselkedés részleteinek a megértése azonban fontos pl. az éves fiziológiai változások vagy a populációs trendek megértése miatt.
Azzal, hogy a tápálékot mint állapotváltozót vesszük figyelembe létrehozzuk az első éves viselkedés modellt, amellyel lehetséges a kiszámíthatatlanság hatásának tanulmányozása. Három különböző rendszert (gonád méret, trópusi madarak vedlése, városi-vidéki különbségek) fogunk tanulmányozni avéget, hogy ismereteket szerezzünk a véletlenszerűség életmenetre gyakorolt hatásairól. Ezután, ezen ismereteket felhasználva vizsgáljuk, hogy az állatok milyen jelzéseket használva képesek leginkább felkészülni a véletlen változásokra, illetve milyen jellemzőkkel kell bírnia egy kiszámíthatatlan környezetben dolgozó szabályozó rendszernek.
A projekt jó részét nemzetközi és hazai együttműködésben illetve egyetemi hallgatók bevonásával végezzük el. Az eredményeket vezető külföldi szaklapokban tervezzük publikálni.
Summary
The randomness, stochasticity and unpredictability all form an inherent part of the environment. Although the effect of environmental stochasticity on life history traits has been intensively studied by theoreticians, no model has been published to-date on how randomness affects the optimal annual routines of animals. The understanding of the details of the annual routines are, however, important in order to understand e.g. physiological changes over the year, or population trends.
By incorporating food as a state variable we will provide the first annual routine model to study the effects of stochasticity. We will study three different systems (gonad size regulation, moult in tropics, and urban-rural differences) in order to gain understanding of how randomness influences the annual cycle. Then, using the expertise gained we investigate what kind of cues the animal should use to predict environmental change and what characteristics a control system should have under different degree of stochasticity.
Parts of the project is carried out in international and national collaborations and graduate students will also be involved. We aim to publish the results of this internationally leading project in high profile scientific journals.
Final report
Results in Hungarian
Azzal mindenki tisztában van, hogy a környezet jósolhatatlanul változik évről-évre, pl. a tavasz minden évben máskor kezdődik. Arról azonban sokkal kevesebb ismerettel rendelkezünk, hogy ez az éves kiszámíthatatlanság hogyan befolyásolja az élőlények éves ritmusát, viselkedését. A probléma fontos, hiszen a klímaváltozás egyik leggyakrabban hangoztatott következménye várhatóan az lesz, hogy az extrém időjárási helyzetek gyakorisága, vagyis az éves kiszámíthatatlanság növekedni fog. A projekt keretében ezt a problémát vizsgáltuk főleg elméleti modellek és filogenetikai összehasonlító vizsgálatokkal. Legfőbb eredményeink a következők: Egyrészt, az élőlények környezetének éves kiszámíthatatlansága nagyban befolyásolja az éves ciklusuk lefutását, pl. jósolhatatlanul változó környezetben az élőlények viszonylag magas fiziológiai készültségi szintet tartanak, hogy késlekedés nélkül kihasználhassák a szaporodásra kedvező periódusokat. Másodrészt, az élőlények és környezetük tulajdonságai nagyban befolyásolják, hogy mennyire tudnak válaszolni a klímaváltozásra, pl. az eleve kiszámíthatatlan környezetben élő populációk sokkal toleránsabbak a változásokkal szemben. Ezen elméleti eredményeinket madarakon, emlősökön és növényeken végzett empirikus vizsgálataink is alátámasztják. Eredményeink alapjai lehetnek a klímaváltozás hatásait kivédő természetvédelmi intézkedéseknek.
Results in English
It is well known that environmental conditions change unpredictably from year to year, e.g. spring starts at different time in each year. Less is known, however, about how this yearly unpredictability affects the annual routines of living creatures. The problem is important because the most emphasised consequence of climate change can be that the frequency of extreme climatic events increases. This means that yearly environmental unpredictability will increase. By theoretical models and phylogenetic comparative studies we investigated this problem during the project. Our main results are as follows. First, we have shown that yearly unpredictability has a significant influence on the annual cycle of creatures. For instance, in unpredictable environment organisms maintain an activated physiological state to immediately utilise the favourable periods for breeding. Second, the attributes of organisms and their environments have a marked effect on how they are responding to climate change. We found, for instance, that individuals living in unpredictable environment are less affected by climatic changes. These theoretical results are supported by our comparative studies. Our results can be used to facilitate effective nature conservation measures to mitigate the damage of climate change.
Tökölyi, J., McNamara, J.M., Houston, A.I., Barta Z.: Timing of avian reproduction in unpredictable environments., Evolutionary Ecology 26 25-42., 2011
Bán, M, Barta, Z, Munoz, A.R., Takasu, F., Nakamura, H., Moskát, C.: The analysis of common cuckoo's egg shape in relation to its hosts' in two geographically distant areas., Journal of Zoology 284 77-83., 2011
Tökölyi, J., Barta, Z.: Breeding phenology determines evolutionary transitions in migratory behaviour in finches and allies., Oikos 120 184-193., 2011
Gyuris, E, Fero, O, Barta, Z,: Personality traits across ontogeny in firebugs, Pyrrhocoris apterus, Animal Behaviour, 84:103-109, 2012
Molnár V A, J Tökölyi, Z Végvári, G Sramkó, J Sulyok, Z Barta: Pollination mode predicts phenological response to climate change in terrestrial orchids: a case study from central Europe, Journal of Ecology, 100: 1141–1152., 2012
