The body temperature of the desert locust Schistocerca gregaria

Summary The internal equilibrium body temperatures of hoppers (nymphs) of Schistocerca gregaria were studied in the field. The data obtained are here compared with theoretical estimates of the thermal balance resulting from the factors assumed to be concerned in heat loss and heat gain.In the field, the equilibrium body temperature of quiescent hoppers shaded from direct sunshine was up to 3.2° higher than the air temperature when the latter was about 25° or less, but was lower than the air temperature when this was above about 31°. In sunlight, body-temperature excesses increased linearly with total radiation intensity between 0.15 and 1.25 cal/cm²/min. Differences in orientation to the sun gave rise to differences in equilibrium body temperature of as much as 6°. At relatively low radiation intensities (about 0.5 cal/cm²/min) the equilibrium body temperatures were found to vary with a power of the wind speed of about 0.35. There were no demonstrable significant differences in equilibrium body temperature or rate of change of body temperature between hoppers having opposite extremes of possible coloration.Except in hoppers shaded from sunlight and those exposed to low radiation intensities there was good agreement between the observed equilibrium temperatures and those expected on theoretical grounds. This provides evidence of the relative importance of the factors concerned in thermal balance.The relation between body temperature and behaviour is discussed.

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Zusammenfassung Das innere Gleichgewicht der Körpertemperatur von vorzugsweise fünften Larvenstadien der Wüstenheuschrecke wurde unter Freilandbedingungen in Beziehung zu Lufttemperatur, relativer Luftfeuchtigkeit, Strahlungsintensität, Windgeschwindigkeit und Aktivität gemessen.Die verschiedenen Faktoren, die das Temperaturgleichgewicht der Heuschrecken beeinflussen, werden theoretisch behandelt. Die unter bestimmten Kombinationen der Umweltbedingungen zu erwartenden Gleichgewichts-Körpertemperaturen werden aus den theoretischen Werten für die verschiedenen beteiligten Faktoren errechnet und mit den unter entsprechenden Freilandbedingungen beobachteten Werten verglichen.Ohne Sonneneinstrahlung und unter relativ windstillen Bedingungen wurde bei ruhenden Larven des fünften Stadiums eine Gleichgewichts-Temperatur des Körpers gefunden, die bis zu 3,2° höher lag als die Lufttemperatur, wenn diese ca. 25° oder weniger betrug. Dieser Überschuß hatte eine abnehmende Tendenz bei Lufttemperaturen bis zu etwa 31° und über dieser Schwelle waren die Gleichgewichts-Temperaturen des Körpers im allgemeinen niedriger als die entsprechenden Lufttemperaturen. Theoretisch würde zu erwarten sein, daß unter diesen Umweltbedingungen das Temperaturgleichgewicht des Körpers in allen Niveaus annähernd der Lufttemperatur entspräche. Folglich scheint hier ein physiologischer Mechanismus zu bestehen, mit dessen Hilfe die Insekten in Abwesenheit von Sonnenschein und unter den Bedingungen schwacher Konvektion ihre Körperausgleichstemperaturen bei niedrigen Lufttemperaturen erhöhen, bei hohen senken können.Es war nicht möglich, im Freiland nachzuweisen, daß Unterschiede in der relativen Luftfeuchtigkeit irgendeinen signifikanten Einfluß auf die ausgeglichenen Körpertemperaturen in dem untersuchten Bereich (Sättigungsdefizit von 2 bis 27 mm) ausübten. Die erwarteten maximalen Differenzen der Gleichgewichts-Körpertemperaturen lagen in diesem Bereich des Sättigungsdefizits in einer Größenordnung von nur 0,5°.Unter relativ ruhigen Freilandbedingungen zeigten die Heuschrecken im Sonnenschein Körpertemperaturüberschüsse, die bei einer totalen Strahlungsintensität zwischen 0,15 und 1,25 cal/cm²/min annähernd linear anstiegen (von einem Mittel von 2–10° bei fünften Larvenstadien). Die in diesem Strahlungsintensitätsbereich gemessenen Übertemperaturen des Körpers stimmten einigermaßen gut mit Werten überein, die von anderen Untersuchern unter Laboratoriumsverhältnissen festgestellt wurden. Unter 0,40 cal/cm²/min waren die beobachteten Körpertemperaturüberschüsse im allgemeinen höher als theoretisch zu erwarten gewesen wäre. Die Körpertemperatur von Larven des ersten Stadiums nahm rascher zu als die von Larven des fünften, jedoch nur bis zu einem niedrigeren Niveau; auch das stimmte gut mit den theoretischen Vorstellungen und mit der Laborerfahrung überein. Die Einstellreaktion der Heuschrecken zur Sonne ergab beobachtete Unterschiede in der Gleichgewichts-Körpertemperatur bis zu 6° zwischen Larven des fünften Stadiums, die sich in Richtung der Sonnenstrahlen eingestellt hatten, und solchen, die im rechten Winkel zur Sonnenrichtung auf dem Boden standen; die erwarteten Unterschiede waren von der gleichen Größenordnung.Im Sonnenschein variierten die erwarteten Intensitätsproportionen zwischen der Ausgleichstemperatur und der Windgeschwindigkeit zwischen 0,5 und 0,6 mit dem Sättigungsdefizit. Bei Strahlungsintensitäten von etwa 1,10 cal/cm²/min stimmten die beobachteten Körpergleichgewichtstemperaturen engstens mit den erwarteten überein, aber bei geringeren Strahlungsintensitäten von etwa 0,50 cal/cm²/min variierten die Meßwerte mit einer Intensitätsproportion zur Windgeschwindigkeit von etwa 0,35. Darin zeigt sich möglicherweise, daß bei niederen Strahlungswerten die Körperausgleichstemperaturen zu höheren Werten tendieren als zu erwarten war.Das beobachtete Ansteigen der Körperausgleichstemperatur von ungefähr 1° bei dritten Larvenstadien und von 2–3° bei fünften Larvenstadien befindet sich in Übereinstimmung mit dem für entsprechende Umweltbedingungen errechneten.Zwischen Larven extrem entgegengesetzter Färbungstypen konnten keine Unterschiede in den Körperausgleichstemperaturen oder dem Ausmaß der Körpertemperaturänderung nachgewiesen werden.Mit Ausnahme der vor direkter Sonnenbestrahlung geschützten Heuschrecken unter relativ ruhigen Bedingungen und der Heuschrecken, die niederen Strahlungsintensitäten ausgesetzt waren, bestand eine gute allgemeine Übereinstimmung zwischen den beobachteten und den erwarteten Gleichgewichts-Körpertemperaturen. Es wurde deshalb geschlossen, daß die durchgeführten Bestimmungen Beweise für die relative Bedeutung der für den Temperaturhaushalt verantwortlichen Faktoren darstellen. Zur Erzeugung beträchtlicher Überschüsse der Körpertemperatur über die Lufttemperatur hat die Strahlung die größte Bedeutung. Für den Wärmeabfluß nach außen werden die durch Konvektion entstehenden Wärmeverluste, die insgesamt 94% oder mehr betragen, als bei weitem am wichtigsten angesehen.Einige mögliche Beziehungen zwischen Körpertemperatur und Verhalten werden besprochen.