Dynamics of multiple sexual signals in relation to climatic conditions

Question: Can trait-specific phenotypic plasticity in response to annual environmental variation lead to changes in the strength of sexual selection through the relative expression of sexual ornaments at the population level? Data description: We recorded breeding dates and the sizes of white forehead and wing patches of male collared flycatchers (Ficedula albicollis) from 1998 to 2005 in a nestboxbreeding population in the Pilis Mountains, Hungary. As environmental predictors, we used the North Atlantic Oscillation (NAO) index and local weather data, classified as direct or indirect effects relative to the moult of the given ornament. Search method: First, we used general linear mixed models to assess environmental effects on the within-individual changes and absolute yearly sizes of forehead and wing patches. We then used similar models to determine whether the relative sizes of the two plumage traits at the population level varied among years. Finally, we used multiple regressions to establish if the relative yearly expression of an ornament affected standardized sexual selection gradients on this ornament in the given year. Conclusions: Within-individual changes in forehead and wing patch size were predicted by the climate of their moulting season (winter and summer, respectively). There was also an indirect effect of previous winter climate on changes in wing patch size. Environmental effects on the absolute expression of ornaments at the population level followed the within-individual patterns. The relative population-level expression of forehead and wing patches fluctuated significantly among years. Sexual selection on a given ornament increased with its relative expression in that year

Changing climatic sensitivity and effects of drought frequency on the radial growth of Fagus sylvatica at the xeric frontiers of Central Europe

The influence of climate on the vitality and growth of European beech (Fagus sylvatica L.) has become a focus of forest research over the last decade. Beech locally reaches its continental xeric limit in Hungary within its European distribution area, giving a unique opportunity to study the climatic sensitivity of the species, based on tree-ring analysis. A comparison of four geographically and climatically different sites is presented from Hungary, combining data collected on stand level with systematic forest inventory plots. Tree-ring width chronologies covering the past 90–100 years of the lifetime of mature and middle-aged trees and different climatic variables were used to evaluate the growth-climate relationships and recent growth trends of the selected beech stands by multivariate regression analysis. Strong relationships were found between annual radial growth and (mainly water availability related) meteorological variables of the vegetation season, exceeding previous results from elsewhere in Europe. A clear spatiotemporal variability of the growth sensitivity was also revealed, following a (climatic) gradient from the northern to the southwestern parts of the country. In the northern sites, climatic sensitivity was found to be more fluctuating, while southwestern sites facing more continuous effects of changing climatic conditions seem to show weakening correlation over time. Trends of relative basal area increments and climatic sensitivity of growth over the past decades may be due to unfavorable climatic changes, though extreme and recurrent drought events superimposed on the long-term trends seem to have a decisive impact on growth patterns and associated resilience of beech

Roll with the fear: environment and state dependence of pill bug (Armadillidium vulgare) personalities

Most studies on animal personality evaluate individual mean behaviour to describe individual behavioural strategy, while often neglecting behavioural variability on the within-individual level. However, within-individual behavioural plasticity (variation induced by environment) and within-individual residual variation (regulatory behavioural precision) are recognized as biologically valid components of individual behaviour, but the evolutionary ecology of these components is still less understood. Here, we tested whether behaviour of common pill bugs (Armadillidium vulgare) differs on the among- and within-individual level and whether it is affected by various individual specific state-related traits (sex, size and Wolbachia infection). To this aim, we assayed risk-taking in familiar vs. unfamiliar environments 30 times along 38 days and applied double modelling statistical technique to handle the complex hierarchical structure for both individual-specific trait means and variances. We found that there are significant among-individual differences not only in mean risk-taking behaviour but also in environment- and time-induced behavioural plasticity and residual variation. Wolbachia-infected individuals took less risk than healthy conspecifics; in addition, individuals became more risk-averse with time. Residual variation decreased with time, and individuals expressed higher residual variation in the unfamiliar environment. Further, sensitization was stronger in females and in larger individuals in general. Our results suggest that among-individual variation, behavioural plasticity and residual variation are all (i) biologically relevant components of an individual’s behavioural strategy and (ii) responsive to changes in environment or labile state variables. We propose pill bugs as promising models for personality research due to the relative ease of getting repeated behavioural measurements

Fapusztulás és gyorsuló növekedés kocsánytalan tölgyeseinkben

Hazánkban a klímaváltozással együtt járó aszályok évtizedek óta fapusztulásokat okoznak kocsánytalan tölgyesekben is. Másfelől több hazai publikáció született e fafaj növekedésének gyorsulásról, de lassulásáról is. Vizsgáltuk, hogy van-e növekedésgyorsulás a száraz klímájú kocsánytalan tölgyes termőhelyeken, ahol évtizedek óta számottevő a kigyérülés a középkorú és az idősebb állományokban. Eredményeink szerint száraz tájainkon is egyértelműen gyorsult a fiatal kocsánytalan tölgyesek magassági növekedése. Az évtizedek óta időszakonként fellépő fapusztulás, valamint ezzel szemben a magassági-növekedés gyorsulása mégsem ellentmondásos. A fentiekből nem következik, hogy a többlet növekedés a jövőben is jellemző lesz, mert a klíma előrejelző modellek szerint az aszálygyakoriság növekvő tendenciát fog mutatni

Egy összetett szignalizációs mechanizmus: a madárének lokális, regionális és evolúciós mintázatai = Bird song as a multiple functioning sexual signal: patterns on individual, population and regional levels

Tervezett vizsgálataink célja egy komplex, ivarilag szelekctált szignál, a madárének funkcionális kapcsolatrendszereinek felderítése volt. Különböző szinteken, egyedektől a poulációs szinten keresztül a fajok közötti kapcsolatokig vizsgáltuk a szignál információ tartalmát és annak szerepét az ivari kiválasztódás és a természetes szelekció folyamatában. Terepi vizsgálataink bizonyították, hogy az ének különböző paraméterei az egyedi minőség más és más komponensét (parazitáltság, kor, stressz-tolerancia, személyiség) jelzik. Kimutattuk továbbá az ének szerepét a hím-hím versengésben valamint a hölgyválasz mechanizmusában. Populációs szintű vizsgálatainkban szimpatrikusan és allopatrikusan élő légykapók énekszegregációját elemeztuk az együttélés időskáláját is figyelembe véve. Modern komparatív analízisekkel interspecifikus kapcsolatot tártunk fel az ének összetettsége és az agyméret közötti, míg heterospecifikus vokális mimikri evolúcióját is vizsgáltuk. A kutatás során egy általunk először alkalmazott repertoárméret-becslő módszer fejlesztését is folytattuk egy nemzetközi kooperáció keretén belül. Eredményeinket nemzetközileg elismert folyoíratokban publikáltiuk. | The aim of the planned research was to investigate the functional relationships of a complex, sexually selected trait, namely bird song. We studied the information content of the signal, and its roles in sexual and natural selection by focusing on three organizational levels, such as individuals, populations and species. Our field research with the collared flycatcher (Ficedula albicollis) proved that different characteristics of the song signal different aspects of male quality (parasite load, age, stress-tolerance and personality). We also found that the song plays role in male-male competition and female choice. Comparisons of sympatric and allopatric populations of flycatchers in Europe revealed evidence for the segregation of song depending on the duration of the evolutionary contact. By using modern comparative methods, we failed to demonstrate an interspecific relationship between bird song and speciation, but discovered that the complexity of songs is evolutionary related to brain dimorphism between sexes. We also demonstrated some evolutionary patterns in association with heterospecific vocal mimicry. During this research, we developed a new method for estimating repertoire size. Our results have been published in the leading journals of the field

Döntési mechanizmusok a madarak viselkedésökológiájában: anyai eredetű biomolekulák környezetfüggő átvitele a petesejtbe = Decision marking in behaviour ecology of birds: maternal preference

Az öröklött tulajdonságok mellett az utódok rátermettségét a korai környezeti (anyai) hatások jelentősen módosíthatják. Madaraknál vizsgáltuk, hogy a tojó által a tojásba juttatott anyagok (ivari hormonok, vitaminok, karotinoidok, immunanyagok) hogyan segítik a fiókák fejlődését ill. az anyagok allokációs mintázatát milyen (proximális és ultimális) változók magyarázhatják. Megállapítottuk, hogy az örvös légykapónál a tojásméretet a környezeti tényezők és a tojó minősége, a tojás IgG-szintjét a tojó minősége prediktálta. A karotinoidok, az E- és A-vitamin, valamint a biliverdin (tojáshéj pigment) deponálása a tojó párjának korától függött. Kompenzációs mechanizmusra utal, hogy a tapasztalatlan fiatal hímek fészekaljaiban a tojók növelték a tesztoszteront és az antioxidánsokat. Kísérletesen bizonyítottuk, hogy a tesztoszteron depozíciójára hat, a karotinoidok és az IgG depozíciójára viszont nem hat a szociális környezet változása. Az örvös légykapó tojások biopsziás vizsgálataiból és japánfürj tojások hormonkoncentrációjának kísérletes megemeléséből arra következtethetünk, hogy a tojásokban lévő androgének (T, A4, DHT) rövid távon eltérően hatnak az utódok rátermettségére. A kék cinegéknél pozitív kapcsolatot találtunk a hímek egy ivari szignálja (fejtető UV visszaverése) és a tojások becsült karotinoidmennyisége között. Végül a széncinege többszörös ivari szignalizációját elemezve rámutattunk a szignalizáció és az anyai hatások környezetfüggőségére. | In addition to genetic effects, the fitness of offspring is considerably modified by early environmental (maternal) effects. We examined how egg constituents deposited by the female (sexual hormones, vitamins, carotenoids, immune mediators) help offspring development and what proximate and ultimate factors may explain the allocation pattern of these substances. In the collared flycatcher we found that egg size was predicted by environmental factors and female quality, while IgG level by the quality of the female. The deposition of carotenoids, biliverdin, vitamins A and E depended on the characteristics of the female's mate. Consistent with a compensation mechanism, females increased the concentration of egg testosterone and antioxidants in clutches laid for inexperienced young males. We experimentally demonstrated that changing social environment modifies the deposition of testosterone but not that of carotene metabolites and IgG. By conducting biopsy studies of collared flycatcher eggs and experimentally elevating sex steroid levels in Japanese quail eggs, we found that different androgens in the egg (T, A4, DHT) have different short term effects on offspring fitness. In blue tits, we found a positive relationship between a sexual signal of males (crown UV reflectance) and the estimated carotenoid levels of eggs. Finally, analyses of multiple sexual signals in great tits indicated the environment-dependence of signalization and maternal effects