Class Notes (839,096)
Canada (511,185)
Biology (1,140)
BIOL 1902 (382)
Lecture

Natural History Notes.docx Lecture 1-7

23 Pages
196 Views

Department
Biology
Course Code
BIOL 1902
Professor
Michael Runtz

This preview shows pages 1,2,3,4. Sign up to view the full 23 pages of the document.
Description
Lecture 1: Natural History Introduction Natural History • The Enjoyment of nature • Living, breathing, dynamic plants and animals • Is an observational science • Referred to as a Naturalist Terms • Herpetology: the study of amphibians and reptiles • Mammalogy: mammals • Botany: Plants • Entomology: Insects • Diptera: Flies • Lepidopterist: Butterflies • Coleopterist: Beatles • Ornithologist: Birds • Malacologist: Slugs and Snails Staying Alive: Animal Defences Appearances • Camouflage: Concealment o Bark mimic o Snowshoe hares change from brown to white during winter o Seasonal colour change o Birds have stripes on their head to conceal the “head­shape” it becomes a  pattern of dark and light (Disruptive Patterns) o Dead leaf mimic o Live leaf mimic Animal Examples of Camouflage • Grey tree Frog: Bark Mimic • Luna moth: Live leaf mimic. The long tails mimic the movement of the leaves in  the wind • Inch Worm: Twig mimic • Tree Hopper: Thorn Mimic • Spittle Bug: they create foam all around them, same can be said about Tree  Hoppers • Woolly Aphids: they create long hair­like threads to conceal themselves • Giant Swallowtail: In their caterpillar stage, they are bird dropping mimics. Feeds  only on prickly ash When Camouflage fails, the caterpillar reveals its fort  appendage resembling a snake’s tongue. This is called an osmeterium. It also  releases a foul odour • Camouflaged Looper: uses part of their environment as camouflage. This type of  inchworm covers itself with flakes of a flower. Hides itself chemically as well. • Scarlet Lily Beetle: covers themselves in their own feces to conceal themselves • Catisfy Larvae: Incorporates it’s environment to make it part of its casing • Whirligig Beetles: One part is coloured differently (Bicolouration) • Deers: Are Bicolored because the upper body shades the lower part. This reduce  the 3D effect and makes the deer harder to find (Countershding/ Self­ Shadowing concealment) • Polythemus Moth: They Have what is called eyespots to startle predators. The  eyespots make them seem larger than they actually are. Eyespots also act as  distraction patterns, which entice predators to their expendable appendages  instead of their head. Lecture 2: Defenses Continued Tails on Butterflies • Appear as fake antennas to make predators think the head is where the tail is • Ex: Hair Streak Butterflies and Swallowtail Butterflies Autotomy • Detaching a body part • Five lined skink: bright blue detachable tail o The tail hops around making the predator think the tail is the animal Body Armour • Ex: Milipede has an exoskeleton • Snail: the shell is a form of defence • Turtles: o snapping turtles can’t pull there head into the shell o Blanding turtles can move their lower shell o Top shell: carapace o Bottom shell: Plastron o Turtles shell tells the age like rings in a tree trunk Physical Defences can be soft • Tent Caterpillars create a silk tent in a tree for protection • Fall webworm creates a silk tent which has leaves within the tent Soft Hairs • Birds don’t like hairy caterpillars • Some hair can be modified into stiff spines (woolly bear caterpillars) • Porcupine (modified hairs are called quills) • Some hairs have poison • Poisonous hairs Chemical Defences • Poisonous Hairs • Poisonous Spines often found in caterpillars • Warning coloration (Bright Colours) Aposematic • Wasps – brightly colored • Red eft salamander • Skunks have Aposematic coloration o Black an white warning at night o Have little nipples near the butt to exude their spray o Will stomp their feet and sometimes do handstands to warn its predators • Lady Bugs manufacture toxins  • Other animals collect poison from what they eat (Sequester) • Can be released from different parts of the body • Blister beatles exude form legs • Can be released from a stinger o Wasps can sting multiple times o Bumble bees can sting multiple times  o Honey bees can only sting once • Porcupines have an audible warning • Bombardier beetle: A burning cloud of quinone gas; stores the components  separately Mullerian Mimicry • When a group of mostly unrelated animals are all defended and bear similar  appearances it is called Mullerian Mimicry • Ex: Wasps and Bees, Milkweed beetle and bug • Both animals have their own defence Batesian Mimicry • Monarch and Viceroy • Monarch is poisonous, viceroy is not but by looking like a monarch it scares off  predators • Ex: Hover Fly vs. Honey Bee • Some animals have a combination of Mullerian Mimicry and Matesian Mimicry • Batesian Mimic essentials: o Must be more models than mimics o Both appear at the same time of year Behavioural Defences • Toads: Puff up to make themselves look larger • Hog nosed snake: puffs up or plays dead (Thanetosis) • Beetles and Possums also play dead Group Defence • Deer (Safety in Numbers) • Birds o Lowers the odds of being caught • Wasps call in other wasps when they are in danger by sending out airborne  chemicals • Mobbing: A pre­emptive defence o Aggression o Some Birds attack the attacker even if they are smaller to scare the  predator away Lecture 3: Group Defence Continued Group Defence • Body Guards in nature o Ants to Aphids – Body guards o The aphids excrete food in exchange for the ants protection Strange Behavioural Defences • Cotton tail bunny and white deer • The tails advertise awareness  • They raise there tails to shoe they know they are being chased Vigilance • Being aware of potential danger • Scanning environment Adaptations for Vigilance • Deers: Ears are large and can swivel o Magnify the sounds • Beavers: All three sensory organs are in line, allowing them to swim with all  sensory organs out of the water • Tiger Moths: have ears that can detect bat sound waves and can send back a sound  wave to confuse the bat • Lace wings, mantids: Have ears • Snakes: can sense vibrations, have an enhanced power of smell/taste. They taste  the air to see where the danger is present. The split tongue allows the snake to  know which side the danger is on. Scents are analyzed in the Jacobson organ. • Moose: Have a large snout that contains the Jacobson’s organ • Animals often use their tongues to sense danger in the air Visual Vigilance • Central placement on the side of the face allows animals to see more of the world  at once (Rabits and Ducks) • Eyes in the front help you hunt • Eyes near the back top of the head can see danger while they feed (Snipe and  Woodcock) • Eyes near the base of the beak allows animals such as the American bittern to the  front • Nocturnal animals display eye shine, this throws light forward (Tapetum lucidum) • Groups mean more eyes looking for danger Single Species Flocks • Abundant food Mixed species flocks • Scattered food Plant Defences Physical Defences • Any plants with a wooden stem have bark as an armour • Acorns have hard armour Sharp Defences • Spines: Leaves that have been shaped into points • Prickles: Epidermal outgrowths on the stem o New rose buds resemble prickles o Automimicry • Thorns: modified Branches • Trichomes: Plant hairs, some give out a bad liquid that gets insects stuck, some  release chemicals Water Smartweed • No trichomes in water • Out of water the grow trichomes • Inducible defence Structural Defences • Structural elements such as cellulose, hemicellulose and pectin make plant tissues  hard to digest. • Lignin: Gives leaves stiffness, and nuts and cherry pits their hardness • Silica: Found in Horsetails and grass o Housed in Phytoliths • Calcium: Arum plants have calcium oxalate crystals in their leaves o Plant secondary metabolites Chemical Defences • Milkweed: Cardiac glycosides (terpenoid) o Comes through the veins o Taste bitter, do not contain nitrogen  • New Pinecones have resin o Contain terpenoids • Posion Ivy o Contain terpenoids, resin, urusneal • Buttercups Contain Alkoids Chemical Defence that must be kept separate and produced on demand • Black Cherry: Hydrogen cyanide o Inducible • Bracken and roses produce Hydrogen cyanide • Clovers as well Interference with digestive proteins • Make the animal starve • Send out wound hormones to the rest of the plant o Ex: Potato Plant Insect growth hormones • Some plants produce molting hormones called Phytoecdysones which make the  insects grow to fast and die • Balsam fir contains phyojuvenile hormones which makes animals grow to slowly  and stay young so they can’t reproduce • Reproductive hormones mess up an animals reproductive system Chemical Warnings • Mustard gives off an odour • Aposematic colours: when a fruit isn’t ripe and is a different colour it has  terpenoids but loses them when ripe and changes to it’s normal colour Lecture 4: Plants Chemical Defences Continued Alkaloids: Group • Phutyoecdezone • Phytojuvenile Plant Communication • When a plant is under attack it sends out a chemical signal to other parts • Phytohormones travel though the plant, initiating biochemical responses Carpenter Ant Body Guards • Plants pay ants for protection • Extra floral nectars provide food outside of the flower Environmental Stress • Natural Elements Animals In Sub Zero Temperatures • Our bodies are made up of water, in sub zero temperatures water turns into ice  and expands Cold Blooded animals • Ectotherm • Internal body temperature depends on the external body temperature • Ex: Insects Endotherm: Warm Blooded Animals • Control their own body temperature regardless of the outside temperature • Mammals and Birds How animals deal with cold weather • Stay Active • Dress for the weather o Mammals stay warm by growing more hair o Guard hairs grow longer and thicker o Dense under fur traps body heat o Birds have down feathers next to the skin o Birds contour feathers on the outer layer get bulkier Inner Layers • 2 types of fat for Mammals o Subcutaneous fat for insulation (warmth) o Internal Brown fat for burning to generate warmth • Birds inner layers o Subcutaneous fat just for winter for fuel o They burn the fat by shivering o Important means of thermogenesis (Generating their own heat) Colour provides warmth • Black absorbs heat – But not good in the winter when there is wind • White is less likely to release the heat, white hair has hollow spaces that better  help retain heat – Good for winter • Gloger’s Rule: Northern Mammals are paler than their southern counterparts  (Polar Bear vs. Black bear) Shape • Allen’s Rule: Shorter the extremities the better • Bergmann’s rule: Low surface area: Volume Ratio How to stop the loss of body heat from extremities • Counter current heat exchange: Make extremities colder by using less arteries in  the extremities and keeping the warm blood from the extremities • Rete Mirabile is the net of veins and arteries • Tucking Extremities (Bird that stands on One leg) How Animals Breathe • Breathing through their nose preheats the air before entering their lungs and  conserving heat Behavioural Heat Conservation Warmth in Numbers • Huddling to share warmth • Improves Surface area: volume ratio Structures • Birds during the night choose a roost site that offers more warmth, Ex:  Woodpeckers stay inside tree cavities overnight • Muskrat lodge • Beaver Dam o Mud for insulation o Breathing hole because hot air inside melts the snow at the very top • Small animals find warmth under the snow (Sub nivean space)  o Between snow and ground o Between ­1 degree and – 5 degrees • Some animals find shelter in the snow – Ruffed Grouse Sun Aid • Some animals bask in the sun • Thermoregulation • Can be done while sleeping Lowering Body temp • Chickadees lower body temp by 12 degrees • Enter a deep sleep called a torpor • Lowers difference between body temp and outside temp • Begin to shiver to raise temperature in the morning Ectotherms in Sub Zero Temps • Fatal • Ex. Snakes survive by going below the frost line and becoming dormant o Behvioural freeze avoidance o Hibernaculum • Turtles go to the bottom of ponds and lakes  o Breathe through skin o Most Hatchling turtles do this  o Snapping turtles go to where the stream enters the lake for more oxygen  over winter o Baby turtles hatch in the fall, and spend that winter in the dormant stage o Some hatchling Painted turtles stay In the ground and freeze over winter  (Freeze tolerant) o Frogs do this as well • Toads dig beneath the frost line in the soil  • Salamanders also dig below the frost line as well (spotted salamander) • Praying Mantids and other Insects o The adults die but continue the species by laying eggs that will carry on  their gene flow to the next year  o The eggs are sheltered within a cocoon looking structure o Have no water or use a type of natural antifreeze made from Glycerol or  Sorbitol (Cryoprotectants) o Walking Sticks also lay eggs over winter  o Ants protect the walking stick eggs because ants believe they are seeds  and bring them underground • Caterpillars survive winter as larvae (Woolly Bear Caterpillar) o Produce Glycerol (antifreeze) o Lowers the freezing point of water o Antifreeze proteins keep ice crystals from growing o When no ice forms inside the body = supercooling • Mosquitoes o Only female mosquitoes survive the winter o Hibernating insects stop eating in the fall and void their gut of all contents  so that they don’t freeze during the winter • Anglewing Butterflies o Survive as supercooled adults o Find crevices and warmer areas to spend the winter o Empty their gut of all liquids and use the antifreeze • Silk Moths o Survive winter as pupa in a cocoon o Cocoons and pupa cases keep the dormant insect from contacting ice o Come out in spring • Some insects overwinter in special sites o Some insects hide out in Golden Rod stems o Lumps in the stem or leaf where insects overwinter are called a gall o Inside is a golden rod gall fly grub o These grubs survive while being frozen o Cryoprotectants inside the cells that allow the ice tor grow around the cells  instead of within the cells o Ice nuleating sites are between the cells o Called freeze tolerance • Herps: Frogs and Amphibians o Gray tree frogs, wood frogs, spring peepers and the chorus frog stay near  the soil’s surface and freeze o Freeze tolerant  o Same strategy as the golden rod gall fly grub o Has glucose as antifreeze Endotherms  • Cannot freeze but some do go dormant • Raccoons undergo periods of lethargy (being dormant for only a short period of  time) o Usually done in a den or some form of shelter • Porcupine also become lethargic in a den  • Chipmunks undergo longer period of torpor = hibernation o They sleep for a few days then wake up to eat  o Heartbeat and body temperature lower while they are asleep • Bats also undergo a light hibernation o High heart rate and low temperature and are awakened easily Lecture 5: Sub­Zero Temperatures Continued Endotherms • Black Bears (not full hibernators) o Low heart rate but very high body temperature and are easily awoken o In Sub­zero Temperatures Black bears go dormant o Bears must bulk up and eat in preparation for dormancy o Bear nest: evidence of a bear feeding in a tree, looks like a giant bird nest  once the leaves have fallen off the trees o Bears often feed on beechnuts, climb beech trees to get at the nuts o Extremely powerful claws o Still fat In Spring, they graze on dandelions and grass when they arise in  spring o Bears do not urinate or defecate during winter dormancy o The tappen is a rectal plug that keeps the bear from defecating during the  winter True Hibernators • Ground Hog  o Curls up when dormant to create a lower SA:V ratio o Dig below the frost line to hibernator o The largest hibernating animal • Jumping Mice  o Meadow Jumping mice: live in meadows  Are able to live farther north despite their extremely long tail  because they hibernate during winter o Woodland jumping mice: live in woodlands  Don’t go as far north because there are less woodlands further  north o Curl up and dig beneath the frost line  • All true hibernators wake up every month for a couple of hours  Mobility in the winter for winter­active animals Physical Adaptations • Moose: Extremely long legs allow moose to easily move around through the snow o Somewhat large feet • Deer: Have less long legs so are not found as far north o Somewhat large feet • Snowshoes Hares: Large feet , Hind feet are larger than front feet • Caribou: large surface area of feet, o Hollow hoof o Hair grows between for traction  o Legs weigh less • Northern Weasels and Martens o Large hind feet • Birds: Ruffed Grouse o Grow little scales on their feet in the winter for grip and to enlarge the  surface area Behavioral Adaptations • Subnivean Space • White tailed deer: move to a sheltered area with less snow called a yard o With several deers, warmth in numbers o Make trail out to feeding areas o Deers trim the branches and leaves to create a yard (called a browsed line) • Wolves: travel in packs from 7 to 10 animals o Wolves walk in single file in deep snow , one wolf breaks the snow and  the following wolves follow the trail footprint by footprint • Otters: have tiny short legs but big feet o They slide on their bellies o Run then slide • Mink can also slide Migrating • Escape the sub zero temperatures by fleeing to warmer areas • Primarily birds o Geese, and insect eating songbirds o They leave because of food but this also solves the cold temperature  problem o Out of the 100 types of birds who nest here in the summer only about 12­ 15 stay over winter o Travel tremendous distances o Artic Tern: from the arctic to Africa to the Antarctic, 20,000 km round­trip  Fat powers their trip o Semipalmated Sand pipers double their weight in 10 days in order to  prepare for their trip   Hyperphagia: the ability to eat quite a bit at one time  Hyperlipogenesis: converts the fat into energy extremely quickly  Fly both day and night  Red Knot – a sand piper flew the longest round trip ever o Most songbirds travel at night o Stop overs: where birds stop to feed and rest on route o Fly in undulating lines: flap their wings to rise up then glide down, on and  off to conserve energy: Bounding Flight o Why migrate at night?
More Less
Unlock Document

Only pages 1,2,3,4 are available for preview. Some parts have been intentionally blurred.

Unlock Document
You're Reading a Preview

Unlock to view full version

Unlock Document

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit