Cold tolerance of mountain stoneflies (Plecoptera: Nemouridae) from the high Rocky Mountains

Authors

Scott Hotaling, School of Biological Sciences, Washington State University, Pullman, WAFollow
Alisha A. Shah, Division of Biological Sciences, University of Montana, Missoula, MTFollow
Michael E. Dillon, Department of Zoology and Physiology and Program in Ecology, University of Wyoming, Laramie, WYFollow
J. Joseph Giersch, Northern Rocky Mountain Science Center, U.S. Geological Survey, West Glacier, MTFollow
Lusha M. Tronstad, Wyoming Natural Diversity Database, University of Wyoming, Laramie, WYFollow
Debra S. Finn, Department of Biology, Missouri State University, Springfield, MOFollow
H. Arthur Woods, Division of Biological Sciences, University of Montana, Missoula, MTFollow
Joanna L. Kelley, School of Biological Sciences, Washington State University, Pullman, WAFollow

Abstract

How aquatic insects cope with cold temperatures is poorly understood. This is particularly true for high-elevation species, which often experience a seasonal risk of freezing. In the Rocky Mountains, nemourid stoneflies (Plecoptera: Nemouridae) are a major component of mountain stream biodiversity and are typically found in streams fed by glaciers and snowfields, which are rapidly receding due to climate change. Predicting the effects of climate change on mountain stoneflies is difficult because their thermal physiology is largely unknown. We investigated cold tolerance of several alpine stoneflies (Lednia tumana, Lednia tetonica, and Zapada spp.) from the Rocky Mountains, USA. We measured the supercooling point (SCP) and tolerance to ice enclosure of late-instar nymphs collected from a range of thermal regimes. SCPs varied among species and populations, with the lowest SCP measured for nymphs from an alpine pond, which was much more likely to freeze solid in winter than flowing streams. We also show that L. tumana cannot survive being enclosed in ice, even for short periods of time (<3 h) at relatively mild temperatures (−0.5 °C). Our results indicate that high-elevation stoneflies at greater risk of freezing may have correspondingly lower SCPs, and despite their common association with glacial meltwater, these stoneflies appear to be living near their lower thermal limits.


No se comprende bien sobre cómo los insectos acuáticos pueden sobrellevar las temperaturas muy bajas. Esto es particularmente cierto para especies que habitan en elevaciones muy altas y que con frecuencia experimentan un riesgo de congelamiento estacional. En las montañas rocosas, las moscas de la roca (Plecóptera: Nemouridae), son un componente importante de la biodiversidad de los arroyos de montaña y se encuentran típicamente en arroyos alimentados por glaciares y campos de nieve que, debido al cambio climático, están retrocediendo rápidamente. El predecir los efectos del cambio climático en esta especie de plecópteros es difícil puesto que su fisiología térmica es en gran parte desconocida. Hemos investigado la tolerancia al frío de varias moscas de roca alpinas (Lednia tumana, Lednia tetonica, and Zapada spp.) de las montañas rocosas de los Estados Unidos. Hemos medido un punto de sobreenfriamiento y la tolerancia al hielo en confinamiento de ninfas en estadio tardío colectadas de un rango de regimens térmicos. Los puntos de sobreenfrimiento variaron entre las especies y las poblaciones, las más bajas en los puntos de sobreenfrimiento fueron las ninfas de un estanque alpino, que era más susceptible a congelarse en el invierno que los arroyos de agua corriente. También encontramos que L. tumana no puede sobrevivir estando encerrada en hielo, aún en pequeños periodos de tiempo (<3 h) en temperaturas relativamente moderadas (−0.5 °C). Nuestros resultados indicant que las moscas de roca en elevaciones prominentes con mayor riesgo de congelamiento pueden tener correspondientemente un bajo punto de sobreenfrimiento, y a pesar de su asociación común con el agua de deshielo glacial, estas moscas parecen habitar cerca de sus límites bajos térmicos.

Recommended Citation

Hotaling, Scott; Shah, Alisha A.; Dillon, Michael E.; Giersch, J. Joseph; Tronstad, Lusha M.; Finn, Debra S.; Woods, H. Arthur; and Kelley, Joanna L. (2021) "Cold tolerance of mountain stoneflies (Plecoptera: Nemouridae) from the high Rocky Mountains," Western North American Naturalist: Vol. 81: No. 1, Article 5.
Available at: https://scholarsarchive.byu.edu/wnan/vol81/iss1/5