Impact of intraspecific brood parasitism on reproductive success of barn swallow females

Vnitrodruhový hnízdní parazitismus je jednou z alternativních reprodukčních strategií ptáků, při které parazitická samice snese svá vejce do hnízda jiné samice stejného druhu, čímž si může zvyšovat svůj reprodukční úspěch a zároveň se vyhne veškerým nárokům na rodičovskou péči. V této práci jsem využila data z dlouhodobého sledování populace vlaštovky obecné, Hirundo rustica, sociálně monogamního druhu pěvce, na Třeboňsku. Pomocí výsledků genetických analýz jsem určila, které samice se rozmnožovaly paraziticky či kvaziparaziticky, a které naopak snášely vejce pouze do své snůšky. Ve své práci jsem také sledovala průběh rozmnožování parazitujících a neparazitujících samic, konkrétně načasování snášení parazitických vajec. Dále jsem porovnala několik kvalitativních charakteristik u parazitujících a neparazitujících samic a zjišťovala vliv parazitismu na reprodukční úspěch samic. Výsledky naznačují, že samičí parazitismus je v populacích vlaštovky obecné poměrně častým jevem, ovšem kvalita samic není rozhodující pro to, zda se samice stane parazitickou či nikoli. Zjistila jsem však, že parazitické samice měly vyšší reprodukční úspěch než samice neparazitické. Zároveň jsem popsala několik způsobů načasování snesení parazitického vejce do snůšky hostitele. Klíčová slova: Vlaštovka obecná, vnitrodruhový...Intraspecific nest parasitism is one of the alternative reproductive strategies of birds, in which a parasitic female lays her eggs in the nest of another female of the same species, thereby increasing her reproductive success while avoiding any demands on parental care. In this paper, I used data from long-term monitoring of a population of the barn swallow, Hirundo rustica, in the Třeboň region. Using genetic analysis, I determined all parasitic and non-parasitic females that occurred in this socially monogamous species in the studied populations with regard to the difference between classical parasitism and quasi-parasitism. In my thesis, I also described the egg-laying timing of parasitic females in context of host egg-laying, compared qualitative characteristics of individual parasitic and non-parasitic females, and investigated the effect of parasitism on female reproductive success. The results suggest that female parasitism is a relatively common phenomenon in swallow populations and that the occurrence of parasitism cannot be predicted by the quality of females. However, I found a positive relationship between parasitism and female reproductive success. Finally, several ways of timing of parasitism have been observed. Key words Barn swallow, conspecific brood parasitism, hypotheses,...Department of ZoologyKatedra zoologieFaculty of SciencePřírodovědecká fakult

The Phenomenon of Parasitism as a Didactic Topic

Katedra biologie a environmentálních studiíFaculty of EducationPedagogická fakult

Extra-pair fertilizations and the opportunity for sexual selection in Barn swallows

Obecně se předpokládá, že za vznik druhotných pohlavních znaků je zodpovědný pohlavní výběr. Jeho síla bývá připisována varianci v reprodukčním úspěchu mezi jedinci. Tato variance se odvíjí především od počtu sexuálních partnerů a počtu zplozených potomků. Jak samci, tak samice mohou zvýšit svůj reprodukční úspěch alternativními reprodukčními strategiemi - mimopárovými kopulacemi a vnitrodruhovým hnízdním parazitismem. V této práci jsem testovala vztah mezi samčí ornamentací a úspěchem v mimopárových a vnitropárových kopulacích a celkovým reprodukčním úspěchem samců u vlaštovky obecné (Hirundo rustica), sociálně monogamního druhu s vysokou mírou mimopárových paternit. Výsledky naznačují, že samci s barevnější hrdelní skvrnou mají vyšší reprodukční úspěch. Barevnější samci měli méně často mimopárové mládě ve svém vlastním hnízdě. Délka ocasu nesouvisela ani s vnitropárovou, ani s mimopárovou paternitou, ačkoliv předešlé studie dokumentují pozitivní vztah mezi tímto ornamentem a samčím reprodukčním úspěchem. Naše výsledky potvrzují, že mimopárové paternity značně přispívají k variabilitě v reprodukčním úspěchu samců vlaštovky obecné. Vnitropárová paternita se zdá být důležitějším zdrojem této variance ve srovnání s mimopárovými fertilizacemi. Klíčová slova: mimopárové paternity, pohlavní výběr,...Generally it is assumed, that sexual selection drives the evolution of elaborate traits. The strength of sexual selection has traditionally been attributed to varinace in reproductive success among individuals. This variance is mainly caused by the number of mating partners and the number of sired offspring. Both males and females can increase their reproductive success by alternative reproductive strategies - extrapair copulations and intraspecific brood parasitism. In our study we tested the relationship between male ornamentation and success in extra-pair and within-pair paternity and the total male reproductive success in barn swallow (Hirundo rustica), a socially monogamous species with high levels of extrapair paternity. The results suggest more colourful throat to indicate male reproductive success. Dark rusty males were less often cuckolded and they have higher total fertilization success than drab ones. Tail length did not affect neither within- nor extra-pair fertilization success, however, previous studies have concluded that reproductive success of male barn swallows is positively related to the tail ornaments. Our results confirm that extra-pair paternity considerably increase variance in reproductive success among barn swallow males. We show that within-pair success may increase the...Department of ZoologyKatedra zoologieFaculty of SciencePřírodovědecká fakult

Evolution of immune response driven by increasing pathogen virulence

Koevoluce označuje společný evoluční vývoj dvou či více druhů organismů. Jako koevoluce je chápán i vztah hostitel-parazit, kdy se parazit stává hnacím motorem evoluce hostitele. Ve snaze minimalizovat negativní efekt parazitismu si hostitelé vytvářejí různé ochranné mechanismy, které je buď chrání před infekcí, nebo snižují její dopad. Tento text je napsán s cílem seznámit čtenáře s interakcí hostitel-parazit v reakci na stále se přizpůsobujícího parazita. U dvou konkrétních patogenů (viru myxomatózy a Mycoplasmy gallisepticum) je popsán vývoj virulence a určitý druh manipulace s hostitelovou imunitní odpovědí. Myxomatóza se vyznačuje horizontálním přenosem, který je spojen s vyšší virulencí. Ovšem po mnoha letech koevoluce s králíkem divokým (Oryctolagus cuniculus) došlo na třech lokalitách ke stabilizaci různých, ale vždy snížených hodnot. Druhý systém představuje poměrně mladou koevoluci mykoplasmy a hýla mexický (Haemorhous mexicanus), která nabízí možnost sledovat vývoj nově vznikajících obranných mechanismů vůči parazitovi.Coevolution is relationship between two or more species reciprocally affect each other's evolution. Coevolution is also known as host-parasite interaction where parasite becomes the driving force of host evolution. In an effort to escape the parasite, hosts create different mechanisms that protect themself from infection or minimize its impact. This text is written to acquaint the reader with the host-parasite interaction in response to improving parasite. In systems with myxoma virus and Mycoplasma gallisepticum are described changes of virulence and manipulation with host immune response. Myxomatosis should be known for its increasing virulence because of horizontal transmission. But after many years coevolution between European rabbit (Oryctolagus cuniculus) settled on low value in three different places. Second system represents young evolution between mycoplasma and house finch (Haemorhous mexicanus) which offer opportunity to watch new beggining of defense mechanism against parasite.Katedra zoologieDepartment of ZoologyFaculty of SciencePřírodovědecká fakult

Mezidruhový hnízdní parazitizmus u potápivých kachen, poláka velkého Aythya ferina a poláka chocholačky Aythya fuligula a jeho vliv na reprodukční schopnosti

Tato disertační je tvořena třemi publikacemi a jedním manuskriptem, které se zabývají studiem mezidruhového hnízdního parazitismu (dále jen MHP) u vybraných druhů čeledi kachnovitých (Anatidea). První část práce popisuje míru výskytu MHP v lokalitě CHKO Třeboňsko v letech 1999 až 2008 u třech zástupců tribu potápivých (Aythyini): poláka velkého (Aythya ferina), poláka chocholačky (Aythya fuligula) a zrzohlávky rudozobé (Netta rufina) a dvou zástupců tribu plovavých (Anatini): kachny divoké (Anas platyrhynchos) a kopřivky obecné (Anas strepera). V těchto letech byl MHP zjištěn u 6,6 % sledovaných hnízd, přičemž nejčastěji paraziticky snášeli zrzohlávka rudozobá a polák velký. Výsledky naší studie byly porovnány s mírou MHP z let 1975 až 1980 zaznamenaných v nedaleké lokalitě Blatná, kdy v tomto období byl MHP zjištěn u 13,9 % hnízd. Tento rozdíl v míře MHP odráží pokles ve velikostech hnízdních populací sledovaných druhů, který mezi sledovanými lety nastal. Ve druhé části práce je porovnávána velikost paraziticky snesených vajec s velikostí vajec snesených neparaziticky u poláka velkého, poláka chocholačky a zrzohlávky rudozobé. U všech sledovaných druhů byl zaznamenán signifikantní rozdíl ve velikosti parazitických a neparazitických vajec. U poláka velkého byla parazitická vejce delší a u poláka...This PhD thesis is connecting three publications and one manuscript and focuses on the study of interspecific nest parasitism among particular duck species of family Anatidae. The first part describes the occurrence of interspecific nest parasitism, in the study area of Trebon between years 1999 and 2008 in three diving duck species (Aythini): the Common pochard (Aythya ferina), the Tufted duck (Aythya fuligula) and the Red-crested Pochard (Netta rufina) and two dabbling duck species the Gadwall (Anas strepera and the mallard (Anas platyrhynchos). The most of parasitic eggs was laid by Red-creasted Pochard and Common Pochard. In this period, inter-specific nest parasitism was recorded in 6.6% of nests. The values were compared with the results of studies in the same species between 1975 and 1980. when inter-specific nest parasitism was in 13.9% of nests. The difference in rate of nest parasitism is caused as a result of a decline in breeding populations of the studied species. In the second analysis, we investigate whether parasitically laid eggs are of different size than non-parasitic eggs in three diving duck species; the Common Pochards, the Tufted Ducks and the Red-Crested Pochards. Parasitic eggs of the Common Pochard were significantly longer than non-parasitic eggs of the same species and...Department of ZoologyKatedra zoologieFaculty of SciencePřírodovědecká fakult

Brood parasitism in Common Pochard - a proteomic analysis

Vnitrodruhový hnízdní parazitismus (VHP) je situace, kdy samice (parazit) klade vejce do hnízda jiné samice (hostitele) stejného druhu. Hnízdo poté opouští a neposkytuje následnou rodičovskou péči, tj. inkubaci a péči o mláďata. Rozeznat parazitické vejce nebo mládě od hostitelského je obtížné, jelikož morfologické rozdíly nejsou příliš zřetelné. VHP byl zaznamenán u více než 234 druhů ptáků a jeho frekvence se liší jak mezi druhy, tak mezi populacemi jednoho druhu. Hlavním cílem mé diplomové práce bylo popsat míru parazitismu u dvou studovaných populací poláka velkého (Aythya ferina). Terénní práce probíhaly v průběhu let 2004-2006 v Biosférické rezervaci Třeboňsko a v letech 2008-2010 v CHKO Poodří. Odhalila jsme relativně vysokou míru VHP, která na Třeboňsku odpovídala 72 % (41) hnízd a 32 % (165) vajec a v CHKO Poodří 93 % (39) hnízd a 37 % (153) vajec. Na Třeboňsku byl celkový průměrný počet vajec ve snůšce zhruba 9 a průměrná velikost snůšky bez parazitických vajec byla zhruba 6. V Poodří byla průměrná velikost snůšky 10, bez parazitických vajec 6. Průměrný počet parazitických vajec v hnízdě byl tedy 3 resp. 4. Dále bylo prokázáno, že parazitické snůšky jsou větší než snůšky, které parazitované nebyly. V CHKO Poodří klesal počet hostitelských vajec ve snůšce v závislosti na počtu...Conspecific brood parasitism (CBP) is a situation, when female (a parasite) lays egg or eggs in a nest of other conspecific female (a host). Then she leaves the nest and doesn't provide any subsequent parental care, such incubation and care for young. To distinguish between parasitic and host egg or young could be difficult, because there are not obvious morphological differences. CBP was documented in more than 234 species and its frequency is different between species, but also between population of the same species. The main aim of my master thesis was to describe the degree of parasitism in two population of Common Pochard (Aythya ferina). The field work was carried out from 2004-2006 in Třeboň Biosphere Reserve and form 2008-2010 in Poodří Landscape Protected Area. We found that the degree of CBP is relatively high. In Třeboň was found 72 % (41) of parasitized nests and 32 % (165) of parasitic eggs and in Poodří 93 % (39) of parasitized nests and 37 % (153) of parasitic eggs. The mean number of eggs per clutch was around 9 and mean number of host eggs per clutch was 6 in Třeboň. The mean number of eggs per clutch in Poodří was about 10, and the mean number of host eggs was also about 6. The mean number of parasitic eggs per clutch was 3 resp. 4. It was also found, that parasitized nests are...Katedra ekologieDepartment of EcologyPřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Parental care in birds (Aves)

Katedra biologie a environmentálních studiíFaculty of EducationPedagogická fakult

The role of partial incubation in birds

U mnoha druhů ptáků bylo pozorováno, že samice inkubují svojí snůšku ještě před jejím dokončením. Tomuto typu chování, jenž probíhá pouze několik hodin denně, se říká částečná inkubace. Ptačí vejce, jsou od doby snesení až po zahájení plné inkubace vystavena mnoha nepříznivým vlivům, jež snižují životaschopnost embryí a přežití snůšky. Proto někteří ptáci využívají jako ochranu před těmito negativními vlivy právě částečnou inkubaci. Mezi pravděpodobné funkce částečné inkubace patří ochrana před predací, vnitrodruhovým nebo mezidruhovým hnízdním parazitismem, ochrana snůšky před mikrobiální infekcí či aktivace proteinů nacházejících se ve vaječném bílku a žloutku, z nichž některé mají antimikrobiální vlastnosti. Tato bakalářská práce na základě dostupné literatury shrnuje poznatky o částečné inkubaci, její incidenci a funkci u ptáků. Také poukazuje na to, jak je možné, že u některých ptáků, jež vykazují částečnou inkubaci, se ptačí mláďata nelíhnou asynchronně, ale synchronně. Ze shrnutí dostupných prací vyplývá, že přes prokázané významné funkce částečné inkubace u ptáků je toto chování studováno stále velmi okrajově a zřetel by měl být kladen především na komparativní observační studie částečné inkubace u druhů obývající různé klimatické pásy, ale také na mechanismy, jež probíhají uvnitř vejce na...It was documented that many species of birds incubate their clutch before the clutch completion. This behaviour called partial or intermittent incubation usually takes only few hours per day. Eggs in clutch are from the time of laying until the time of full incubation exposed to many negative environmental factors and disturbances. These factors may reduce the viability of the embryo and brood survival. It is therefore predicted that birds use partial incubation as a protection against these negative factors. Most probable functions of partial incubation are a protection against clutch predation, intraspecific and interspecific brood parasitism, and antimicrobial actions linked with reduction of potentially harmful microorganisms on the eggshells and/or activation of proteins with antimicrobial potential in egg's yolk and albumen. This bachelor thesis summarizes overall knowledge of partial incubation, with special emphasis on its incidence and functions in birds. Moreover, this thesis reviews the problematics of synchronous and asynchronous hatching of partially incubated clutches. Although, based on literature review, partial incubation has strong impact on overall reproduction success in birds, study of this incubation behaviour is still neglected and more attention should be paid on comparative...Department of ZoologyKatedra zoologiePřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Food and host specialization in Aculeata (Hymenoptera)

Žahadloví blanokřídlí (Aculeata) je skupina hmyzu, jejíž zástupci se mezi sebou výrazně odlišují ve využívání zdrojů potřebných pro své přežití a rozmnožování. Do této skupiny patří býložravci živící se částmi rostlin, masožravci lovící jiné druhy hmyzu a všežravci. V žahadlových blanokřídlých se však vyskytují i druhy parazitické, jako například kleptoparazité, hnízdní parazité nebo parazitoidi. Jednotlivé skupiny žahadlových blanokřídlých jsou na získávání zdrojů adaptovány, takové adaptace se vyskytují u dospělých i nedospělých stádií. Adaptacemi na zdroje může být uzpůsobení ústního ústrojí na lov kořisti nebo sběr nektaru, sběrné košíčky a specializované chloupky pro sběr pylu a oleje, nebo žihadlo k paralyzování hostitele nebo pro vlastní obranu. Žahadloví blanokřídlí se mezi sebou liší v míře, v jaké jsou na potravu a hostitele specializovaní. U žahadlových nacházíme jak druhy úzce specializované, tak druhy generalizované. V této bakalářské práci jsou shrnuté dosud známé poznatky o specializaci žahadlových blanokřídlých na potravu a hostitele.Aculeata is a group of insects, its representatives vary significantly in the use of resources which are necessary for its survival and reproduction. Herbivores which live on parts of plants, carnivores which hunt other insects and omnivores are included in this group. There are also parasitic species such as cleptoparazites, brood parasites or parasitoids classified in Aculeata. Particular groups of Aculeata are adapted to resourcing, these adaptations exist in adult and immature stages simultaneously. Adaptation to the kind of source can lead to adjustment of mouthpart for easier prey hunting or nectar collecting, corbicula and special hair intended for collecting pollen or oils, a sting used for incapacitate the host or a sting for defense. Aculeata varies to such an extent how they are specialized in food and the host. Aculeata incorporates closely specialized species together with generalized species. The known information about the specialization Aculeata on food and host is summarized in this thesis.Katedra zoologieDepartment of ZoologyPřírodovědecká fakultaFaculty of Scienc

Adaptáció, koevolúció és stabilitás a gazda-költésparazita kapcsolatokban = Adaptation, coevolution and stability in host-brood parasite relationships

A madarak költésparazitizmusa a gazdafaj és a költésparazita közötti koevolúció példái. A közismert kakukk (Cuculus canorus) Magyarországon szokatlanul nagymértékben (41-68%) parazitálja a nádirigót (Acrocephalus arundinaceus), lecsökkentve annak reprodukciós sikerét. A jelen OTKA pályázatban a két faj koevolúciós adaptációit kutattuk, így pl. a gazda tojásdiszkriminációs viselkedését (tojáseltemetés, tojáskidobás és fészekelhagyás). Kimutattuk, hogy a nádirigó fejlett tojásfelismeréssel rendelkezik, s a tojások alapszíne és nem a foltozottság játszik elsődleges szerepet az idegen tojások felsimerésében. Ugyancsak kimutattuk és egy modellel érzékeltettük, hogy a gazdák felismerik saját tojásaikat és memória-sablonnal rendelkeznek róla, s ennek szűk tartományában fogadnak el mimikris kakukktojásokat. A fészekaljon belüli tojások foltozottságnak viszont együttesen van szerepe, azok kis változatossága elősegíti az idegen tojás felismerését, míg azok nagy változatossága gyengíti. Többszörös parazitizmusban a nádirigók kisebb mértékben tudják elutasítani a kakukktojásokat, s így nagyobb lesz a költésparazita reprodukciós sikere. Többek között vizsgáltuk még a kakukkfióka kihordási ösztönének az okát, azaz a tojásból kikelő fióka minden tojást és fiókát kidob a fészekből 3 napon belül. Kísérleteink szerint ennek oka, hogy jobban ki tudja sajátítani a forrásokat ha egyedül van a fészekben, s a gazdákat nagyobb méretű táplálék gyűjtésére ösztönzi. | Cases of avian brood parasitism are examples for coevolution between hosts and brood parasites. In Hungary, the well-known common cuckoos (Cuculus canorus) parasitize great reed warblers (Acrocephalus arundinaceus) at an unusually high rate (41-68%), reducing their reproductive success. We studied coevolutionary adaptations between hosts and brood parasites within the framework of the present OTKA grant, e.g. egg discrimination ability of hosts (egg burial, egg ejection and nest desertion). We showed the well-developed egg discrimination ability of great reed warblers, and the importance of background colour of eggs in respect to spottedness in egg recognition. We also revealed and showed by a model that hosts know their own eggs and have a memory-template of these eggs. They accept mimetic cuckoo eggs if their characteristics fall below the acceptance threshold. We showed that intraclucth variation of eggshell spottedness facilitates foreign egg recognition if intraclucth variation is low, but it was found an opposite effect if it was high. In multiple parasitism hosts showed high tolerance toward cuckoo eggs, resulted in a higher fledging success of the brood parasite. We also revealed that the cuckoo chicks grow up alone in host nests to utilize parental provisioning ability of hosts better than in mixed broods of hosts and cuckoos