Ecologie comportamentală și evolutivă

Editat de
Peter Schausberger

Universitatea din Viena, Austria

Revizuite de
Spencer T. Behmer

Texas A&M University, Statele Unite

Konrad Fiedler

Universitatea din Viena, Austria

Kleber Del-Claro

Universitatea Federală din Uberlandia, Brazilia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

dieta

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 School of BioSciences, Facultatea de Științe, Universitatea din Melbourne, Parkville, VIC, Australia
  • 2 Departamentul de Biologie Organismică și Evolutivă, Universitatea Harvard, Cambridge, MA, SUA

Introducere

„Cadrul geometric” (Simpson și Raubenheimer, 2012) oferă o abordare teoretică convingătoare pentru înțelegerea strategiilor de hrănire, prin presupunerea că animalele au ținte de aport pentru toți nutrienții relevanți și, prin urmare, prezic reglarea simultană a aportului de nutrienți pentru a îndeplini anumite rapoarte țintă (de ex., proporții relative de proteine ​​și carbohidrați) pentru organisme individuale (Simpson și Raubenheimer, 1993; Raubenheimer și Simpson, 1999; Simpson și colab., 2004; Raubenheimer și colab., 2009). Această abordare a fost aplicată cu succes la o gamă largă de specii, de la mucegaiuri de nămol, până la insecte până la oameni (Raubenheimer și Simpson, 1993; Simpson și colab., 2003; Behmer, 2009; Dussutour și colab., 2010) și a promovat înțelegerea a dinamicii nutriționale și a interacțiunilor trofice (Simpson și colab., 2015).

În timp ce animalele solitare trebuie să-și satisfacă propriile nevoi nutriționale, achiziționarea de alimente la insectele sociale necesită o evaluare mai complexă a raporturilor țintă specifice, datorită stilului lor de viață colonial, precum și adaptării nevoilor nutriționale variate ale diferiților membri ai coloniei. Larvele furnicilor, de exemplu, necesită o dietă pe bază de proteine ​​pentru dezvoltarea cu succes, în timp ce o dietă pe bază de zahăr este suficientă pentru supraviețuirea lucrătorilor (Hölldobler și Wilson, 1990). Căutătorii de insecte sociale trebuie să țină cont de nevoile nutriționale variate ale diferitelor casti atunci când caută hrană, răspunzând, de asemenea, la restricțiile potențiale de nutrienți din alimentele disponibile în prezent coloniei (Seeley, 1989; Cassill și Tschinkel, 1999a). O modalitate de a compensa deficitele nutriționale este alimentarea compensatorie, în care lucrătorii își ajustează preferințele în favoarea surselor de hrană care conțin nutrienți limitativi. Furajarea compensatoare a nutrienților asigură faptul că colonia își îndeplinește obiectivele pe termen lung și facilitează astfel creșterea coloniei și producția reproductivă. Dovezile furajării compensatorii pentru nutrienți sunt furnizate atât de studii de teren, cât și de laborator, asupra albinelor de miere (Hendriksma și Shafir, 2016) și de mai multe specii de furnici, inclusiv Solenopsis invicta (Sorensen și colab., 1985; Cook și colab., 2010; Wilder și Eubanks, 2010), Rhytidoponera metallica (Dussutour și Simpson, 2008), Ectatomma ruidum (Cook și Behmer, 2010) și Iridomyrmex suchieri (Christensen și colab., 2010).

Prezența zaharurilor în combinație cu concentrații relativ ridicate ale unui singur aminoacid în secrețiile larvelor de licenidă ant-îngrijită ridică posibilitatea interesantă a larvelor de a furniza nutrienți compensatori furnicilor lor îngrijitoare care permit coloniei să-și îndeplinească obiectivele de aport nutritiv. Furnizarea atât de proteine, cât și de carbohidrați poate fi o caracteristică importantă a mutualismului dintre licenidele asociate cu furnici și furnicile lor însoțitoare (Wada și colab., 2001; Hojo și colab., 2008), deoarece garantează o valoare de recompensă mai consistentă decât un singur nutrient . Interesant este că omizele de Niphanda fusca secretă concentrații mari de glicină, care în combinație cu zaharurile este extrem de atractivă pentru furnicile lor gazdă, Camponotus japonicus. Nici zaharurile, nici glicina nu sunt la fel de atractive ca atunci când sunt prezentate împreună, sugerând că acestea pot acționa sinergic pentru a atrage C. japonicus furnici însoțitoare (Wada și colab., 2001; Hojo și colab., 2008).

Scopul prezentului studiu a fost dublu. Mai întâi am investigat dacă hrănirea compensatorie are loc la furnica dolichoderină care îngrijește omida I. mayri. Am păstrat fragmente de colonii de furnici pe o dietă cu deficit de zahăr sau proteine ​​și am măsurat aportul lor de soluții de testare care conțin zaharoză și/sau serină în testele de preferință alimentară. Am prezis că furnicile vor compensa un deficit de macronutrienți specifici prin creșterea aportului de soluții de testare care conțineau componenta lipsă în dieta lor.

Am examinat apoi dacă această condiționare a dietei a influențat numărul de căutători I. mayri omizi îngrijitori de J. evagoras. Am întrebat dacă lucrătorii își schimbă eforturile de îngrijire în funcție de starea nutrițională a coloniei și dacă astfel de diferențe potențiale în îngrijirea omidelor depind de natura respectivă a deficitului nutrițional. Am prezis o creștere a tendinței omidelor drept compensare pentru dietele cu deficiențe de nutrienți ale furnicilor, indiferent dacă deficiența a fost în carbohidrați pe de o parte sau proteine ​​pe de altă parte.

Materiale și metode

Studiul speciilor

Sistematica genului furnicilor Iridomyrmex a fost problematică de mulți ani (Heterick și Shattuck, 2011; Andersen și colab., 2013), iar acest lucru se reflectă în identificarea furnicilor asociate cu Jalmenus evagoras. Speciile de furnici utilizate în acest studiu au fost identificate inițial de Bob Taylor la CSIRO ca fiind Eu. sp. 25 (numărul său de referință) și ulterior ca I. anceps, dar ulterior Alan Greenslade la CSIRO i-a plasat ca I. gracilis. Această identificare a fost revizuită în continuare de Alan Anderson (Eastwood și colab., 2006; Hoffmann și colab., 2011) și în Heterick și Shattuck (2011), numele I. gracilis a fost dizolvat. Mai recent, Steve Shattuck a examinat cu atenție mostrele noastre și le-a identificat ca fiind I. mayri. Specimenele de voucher au fost depozitate în colecția ADN și țesuturi a Muzeului de Zoologie Comparată de la Universitatea Harvard.

Tratamente de întreținere și hrănire a coloniilor de furnici

Preferința alimentară

Preferința alimentară a fost testată la 0 (teste de pre-restricție), 2, 7, 14 și 31 (teste de post-restricție) zile după debutul tratamentelor de hrănire. Patru soluții diferite de testare de câte 100 mg au fost prezentate simultan în cutii Petri din plastic mici (diametru: 5 cm): 0,5 mol/l soluție zaharoză, 0,05 mol/l serină (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) soluție, 0,5 mol/l zaharoză + 0,05 mol/l soluție de serină (zaharoză + serină) și apă. Soluțiile de testare au fost prezentate în arena de hrănire (vezi mai sus). Serina a fost aleasă ca nutrient legat de proteine, deoarece este principalul aminoacid secretat de organul nectar dorsal al J. evagoras omizi și lucrători ai I. mayri îl preferă celor mai mulți alți aminoacizi în experimentele de alegere (Pierce, 1989). Durata testelor a variat în funcție de activitatea furajerului (mediană: 40 min, interval: 13-107 min, N = 40); vasele Petri au fost îndepărtate înainte ca prima soluție să fie consumată complet și ulterior cântărite pentru a determina cantitatea de consum. Sumele consumate au fost apoi ajustate la durata testului pentru analize ulterioare ale datelor.

Prezența Caterpillar

Cercetările raportate în această lucrare, care au implicat numai insecte, au fost scutite de procedurile de aprobare etică.

Analiza datelor

Ulterior, am construit modele liniare generale univariate separat pentru fiecare dietă, pentru a investiga în continuare efectul numărului de zile după restricție. Am utilizat consumul soluției testate (în mg/min) ca variabilă dependentă, zile după restricție și soluția testată ca factori fixi, iar colonia ca factor aleatoriu. Toate efectele principale și toate interacțiunile bidirecționale, precum și interceptarea au fost incluse în model.

Pentru a analiza prezența omidiei, am construit un model mixt liniar generalizat, folosind numărul de furnici care participă la omidă după 30 de minute ca variabilă țintă. Pe baza scorurilor AIC corectate, modelul ales a folosit o distribuție Poisson cu o funcție de legătură jurnal pentru țintă. Am inclus dieta, zile după restricție și greutatea omidă (în mg) ca efecte fixe. Au fost incluse toate efectele principale și toate interacțiunile bidirecționale între efectele fixe, precum și interceptarea. Au fost create trei blocuri de efecte aleatorii. Primul a folosit colonia ca subiect, al doilea fragment de colonie cuibărit în colonie. Al treilea bloc cu efect aleatoriu a folosit ID-ul omidei ca termeni și fragmentul de colonie cuibărit în colonie ca subiect. Toate cele trei blocuri de efecte aleatorii au inclus componenta de interceptare și varianță utilizată ca tip de covarianță a efectului aleatoriu. Pentru post-estimare, gradele de libertate au fost calculate utilizând aproximarea Satterthwaite și testele efectelor fixe și coeficienților au folosit covarianțe bazate pe model. Pentru efectul categoric „dietă”, am determinat contrastele perechi și mediile estimate pentru țintă folosind valorile medii pentru efectele continue. Am folosit ajustări secvențiale Bonferroni pentru comparații multiple.

Rezultate

Preferința alimentară

Am găsit un efect de interacțiune între dietă și tipul soluției de testare asupra consumului soluției de testare [F(6, 347) = 2.316, p = 0,033; Tabelul 1]. Contrastele pe perechi au arătat că, pentru fragmentele de colonii pe o dietă proteică, consumul de zaharoză și zaharoză + soluții de serină a fost mai mare decât consumul de soluție de serină și apă (toate p 0,999) sau între soluția de serină și apăp > 0,999). Fragmentele de colonii pe o dietă cu zahăr sau o dietă mixtă nu au prezentat aport diferențiat de soluții de testare (toate p > 0,999; Tabelul S1).

Tabelul 1. Statistici de testare pentru modelul mixt liniar generalizat cu consumul soluției de testare ca variabilă țintă.

Figura 1. Consumul de soluții de testare (serină, zaharoză, zaharoză + serină, apă) de către lucrătorii din fragmente de colonii menținute în diferite diete. Sunt date mijloace estimate și bare de eroare standard. Predictorii continui sunt fixați la următoarele valori medii: 0,765 mg/min de soluție de test consumată în timpul testelor de pre-restricție; 13,6 zile după restricție.

Mai mult, am găsit un efect de interacțiune între dietă și numărul de zile după restricție [F(2, 346) = 14.474, p 0,39).

Figura 2. Consumul de soluții de testare (serină, zaharoză, zaharoză + serină, apă) de către lucrătorii din fragmente de colonii menținute în dieta proteică, în funcție de timpul de la debutul restricției nutriționale. Sunt date medii marginale estimate și intervale de încredere de 95%.

Tabelul 2. Statistici de testare pentru modelul liniar general cu consumul de soluții de testare ca variabilă dependentă, pentru fragmente de colonii din dieta proteică.

Prezența Caterpillar

Numărul de furnici care participă la omidă după 30 de minute diferă între diete [F(2, 179) = 5.092, p = 0,007; Figura 3, Tabelul 3A]. Contrastele perechi au arătat că numărul de furnici participante diferă între toate cele trei diete (toate p Cuvinte cheie: hrănire compensatorie, cadru geometric, stare nutrițională, interacțiunea speciilor, mutualism, simbioză

Citație: Pohl S, Frederickson ME, Elgar MA și Pierce NE (2016) Colonia Dieta Influențează Muncitorul furnicilor Căutarea și participarea omidelor Lycaenid Myrmecophilous. Față. Ecol. Evol. 4: 114. doi: 10.3389/fevo.2016.00114

Primit: 10 iunie 2016; Acceptat: 13 septembrie 2016;
Publicat: 28 septembrie 2016.

Peter Schausberger, Universitatea din Viena, Austria

Spencer T. Behmer, Texas A&M University, SUA
Konrad Fiedler, Universitatea din Viena, Austria
Kleber Del Claro, Universidade Federal de Uberlândia, Brazilia

† Adresă actuală: Megan E. Frederickson, Departamentul de ecologie și biologie evolutivă, Universitatea din Toronto, str. Willcocks 25, Toronto, Ontario M5S 3B2, Canada