Koel blijven

Helmkasuaris loost overtollige warmte via helm

Dankzij helm blijft helmkasuaris koel

Hoe blijft de tropische helmkasuaris koel als de temperatuur oploopt? Danielle Eastick en collega’s laten zien dat hij zijn opvallende helm gebruikt tegen oververhitting.

Alleen al vanwege zijn formaat en sterke poten – met een vervaarlijke dolkachtige klauw die 10 centimeter lang kan zijn – is de helmkasuaris een indrukwekkende vogel. En dan draagt hij ook nog een opvallende helm. Waartoe dient die eigenlijk?
Dat was tot nu toe onduidelijk. Misschien versterkt de helm het diepe geluid dat de vogel kan maken, dachten sommigen. Of misschien is het een extra versiering om de aandacht van mogelijke partners te wekken, naast de blauwe kop en de blauw en rode nek met lellen, was een andere veronderstelling. Of wellicht beschermt hij de kop als de vogel op hoge snelheid door de dichte vegetatie rent of in een gevecht verwikkeld is.
Maar Danielle Eastick en collega’s komen nu met een ander antwoord.

Snel oververhit

De helmkasuaris leeft in tropische bossen van Nieuw-Guinea en Australië. Als groot en donker dier kan hij bij hoge temperaturen snel oververhit raken, dus moet hij een mogelijkheid hebben om warmte kwijt te kunnen. Eastick bedacht dat de helm die mogelijkheid zou kunnen bieden en ging na of dat klopte.
En dat was zo.

De helm bestaat uit fragiel, sponsachtig bot en is deels hol; hij is bekleed met een laag hoorn. Vlak onder de oppervlakte ligt een omvangrijk netwerk van bloedvaatjes.
Uit infrarode opnamen die de onderzoekers maakten met een speciale camera bleek dat die bloedvaatjes zich verwijden bij hogere temperaturen, zodat de helm opwarmt. Dan kan de kasuaris warmte via de helm aan de lucht afgeven. Maar is het koud, dan trekken de helmbloedvaatjes samen, zodat er weinig bloed door de helm stroomt. Hij koelt af terwijl het dier zijn warmte vasthoudt.

De poten en het puntje van de snavel helpen op dezelfde manier om de temperatuur te regelen, maar de helm is het belangrijkst. Als het heel heet is, dompelt de vogel soms zijn kop in het water om extra warmte te verliezen.

Vormgeving

De mogelijkheid van temperatuurregulatie was al eens geopperd, maar nooit uitvoerig onderzocht.
Er zijn nog enkele tropische vogels met een helmachtige structuur die misschien dient om warmte af te voeren; zo hebben sommige neushoornvogels een helm op de snavel. En wellicht was ook de helm van sommige dinosauriërs indertijd een middel om warmte te verliezen.

Die functie voor de warmtehuishouding sluit niet uit dat de helm van de kasuaris ook een rol speelt bij de partnerkeus. Hoewel de vormgeving eerlijk gezegd niet zo bijzonder is.

Willy van Strien

Foto: Paul IJsendoorn (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Bronnen:
Eastick, D.L., G.J. Tattersall, S.J. Watson, J.A. Lesku & K.A. Robert, 2019. Cassowary casques act as thermal windows. Scientific Reports 9: 1966. Doi: 10.1038/s41598-019-38780-8
Naish, D. & R. Perron, 2014. Structure and function of the cassowary’s casque and its implications for cassowary history, biology and evolution. Historical Biology 28: 507-518. Doi: 10.1080/08912963.2014.985669
Phillips, P.K. & A.F. Sanborn, 1994. An infrared, thermographic study of surface temperature in three ratites: ostrich, emu and double-wattled cassowary.  Journal of Thermal Biology 19: 423-430. Doi: 10.1016/0306-4565(94)90042-6

Bange dagen

Rivierkreeft mijdt licht als hij pantser vernieuwt

rode rivierkreeft is angstig tijdens vervelling

Normaal is de rode rivierkreeft een stoere gast. Maar als hij zijn pantser moet vervangen, verdwijnt zijn bravoure, zoals Julien Bacqué-Cazenave en collega’s rapporteren.

Kreeftachtigen of schaaldieren hebben geen skelet van binnen, zoals wij. In plaats daarvan hebben ze een pantser, een uitwendig skelet. Dat heeft als voordeel dat ze zijn ingepakt in een stevige doos. Zo kunnen ze tegen een stootje. Maar er is ook een keerzijde: het opgesloten lichaam kan niet groeien. Daarom moet zo’n dier zijn pantser van tijd tot tijd vervangen door een grotere. Het oude gaat eraf, er komt een nieuwe voor in de plaats.
Dat is geen kleinigheid, zoals Julien Bacqué-Cazenave en collega’s laten zien.

Proces van een maand

De onderzoekers wilden weten hoe het de rode rivierkreeft, Procambarus clarkii, tijdens zo’n wisseling vergaat. De kreeft komt van nature voor in Mexico en het zuiden van de Verenigde Staten en is op veel andere plaatsen geïntroduceerd. In Europa heeft hij zich als exoot gevestigd, en in Nederland zie je hem steeds vaker, ook op het droge en vaak in dreighouding.
De wisseling van pantser is een langdurig en complex proces. De chitine waaruit het pantser bestaat wordt afgescheiden door de opperhuid en het pantser zit daaraan vast. Die verbinding moet verbroken worden en de opperhuid moet een nieuw pantser vormen. De aanhechtingsplaatsen van de spieren die aan het pantser zijn verankerd, moeten verhuizen.
Als het oude pantser is afgeworpen, komt het nieuwe bloot te liggen. Dan is de rivierkreeft onbeschermd en kwetsbaar, want zijn nieuwe omhulsel is de eerste tijd nog dun en teer. Het moet dik en hard worden voordat het dier er wat aan heeft.
Het hele proces neemt ongeveer een maand in beslag: het duurt twee weken voor het oude pantser is afgeworpen en daarna twee weken tot het nieuwe pantser hard is.

Angstig

De rode rivierkreeft is een stoer baasje, maar in de maand van pantserwisseling, met name in de derde week, is hij niet op zijn gemak, blijkt uit proeven van Bacqué-Cazenave. Hij testte de dieren elke twee of drie dagen in een kruisvormige proefopstelling met twee verlichte en twee donkere armen. Als er niets aan de hand was, brachten de rivierkreeften 40 procent van hun tijd in het verlichte deel van de proefopstelling door. Maar kreeften die hun pantser zouden gaan verliezen, begonnen een paar dagen van tevoren het licht te mijden en de eerste week nadat het oude pantser was afgeworpen verbleven ze bijna voortdurend in het duister.
Uit eerder werk wisten de onderzoekers dat de dieren dit doen als ze bang zijn.

De afkeer van licht hing inderdaad samen met de wisseling, bleek toen de onderzoekers de dieren een hormoon toedienden dat het proces op gang brengt, een zogenoemd ecdysteroïde hormoon. Maar als de dieren een kalmeringsmiddel erbij kregen, meden ze het licht niet. Daaruit leiden de onderzoekers af dat de afkeer echt een angstreactie is.

De periode van wisselen is duidelijk niet fijn. Maar als het achter de rug is, zit een rivierkreeft weer voor twee tot zes maanden veilig in zijn harnas.

Willy van Strien

Foto: Andrew C (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Bron:
Bacqué-Cazenave, J., M. Berthomieu, D. Cattaert, P. Fossat & J.P. Delbecque, 2019. Do arthropods feel anxious during molts? Journal of Experimental Biology 222: jeb186999. Doi: 10.1242/jeb.186999

Romantiek in zee

Mosselkreeftjes maken sprookjesachtige verlichting

mosselkreeftje verdedigt zich met licht tegen vis

Met een prachtig lichtspel proberen mannelijke mosselkreeftjes een vrouwtje te lokken. Elke soort heeft zijn eigen showprogramma, met ofwel hele korte flitsen, ofwel lichtjes die seconden lang blijven gloeien. Nicholai Hensley en collega’s onderzochten de chemie daarachter.

Het moet sprookjesachtig mooi zijn: tientallen blauwe lichtjes die dansen in het donkere water van de Caribische Zee. Het schouwspel is weggelegd voor wie aan het begin van de nacht duikt of snorkelt. De lichtkunstenaars zijn mosselkreeftjes van de familie Cypridinidae, kreeftjes van hooguit een paar millimeter groot met een schaal die uit twee kleppen bestaat. Dat lijkt op de schelp van een mossel, vandaar de naam.
Een even treffende benaming is zeevuurvliegjes.
Nicholai Hensley en collega’s verdiepen zich in hun gedrag en in de scheikunde achter het licht.

Slijmbolletjes

Mosselkreeftjes maken licht door slijm uit te stoten met twee stoffen erin, varguline en het enzym c-luciferase. Die stoffen gaan in zeewater een reactie met zuurstof aan waarbij blauw licht vrijkomt.
De mosselkreeftjes gebruiken hun licht op de eerste plaats als verdediging tegen roofvijanden. Als een vis een mosselkreeftje oppakt, produceert die een wolk lichtgevend slijm dat via de kieuwen van de vis naar buiten stroomt. De vis schrikt, en wordt zichtbaar voor zijn eigen roofvijanden. Hij spuugt het hapje maar gauw uit.

Bij de Cyprinidae-mosselkreeftjes die in de Caribische Zee leven gebruiken de mannetjes dezelfde lichtreactie ook op een veel subtielere manier en met een heel ander doel: ze maken lichtgevende slijmbolletjes om een vrouwtje tot paring verleiden. En dat levert de sprookjesachtige taferelen op.

Lijn van lichtjes

De best bekende versierder met lichtreclame is het mosselkreeftje Photeros annecohenae, een van de meest voorkomende soorten voor kust van Belize. In het eerste donkere uur van de nacht, als de zon onder is en ook de maan niet schijnt, geven groepen mannetjes een lichtshow boven zeegrasvelden. Ze moeten zich van hun beste kant laten zien, want er is veel concurrentie om vrouwtjes. De meeste vrouwtjes zijn namelijk niet beschikbaar. Vrouwtjes houden hun bevruchte eitjes een tijdlang in een broedbuidel bij zich, en hebben in die periode geen interesse in het andere geslacht.
Amerikaanse biologen onderzochten de baltsende mannetjes in het lab, bij infrarood licht. Zo’n mannetje zwemt eerst een rondje vlak boven het zeegras en laat dan een stuk of drie slijmbolletjes los die als felle lichtflitsen te zien zijn, waarschijnlijk om de aandacht op zich te vestigen. Vervolgens zwemt hij in een smalle spiraal omhoog en plaatst onderweg met regelmatige tussenpozen iets zwakkere lichtbolletjes in het water. Hij zwemt snel, maar remt steeds even af om een lichtbolletje te maken.
Zo ontstaat een lijn van ongeveer twaalf achtereenvolgens kort opflitsende lichtjes die 60 centimeter lang kan zijn. Als hij boven is, schiet hij terug naar beneden om aan een nieuwe serie te beginnen. Vaak sluiten andere mannetjes zich bij hem aan en laten synchroon hun lichtjes meeflitsen.

Onderscheppen

Vrouwtjes die willen paren beoordelen de mannetjes op hun show. Vindt een vrouwtje een mannetje interessant, dan zwemt ze op hem af zonder zelf licht te maken. Dankzij zijn regelmatige flitspatroon weet zij hem vlak boven zijn laatste lichtflits te treffen. Opzet geslaagd.
Mannetjes proberen ook wel een vrouwtje aan de haak te slaan zonder zelf licht te produceren. Ze onderscheppen dan een vrouwtje dat naar een ander mannetje onderweg is.
Zelf een show beginnen, meeflitsen met een ander of stiekem op een vrouwtje af gaan: een mannetje kan makkelijk schakelen tussen deze opties.

Eigen show

In de Caribische Zee komen ook veel andere soorten Cypridinidae voor, en er leven er meestal een stuk of tien op dezelfde plaats. Omdat elke soorten zijn eigen karakteristieke lichtshow heeft, vindt een vrouwtje makkelijk een partner van de goede soort. De shows verschillen onder meer in het traject dat een mannetje aflegt, het aantal lichtbolletjes dat hij in het water plaatst, de helderheid van het licht, de afstand en het tijdsinterval tussen lichtjes en de tijd dat een lichtje zichtbaar blijft.

Romantisch

Hensley ging na hoe dat verschil in levensduur van de lichtbolletjes ontstaat. Hoewel alle soorten dezelfde chemische reactie uitvoeren om de bolletjes te maken, loopt die duur sterk uiteen: sommige soorten, zoals Photeros annecohenae, maken flitsen die slechts een fractie van een seconde aanhouden, andere maken lichtjes die wel 15 seconden blijven gloeien.
Het blijkt dat het enzym c-luciferase tussen de soorten verschilt, en de ene variant doet de lichtreactie sneller verlopen dan de andere. Dat bepaalt hoe snel een slijmbolletje uitdooft. Daarnaast hangt de duur van de reactie af van de hoeveelheid varguline ten opzichte van de hoeveelheid enzym: hoe meer varguline, hoe langer het duurt voordat het allemaal is omgezet en het licht dooft.

Overigens maken baltsende mannetjes veel minder licht dan een beestje in nood. Romantische sfeerverlichting hoeft niet zo groots en fel te zijn.

Willy van Strien

Foto: Lichtgevende wolk rond een visje dat een mosselkreeftje wilde opeten. De vis zal het mosselkreeftje uitspugen © Trevor Rivers & Nicholai Hensley

De zeerups gebruikt licht als verdedigingsmiddel op een andere manier

Bronnen:
Hensley, N.M., E.A. Ellis, G.A. Gerrish, E. Torres, J.P. Frawley, T.H. Oakley & T.J. Rivers, 2019. Phenotypic evolution shaped by current enzyme function in the bioluminescent courtship signals of sea fireflies. Proceedings of the Royal Society B 286: 20182621. Doi: 10.1098/rspb.2018.2621
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2013. Female ostracods respond to and intercept artificial conspecific male luminescent courtship displays. Behavioral Ecology 24: 877–887. Doi: 10.1093/beheco/art022
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2012. The relative cost of using luminescence for sex and defense: light budgets in cypridinid ostracods. The Journal of Experimental Biology 215, 2860-2868. Doi: 10.1242/jeb.072017
Morin, J.G. & A.C. Cohen, 2010. It’s all about sex: bioluminescent courtship displays, morphological variation and sexual selection in two new genera of Caribbean ostracodes. Journal of Crustacean Biology 30: 56-67. Doi: 10.1651/09-3170.1
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2009. Plasticity of male mating behaviour in a marine bioluminescent ostracod in both time and space. Animal Behaviour 78: 723-734. Doi: 10.1016/j.anbehav.2009.06.020
Rivers, T.J. & J.G. Morin, 2008. Complex sexual courtship displays by luminescent male marine ostracods. The Journal of Experimental Biology 211: 2252-2262. Doi: 10.1242/jeb.011130

Opvliegend

Een dappere koolmees is groot, of mager

Vooral grote en magere koolmezen hebben lef

Hoeveel risico wil een koolmees nemen? Dat verschilt nogal van vogel tot vogel. Maria Moiron en collega’s laten zien dat de lef die de vogels tentoonspreiden gekoppeld is aan hun grootte en hun conditie.

Net als mensen hebben ook dieren een persoonlijkheid, een stabiele set van bij elkaar horende gedragskenmerken. Zo verschillen dieren onderling van elkaar in hoe dapper ze zijn, met als uitersten een agressief, brutaal, nieuwsgierig en ondernemend karakter aan de ene kant en een schuwe, voorzichtige en teruggetrokken aard aan de andere kant. Biologen zien dat ook terug bij de koolmees (Parus major). Maria Moiron en collega’s vroegen zich af of de persoonlijkheid van een koolmees past bij zijn fysieke kenmerken.
Om dat te achterhalen wogen ze een aantal mannetjes en maten ze de lengte op van poot, snavel en vleugel. En ze testten de dieren op hun bereidheid om risico’s te nemen. Daarvoor keken ze hoe agressief de dieren zich opstelden tegenover een mannetje dat het territorium binnendrong. Ook gingen ze na hoe snel ze er in een onbekende testkooi op uit gingen om de boel te verkennen.

Angst of moed

Koolmezen verschillen sterk van elkaar in alle gemeten kenmerken, zo bleek. Na een statistische analyse van de gegevens concluderen de onderzoekers dat grote exemplaren gemiddeld minder angstig zijn uitgevallen dan kleinere soortgenoten. Dat kan komen, speculeren ze, doordat een fors dier een grotere kans heeft te winnen als het tot vechten komt en beter tegen een stootje kan. Een tweede mogelijkheid is dat hij meer risico neemt om aan voedsel te komen omdat hij meer energie nodig heeft.
Een andere uitkomst is dat ook de conditie van de vogels, in de zin van doorvoeding, hun gedrag bepaalt. Een dier dat wel wat eten kan gebruiken neemt over het algemeen meer risico dan een dier dat goed in zijn vet zit. Een hongerige vogel kan zich niet permitteren om al te voorzichtig te zijn; hij moet wel actie ondernemen, is de verklaring. Het kan ook zijn dat een goed doorvoede vogel voorzichtiger is omdat hij bij onraad minder snel kan opvliegen.
Conclusie: de persoonlijkheid van een koolmees hangt inderdaad samen met zijn fysieke kenmerken. Dat is eigenlijk niet vreemd – maar het was nog niet eerder aangetoond.

Willy van Strien

Foto: Tbird ulm (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Bron:
Moiron. M., Y.G. Araya-Ajoy, K.J. Mathot, A. Mouchet & N.J. Dingemanse, 2019. Functional relations between body mass and risk-taking behavior in wild great tits. Behavioral Ecology, 18 januari online. Doi: 10.1093/beheco/ary199

Alles uit de kast

Kolibrieman schittert voluit gedurende één ogenblik

mannetje breedstaartkolibrie voert spetterende show op

Om zoveel mogelijk vrouwtjes te versieren, voeren mannetjes van de breedstaartkolibrie strakke duikvluchten uit. Van beweging, kleur en geluid maken ze een spectaculair geheel, laten Ben Hogan en Cassie Stoddard zien.

Met een opvallende vertoning probeert een mannetje breedstaartkolibrie (Selasphorus platycercus) een vrouwtje te verleiden. Hij maakt een aantal U-vormige duikvluchten achter elkaar waarbij hij van grote hoogte (tot 30 meter!) met ruisende vleugels naar beneden komt zetten. Het diepste punt van de duik is vlakbij het begeerde vrouwtje, dat zelf stil zit. Op dat punt haalt hij alles uit de kast: hij scheert met een topsnelheid van ruim 20 meter per seconde langs haar heen terwijl hij zijn staartveren zoemende geluiden laat maken. Het vrouwtje ziet zijn iriserende helderrode keelvlek voor haar ogen razendsnel tot donkergroen verkleuren. Dan klimt hij omhoog om een nieuwe duik te kunnen maken.

De flitsshow is zo snel dat wij niet kunnen volgen wat er precies gebeurt. Maar Ben Hogan en Cassie Stoddard maakten video- en geluidsopnamen van een groot aantal shows en analyseerden die.

Oogwenk

Een volledige duikvlucht duurt ongeveer 6,5 seconden. Op het diepste punt, het hoogtepunt van de vertoning, stemt het vogeltje de verschillende onderdelen nauwkeurig op elkaar af, zo blijkt uit het onderzoek. Hij laat zijn topsnelheid, de zoemgeluiden en de kleurverandering vrijwel samenvallen, zodat alles binnen 300 milliseconden plaatsvindt, letterlijk in een oogwenk. Als hij vanuit het dieptepunt meteen weer omhoog schiet, daalt de toonhoogte van het geluid dat vleugels en staartveren maken sterk, net als bij een langsrijdende sirene (het Dopplereffect).

Het geheel moet een verpletterende indruk op een vrouwtje maken. Anderzijds: ze is niet anders gewend, want alle mannetjes vertonen dit kunstje. De kolibriemannetjes helpen niet met nestbouw en de zorg voor de jongen; daar draaien de vrouwtjes alleen voor op. Het streven van mannetjes is om bij zoveel mogelijk vrouwtjes jongen te krijgen. Met hun strakke duikvlucht prijzen ze hun erfelijke kwaliteit aan, die gezond en aantrekkelijk nageslacht belooft.

Maar hoe makkelijk laat een vrouwtje zich verleiden? De onderzoekers hebben nog niet uitgezocht wat precies het aantrekkelijke van een show is en hoe die in haar ogen perfect wordt uitgevoerd.

Willy van Strien

Foto: Greg Schechter (Flickr/Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

Manakins kunnen er ook wat van: zie stukjes over langstaartmanakin, goudkraagmanakin en stompveermanakin.

Bron:
Hogan, B.G. & M.C. Stoddard, 2018. Synchronization of speed, sound and iridescent color in a hummingbird aerial courtship dive. Nature Communications 9: 5260. Doi: 10.1038/s41467-018-07562-7

Ontsnappingsscene

Jonge bladluizen proberen een lift te krijgen

jonge erwtenluis leeft mee met een volwassen luis

Jonge erwtenluizen laten zich graag door een volwassen luis dragen als ze over de grond moeten lopen, schrijven Moshe Gish en Moshe Inbar. Ze krijgen lang niet altijd hun zin: de grote luizen proberen eronderuit te komen.

Als de plant gaat schudden en er een warme, vochtige lucht langs trekt, dreigt er gevaar voor de erwtenluizen (Acyrthosphon pisum) die op het blad sap zitten te zuigen: een grazer. Net voordat de plant wordt opgegeten, laten ze zich massaal op de grond vallen om te ontsnappen.
Maar ook daar zijn ze niet veilig; ze kunnen vertrapt worden, uitdrogen, verhongeren of ten prooi vallen aan roofvijanden die op de grond jagen, zoals spinnen. En dus zetten ze het op een lopen, op zoek naar een nieuwe plant.

Dat valt voor jonge luizen (de nimfen) niet mee. De grond zit vol hobbels en bobbels: aardklonten, scheurtjes, stenen, afgevallen takjes en bladeren. De kleintjes komen veel langzamer vooruit dan volwassen beestjes. Maar daar is een oplossing voor, ontdekten Moshe Gish en Moshe Inbar: meeliften op een grote luis.

Klein drama

De onderzoekers zetten ontsnappingen in scene in een serie labexperimenten. Ze plaatsten ongeveer tien vrouwelijke luizen op een tuinboonplant. Na een nacht waren er jonge luizen geboren; de erwtenluis kan zich maagdelijk voortplanten, vrouwtjes krijgen dan dochters zonder dat ze gepaard hebben. Door tegen de plant te tikken en hun adem erover uit te blazen, brachten de onderzoekers de luizen ertoe om zich te laten vallen. Op enige afstand van de tuinboonplant stond een kring van linzenplanten waar de beestjes heen konden, de bodem was bedekt met aarde.
Ze zagen hoe zich in zo’n geval een klein drama afspeelt. De jonge luizen proberen na de landing meteen op een volwassen luis te klauteren. Ze klimmen ook op groene plastic bolletjes en op dode luizen als ze die tegenkomen, maar daar stappen ze snel weer van af. Als ze op een levende luis zijn geklommen die vervolgens stil blijft staan, stappen ze na een tijdje ook af. Alleen als de draagster zich in beweging zet, zitten ze goed. Dan rijden ze mee naar een nieuwe plant, waar ze sneller aankomen dan wanneer ze zelf zouden hebben gelopen.
Maar de volwassen luizen helpen de jonkies niet van harte.

Lastig

Integendeel: ze lijken passagiers maar lastig te vinden. Als een jonge luis een groot exemplaar wil beklimmen, gaat die vaak hoog op de poten staan om het moeilijk te maken, of ze loopt weg. Zijn er al kleintjes aan boord, dan blijft ze vaak onbeweeglijk staan wachten totdat de passagiers weer afstappen. Of ze buigt haar kop of achterste naar beneden om ze kwijt te raken. Midden op de rug zit een jonge luis dus het beste. Uiteindelijk gaat de draagster met hooguit één passagier op pad.
Als ze, na vertraging, eenmaal is vertrokken, bereikt ze even snel een nieuwe plant als een luis zonder meelifter, dus de loopsnelheid verandert niet door de last. Maar het kost wel energie.

Willy van Strien

Foto: © Stav Talal

Zie ook: ook kikkervisjes willen een lift

Bronnen:
Gish, M. & M. Inbar, 2018. Standing on the shoulders of giants: young aphids piggyback on adults when searching for a host plant. Frontiers in Zoology 15: 49. Doi: 10.1186/s12983-018-0292-7
Gish, M., A. Dafni & M. Inbar, 2010. Mammalian herbivore breath alerts aphids to flee host plant. Current Biology 20: R628-R629. Doi: 10.1016/j.cub.2010.06.065

In de knop gebroken

Rups dwingt Canadees zonneroosje tot zelfbestuiving

Canadees zonneroosje met open bloemen zonder Mompha capella

De rups van het motje Mompha capella leeft in een bloemknop van het Canadees zonneroosje en verhindert dat die opengaat, laten Neil Kirk Hillier en medeonderzoekers zien. Bestuivers kunnen daardoor niet op bezoek komen, de bloem moet zichzelf bestuiven.

Het Canadees zonneroosje (Crocanthemum canadense), een overblijvende plant in het oosten van Noord Amerika, is aantrekkelijk voor het motje Mompha capella, dat er zijn eitjes op legt. Vervolgens gebeurt er iets ongewoons: de plant raakt de regie over zijn voortplanting kwijt.
De plant vormt gele bloemen die zich normaal gesproken kort na zonsopgang openen, zodat de vrouwelijke stamper en de mannelijke meeldraden vrij komen te liggen. Er komen bijen en vliegen op af, die bloem na bloem bezoeken en het stuifmeel van de een overbrengen naar de ander. Zo worden de bloemen bestoven met stuifmeel van andere planten (kruisbestuiving). De vele meeldraden zijn naar de vijf gele kroonbladeren toegebogen, van de stamper af, om te voorkómen dat de plant zichzelf bestuift. Binnen enkele uren is het eigen stuifmeel van een bloem verdwenen en is de stamper bedekt met stuifmeel van andere bloemen. De kroonbladen vallen af, de groene kelkbladen vouwen zich beschermend over de stamper met het vruchtbeginsel waarin zich de zaden ontwikkelen.

Maar als een mot eitjes op de plant heeft gelegd, kruipen de rupsen die uit de eitjes komen in een bloemknop, een rups per knop. En dan loopt het heel anders, ontdekten Neil Kirk Hillier en collega’s.

Muts

De rupsen beginnen te knagen. En ze doen dat niet willekeurig, maar ze eten eerst de onderkant van de nog opgevouwen kroonbladen af. De losgesneden kroonbladen groeien niet meer door en vouwen zich niet open als de bloem zou moeten ontluiken, maar blijven als een mutsje over meeldraden, stamper en vruchtbeginsel heen staan. De bloem blijft dus dicht, bestuivers kunnen er niet bij. Doordat de rijpe meeldraden boven de stamper zijn samengepropt, komt het stuifmeel in contact met de stamper en door zelfbestuiving ontstaan zaden. Die eet de rups vrijwel allemaal op.

Zonneroosje dupe

Voor het Canadees zonneroosje betekent het dat er minder nakomelingen zijn. Een gele bloem produceert gemiddeld ongeveer veertig zaden, en daarvan spaart een rups er maar een paar. Toch is de voortplanting niet onmiddellijk in gevaar. De plant maakt namelijk niet alleen een klein aantal gele bloemen die, tenzij een rups het proces verstoort, open gaan. Maar hij krijgt later in het jaar ook een groot aantal bloemen zonder gele kroonbladen en met slechts vier of vijf meeldraden. Die bloemen blijven uit zichzelf gesloten en produceren zaden door zelfbestuiving. Ze maken er minder dan gele, open bloemen (slechts zes à zeven zaden per bloem), maar ze zijn met veel meer. Dus zaden komen er wel.
Maar zaden van open bloemen die na kruisbestuiving ontstaan, zijn nodig voor de uitwisseling van erfelijk materiaal. Bij plantenpopulaties met een hoge rupsenlast is die uitwisseling beperkt en zulke populaties hebben weinig genetische variatie.

Rups veiliger?

Wat een rups ermee opschiet door in te grijpen in het bloeiproces vermelden de onderzoekers niet. Als de bloem gewoon was opengegaan en bestoven, zouden er net zo goed zaden zijn verschenen die hij op kan eten. Misschien is het voordeel dat de rups in een gesloten bloem veiliger is voor zijn natuurlijke vijanden.

Willy van Strien

Foto: Homer D. House, 1918 (Wikimedia Commons)

Bron:
Hillier, N.K., E. Evans & R.C. Evans, 2018. Novel insect florivory strategy initiates autogamy in unopened allogamous flowers. Scientific Reports 8: 17077. Doi:10.1038/s41598-018-35191-z

Stille mot

Vleermuizen krijgen hun piepjes verzwakt terug

Bunaea alcinoe past acoustische camouflage toe

De schubben en bontjas van de mot Bunaea alcinoe maken de zoekmethode van vleermuizen waardeloos, laten Zhiyuan Shen en collega’s zien. Zo weet hij zich verborgen te houden.

Motten of nachtvlinders, die ’s nachts rondvliegen, hebben te vrezen van behendige vijanden: vleermuizen. Die sporen hun prooien op door hoge (ultrasone) geluidjes uit te stoten en de echo op te vangen die ontstaat als het geluid afketst tegen een muur, een boom – of een mot. Via deze ‘echolocatie’ stellen ze vast waar een mot vliegt en welke richting hij uitgaat, en hap!
Motten hebben verschillende manieren ontwikkeld om hieraan te ontsnappen. Sommige horen de vleermuispiepjes en zwenken snel af; andere maken zelf geluid waarmee ze een jagende vleermuis laten schrikken of in de war brengen; weer andere hebben vleugels die de echo vervormen.

Een andere verdedigingsstrategie is om een deel van het vleermuisgeluid te absorberen, zodat het niet kan terugkaatsen. Dat idee past Bunaea alcinoe toe, een soort nachtpauwoog uit Afrika, zoals Zhiyuan Shen en collega’s laten zien.

Meetrillen

Voor de absorptie zijn de talloze schubben verantwoordelijk die de vleugels van deze mot bedekken. De schubben, die er onder de microscoop uitzien als blaadjes met een steeltje, hebben een regelmatige, zeer open nanostructuur. Dankzij die structuur kunnen ze precies meetrillen met de toonhoogtes van het vleermuisgeluid, ontdekten de onderzoekers. Zo nemen ze de geluidsgolven over en door wrijving doven die vervolgens uit. De onderzoekers spreken van geluidscamouflage.
Vlinders, die overdag actief zijn en niet bejaagd worden door vijanden die met echolocatie werken, hebben schubben op de vleugels met een andere nanostructuur. Die trillen niet met de toonhoogte van vleermuispiepjes mee.

Wat verder helpt is de opvallende beharing op de rugkant van de motten. Ook dat bontjasje absorbeert geluid, op de manier waarop gordijnen en tapijten dat doen.

Het gevolg is dat vleermuizen deze prooi, Bunaea alcinoe, moeilijk kunnen vinden, want als hun piepjes op deze mot stuiten, krijgen ze slechts een deel van het geluid terug.

Willy van Strien

Foto: Paul Wursten (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0)

Toelichting van de onderzoekers op YouTube

Andere verdedigingsstrategieën van motten: storen en vervormen

Bronnen:
Shen, Z., T.R. Neil, D. Robert, B.W. Drinkwater & M.W. Holderied, 2018. Biomechanics of a moth scale at ultrasonic frequencies. PNAS, 12 november online. Doi: 10.1073/pnas.1810025115
Neil, T.R., Z. Shen, B.W. Drinkwater, D. Robert & M.W. Holderied, 2018. Stealthy moths avoid bats with acoustic camouflage. Journal of the Acoustical Society of America 144: 1742. Doi:  10.1121/1.5067725
Zeng, J., N. Xiang, L. Jiang, G. Jones, Y. Zheng, B. Liu & S. Zhang, 2011. Moth wing scales slightly increase the absorbance of bat echolocation calls. PLoS ONE 6(11): e27190. Doi:10.1371/journal.pone.0027190

Samenwerking op hoog niveau

Groene wevermier bevrijdt nestgenoot uit spinnenweb

groene wevermier maakt nest van bladeren

Floria Uy en collega’s laten zien dat werksters van de groene wevermier samenwerken: als een nestgenoot verstrikt raakt in een spinnenweb, zullen anderen haar helpen. Ze waren al bekend om hun ‘levende naaimachine’.  

De groene wevermier,Oecophylla smaragdina, komt algemeen voor in de tropische delen van Azië en Australië. Zijn aanwezigheid valt meteen op, want de nesten hangen als bladerproppen in struiken en bomen.
De nesten zijn het resultaat van een bijzonder staaltje groepswerk, waar niet alleen werksters, maar ook larven bij betrokken zijn.

nestbouw wevermier vereist complexe samenwerkingOm van bladeren een nest te maken, moeten de mieren de bladranden aan elkaar vastmaken. Werksters gaan op een rij staan, pakken de randen van twee bladeren (of stukken van een gevouwen blad) vast en brengen die naar elkaar toe. Als de afstand tussen de bladranden groot is, pakken ze elkaar vast en vormen ze levende kettingen om het gat te overbruggen. Door die ketting vervolgens in te korten, trekken ze de bladranden naar elkaar toe.

Levende naaimachine

Vervolgens hecht een ‘beweegbare levende naaimachine’ de randen stevig aan elkaar, zoals Ross Crozier beschreven heeft. Terwijl veel werksters de bladranden tegen elkaar houden, komen andere werksters aanzetten met een volgroeide larve tussen hun kaken. bladeren aan elkaar geplakt vormen nest van groene wevernmier
De werksters stimuleren de larven om een zijden draad te spinnen en bewegen ze dan tussen de bladranden op en neer. Zo naaien ze de bladeren met zijde als naaigaren aan elkaar.
Bij veel mierensoorten spinnen larven zijde om een cocon te maken waarin ze verpoppen, maar bij de groene wevermier is de zijde nodig als bouwmateriaal voor het nest.

 

Een kolonie groene wevermieren bestaat uit meerdere bladernesten in een aantal bomen, met druk belopen paden ertussen. In nesten aan de rand van het territorium leven soldaten die de grenzen bewaken en verdedigen. Een kolonie wordt gemiddeld acht jaar oud en kan maar liefst een half miljoen inwoners tellen.
Dat is veel, en je zou denken dat een mier minder er dan niet zo veel toe doet.
Toch komen de mieren in actie als een nestgenoot in gevaar verkeert, laten Floria Uy en collega’s nu zien. Dat is een tweede vorm van complexe samenwerking.

Mier in nood

Raakt een mier gevangen in een spinnenweb, dan kunnen soortgenoten de draden van het web doorbijten en het slachtoffer lostrekken, ontdekte Uy. Maar het kan ook anders aflopen: dan vallen mieren een in een spinnenweb gevangen soortgenoot aan en maken haar dood. Wanneer redden ze elkaar, en wanneer niet?
Uy, die experimenten deed op de Salomonseilanden, zette een aantal keer een mier die ze in spinnenzijde had gewikkeld naast een mierenpad; soms was zo’n mier in nood een nestgenoot van de mieren op het pad, in andere gevallen kwam ze van een andere kolonie.

Ze constateerde dat mieren een gevangen nestgenoot altijd te hulp schieten. Maar voor mieren uit een vreemde kolonie is de afloop onzeker: ze worden soms gered en soms gedood. Dat sommige gedood worden is te verwachten: het zijn voor de mieren op het pad tenslotte indringers. Dat ze vaak geholpen worden is verrassend.
Het kan om een vergissing gaan, denken de onderzoekers. Mieren uit naburige kolonies hebben een grotere kans om geholpen te worden dan mieren uit een kolonie ver weg. Mieren herkennen nestgenoten en koloniegenoten aan de geur, en wellicht hebben naburige kolonies ongeveer dezelfde geur.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: groene wevermier op nest. Rushen (via Flickr, CC BY-SA 2.0)
Klein, midden: werksters bouwen aan het nest. Sean.hoyland (Wikimedia Commons, Public Domain)
Klein, onder: nest met naden van larvenzijde. Bernard DUPONT (via Flickr, CC BY-SA 2.0)

Kijk hoe de groene wevermieren een nest bouwen

Bronnen:
Uy, F.M.K., J.D. Adcock, S.F. Jeffries & E. Pepere, 2018. Intercolony distance predicts the decision to rescue or attack conspecifics in weaver ants. Insectes Sociaux, 3 november online. Doi: 10.1007/s00040-018-0674-z
Crozier, R.H., P.S. Newey, E.A. Schlüns & S.K.A. Robson, 2010. A masterpiece of evolution – Oecophylla weaver ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 13: 57-71

Rolpatroon in de war

Parasitaire waaiertjes veranderen de leefwijze van wespen

Gedrag van Franse veldwesp staat onder invloed van Xenos-parasiet

De parasiet Xenos vesparum heeft zijn levenscyclus stevig verknoopt met die van de wesp waarin hij leeft. Hij stuurt het gedrag van geparasiteerde wespen in een richting die hem goed uit komt, laten Laura Beani en collega’s zien.

Het is vaak griezelig, maar ook fascinerend om te zien hoe parasieten hun gastheer in de greep hebben. Een mooi staaltje is de parasiet Xenos vesparum, een plaag voor de Franse veldwesp (Polistes dominula). Zijn manipulatiekunsten worden stukje bij beetje ontrafeld door Laura Beani en haar collega’s.

De parasiet, die behoort tot de insectengroep van de waaiervleugeligen of waaiertjes, heeft een bizarre levenswijze, met een opvallend verschil tussen mannetjes en vrouwtjes. Als larven leven waaiertjes parasitair in een wesp. De mannetjes verpoppen daar ook; het voorste deel van de poppen steekt zichtbaar naar buiten tussen de platen van het achterlijf van de gastheerwesp. Als volwassen mannetjes eruit komen, verlaten ze hun gastheer en leven ze vrij, maar dat vrije leven duurt maar kort, nog geen dag. Ze hebben waaiervormige vleugels, vandaar de naam.
Vrouwtjes leven veel langer; zij blijven hun hele leven in hun gastheer en verpoppen niet, maar veranderen in een zak met eicellen en een vetvoorraad. Alleen hun kopborststuk is stevig en piept tussen de platen van het achterlijf van de gastheer door. Per geparasiteerde wesp wordt meestal maar één parasiet, mannetje of vouwtje, volwassen.
Mannetje en vrouwtje parasiet moeten paren op de wesp waar zij in leeft. Dat doen ze vliegensvlug.

Wespenkolonie

De waaiertjes zijn aan de jaarcyclus van de Franse veldwesp gebonden.
Die begint in maart, wanneer bevruchte wespenkoninginnen, die de winter in groepen hebben doorgebracht, te voorschijn komen. Elke koningin zoekt een plek waar ze een kolonie kan stichten. Ze bouwt een open nest en legt de eerste eitjes, waar werksters uit zullen komen. Voordat die volwassen zijn, moet de koningin ook voedsel halen en het broed verzorgen. Maar later, vanaf mei, hoeft ze alleen nog maar eitjes te leggen; de werksters, die zelf geen nakomelingen krijgen, doen het werk.
In de zomer is de kolonie in volle bloei met maximaal vijftig wespen. Het wordt tijd voor de volgende stap: de koningin gaat eitjes leggen waar mannetjes uit komen en seksuele vrouwtjes, toekomstige koninginnen. Mannetjes en seksuele vrouwtjes verschijnen in juli-augustus.

Overwinteren

Dan zit de taak van hare majesteit er op. Ze stopt ermee en de kolonie stort in. De seksuele vrouwtjes verlaten het nest en vormen in het vroege najaar groepen waar de mannetjes op afkomen. Er wordt gepaard. Als de winter nadert, zoeken de bevruchte wespenvrouwtjes een beschutte plaats op, weer in groepen; vaak is dat in gebouwen, bijvoorbeeld onder dakpannen. Daar wachten ze in rust de nieuwe lente af. Mannetjes en werksters halen de winter niet; zij sterven voor die tijd. In maart en april ontwaken de nieuwe koninginnen en begint de cyclus opnieuw.
De Franse veldwesp is een algemeen voorkomende Europese soort die ook in België en Nederland te vinden is. Hij is niet hinderlijk, zoals de gewone wesp of ‘limonadewesp’, Vespula vulgaris.

Trompetbloem

Xenos schopt het rolpatroon van zijn gastheer flink in de war. Maar niet meteen. In mei vreten piepkleine parasietenlarfjes zich naar binnen bij wespenlarven; dat zijn dan nog allemaal larven die een werkster opleveren. De wespenlarven hebben waarschijnlijk weinig last van de parasiet. Pas als zij zijn veranderd in een pop, maken de parasietenlarven een groeispurt door en worden ze volwassen.
En zo gauw volwassen geparasiteerde werksters uit de pop komen, begint het gemanipuleer: ze houden zich niet aan hun rol. Ze luieren en als ze een week oud zijn, verlaten ze het nest.

Beani, die onderzoek doet in Toscane, beschrijft nu hoe die werksters na vertrek in de vroege zomer bij voorkeur struiken van de trompetbloem opzoeken; de trompetbloem, afkomstig uit Noord-Amerika, is daar ingeburgerd. De plant maakt bijzonder veel nectar waar de geparasiteerde wespen zich tegoed aan doen. Gezonde, niet-geparasiteerde wespen komen veel minder op die plant.
Doordat hun gastheren het nest verlaten en samenkomen op de trompetbloem, vinden de parasieten makkelijk een partner en kunnen ze paren. In het wespennest zouden parasietenmannetjes onmiddellijk worden verjaagd door gezonde werksters.

Castratie door Xenos

In de bevruchte parasietenvrouwtjes, binnen een wespenlijf, ontwikkelen zich embryo’s en eind juli komen er nieuwe parasietenlarfjes naar buiten; een vrouwtje produceert er meer dan drieduizend. Die larfjes hebben allemaal een gastheer nodig. Komen er gezonde, foeragerende wespen langs, dan klampen larfjes zich aan hen vast, reizen mee naar het wespennest en zoeken daar wespenlarven op voor een tweede infectieronde.
Ze zullen nu ook wespenlarven parasiteren die waren voorbestemd om zich voort te planten: mannetjes en seksuele vrouwtjes. Maar dat werkje gaat niet door: de parasiet castreert de wespen.

Veilig

Vanaf half juli groeperen door Xenos geparasiteerde wespen (werksters, mannetjes en seksuele vrouwtjes) zich buiten zoals gezonde jonge seksuele vrouwtjes dat iets later in het seizoen zullen doen: het rolpatroon vervaagt. Ze zoeken planten op die boven de vegetatie uitsteken en later vaak gebouwen, meestal plaatsen waar gezonde mannetjes zich elk jaar verzamelen of waar toekomstige koninginnen plegen te overwinteren. De geparasiteerde wespen vertonen weinig activiteit, de parasieten hebben alle gelegenheid om te paren.
Als gezonde seksuele wespenvrouwtjes uitvliegen en groepen vormen, voegen ze zich vaak bij de geparasiteerde wespen.

Aan het eind van het seizoen, als de seksuele wespenvrouwtjes zijn bevrucht en een plaats zoeken om te overwinteren, sluiten wespen met een bevrucht parasietenvrouwtje aan boord zich bij hen aan. Zo brengen parasietenvrouwtjes veilig de winter door: in een wespenlijf, in een groep wespen op een beschutte plaats. Wespen die een parasietenmannetje bij zich hebben gehad, hebben geen functie meer; zij gaan in het najaar dood.

Koerier

In het voorjaar vertrekken gezonde jonge koninginnen om een kolonie te stichten en blijven geparasiteerde wespen achter. Een kleine maand later, als in jonge wespennesten de eerste wespenlarven verschijnen, brengen de parasieten hun larfjes ter wereld. Dan voeren ze de laatste manipulatietruc uit: ze schakelen hun gastheerwesp in om de volgroeide larfjes af te leveren. Als een koerier gaat die bij meerdere jonge nesten langs. Daar zijn nog geen werksters die de nesten verdedigen en de koningin is vaak weg om voedsel te verzamelen. Vanuit haar gastheer kan de parasiet larfjes droppen in de nesten.
Ze laat ook wat larfjes vallen op planten, voor het geval er een foeragerende wesp langskomt die ze meeneemt.
En zo krijgt de parasiet Xenos de cirkel rond – met gedwongen medewerking van de gastheer.

Willy van Strien

Foto: ©Hans Hillewaert (Wikimedia Commons, Creative Commons BY-SA 4.0)

Hoe waaiertjes, Xenos peckii, paren op YouTube

Zie ook: de paring van het waaiertje Stylops ovinae is niet zachtzinnig

Bronnen:
Beani, L., F. Cappa, F. Manfredini & M. Zaccaroni, 2018. Preference of Polistes dominula wasps for trumpet creepers when infected by Xenos vesparum: A novel example of co-evolved traits between host and parasite. PLoS ONE 13:e0205201. Doi: 10.1371/journal.pone.0205201
Beani, L., R. Dallai, D. Mercati, F. Cappa, F. Giusti & F. Manfredini, 2011. When a parasite breaks all the rules of a colony: morphology and fate of wasps infected by a strepsipteran endoparasite. Animal Behaviour 82: 1305e1312. Doi:10.1016/j.anbehav.2011.09.012
Beani, L., 2006. Crazy wasps: when parasites manipulate the Polistes phenotype. Annales Zoologici Fennici 43: 564-574.
Hughes, D.P., J. Kathirithamby, S. Turillazzi & L. Beani, 2004. Social wasps desert the colony and aggregate outside if parasitized: parasite manipulation? Behavioral Ecology 15: 1037-1043. Doi:10.1093/beheco/arh111