Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: bouwen

Stijlvast

Het nest van Scaptotrigina depilis met raten in kurkentrekkervorm.

Het broedcel-complex in het nest van de angelloze bij Scaptotrigona depilis, die leeft in Zuid-Amerika, kan twee vormen hebben. In de meeste kolonies maken werksters raten (platen met broedcellen) horizontaal boven elkaar, elke raat beginnend vanuit een centrale zuil: de parallel-vorm. Maar soms bouwen ze een doorlopende spiraalvormige raat zonder centrale zuil: de kurkendraaier-vorm. De werksters die de raten bouwen houden dus een van twee mogelijke bouwstijlen aan.

Dat is geen kwestie van erfelijke aanleg, schrijven Viviana di Pietro en collega’s, en ook geen aanpassing aan de plaats van het nest of de temperatuur van de omgeving. De werksters bouwen simpelweg door in de stijl die al is toegepast en zetten zo een traditie voort.

Angelloze bijen zijn, net als honingbijen, hoog-sociale soorten met koninginnen die zich voortplanten en werksters die de overige taken doen. Tot die taken behoren bouw en onderhoud van het nest, dat ze maken in holten. Werksters van Scaptotrigona depilis maken raten uit een mengsel van was en plantenhars. Ze bouwen die van beneden naar boven, en dat kan dus op twee manieren. Ze doen voedsel in elke cel en sluiten hem af nadat de koningin er een eitje in gelegd heeft. Het eitje ontwikkelt zich tot larve en pop, en tenslotte komt er een jonge bij uit.

Raten worden veel vaker in parallel-vorm gebouwd dan in kurkendraaier-vorm: ongeveer 95 procent van de kolonies heeft de parallel-vorm.

Raten van Scaptotrigona depilis in parallel-vorm

Soms stapt een kolonie over van het ene op het andere type. Gemiddeld blijft de parallel-vorm bijna twee jaar bestaan. De kurkendraaier-vorm wordt anderhalve maand aangehouden; dat is veel minder lang, maar alsnog langer dan dat een cohort werksters in de bouw actief is, namelijk twee à drie weken. Beide bouwstijlen gaan dus een tijdlang over van generatie op generatie.

De onderzoekers wilden nagaan of dat komt doordat werksters zich laten leiden door het bouwsel dat er al is. Daarom deden ze proeven waarbij ze ervaren werksters uit een kolonie haalden en in een andere kolonie zetten waarvan het broedcel-complex ofwel de vertrouwde ofwel de alternatieve vorm had. Het resultaat was duidelijk: werksters die geplaatst werden bij het type dat ze niet kenden, namen het voor hen nieuwe bouwplan meteen over, in plaats van te bouwen zoals ze gewend waren. Ze hoefden die andere bouwstijl kennelijk niet van hun nieuwe nestgenoten af te kijken.

In een tweede proef veranderden de onderzoekers in een aantal kolonies de parallel-vorm van de raten in de kurkentrekker-vorm door in de bovenste raat een snee te maken van de rand tot het midden en het ene uiteinde op het andere te leggen. In de meeste gevallen bouwden de werksters dan in de kurkentrekker-vorm verder.

Om een traditie in stand te houden, is de conclusie, is niet veel nodig. Het is voldoende als de dieren zich laten leiden door wat er is, in dit geval: ze passen het bouwplan toe van de bestaande structuur. Dat vereist geen begrip, planning of communicatie. De technische term voor deze vorm van zelforganisatie is stigmergie.

Waarschijnlijk is de parallel-vorm van het broedcel-complex de standaard. De onderzoekers denken dat soms door een fout een kurkentrekker-vorm ontstaat. In plaats van de boel dan af te breken, bouwen de bijen volgens dat model verder.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Zeldzame kurkendraaier-vormige raat; open cellen aan de rand moeten nog gevuld worden.
Klein: Parallelle raten met centrale zuil, de meest voorkomende vorm.
©Viviana di Pietro

Lees meer over de broedcellen van Scaptotrigona depilis

Bron:
Di Pietro, V., C. Menezes, M.G. de Britto Frediani, D.J. Pereira, M. Fajgenblat, H. Mendes Ferreira, T. Wenseleers & R. Caliari Oliveira, 2024. The inheritance of alternative nest architectural traditions in stingless bees. Current Biology, 19 maart online. Doi: 10.1016/j.cub.2024.02.073

Kogelvis met nestdrang

Eindeloos greppels graven levert een kunstwerk op

Kogelvis Torquigener albomaculosus graaft greppels om nest te maken

Duizenden keren schuurt het mannetje van de kogelvis Torquigener albomaculosus een rechtlijnig greppeltje uit in het zand volgens simpele regels. Ryo Mizuuchi en collega’s laten zien hoe dat een reusachtig en prachtig zandfiguur oplevert.

Nest van kogelvis Torquigener albomaculosus is geometrisch zandfiguurDuikers vonden in 1995 een cirkelvormige structuur met een mooi regelmatig patroon op de zandige bodem van de subtropische zee rond zuidelijke eilanden van Japan; de doorsnee was maar liefst twee meter. Kort daarna werden er meer gevonden. Men keek er vreemd van op. Hoe waren deze mysterieuze zandfiguren ontstaan?

Het antwoord was al even verrassend als de vondst zelf: de maker bleek het mannetje van een onbekende kogelvis te zijn, een onopvallend opdondertje van maar zo’n tien centimeter lang. Hij kreeg de naam Torquigener albomaculosus. Zijn reusachtige bouwwerk is zijn nest. Dat bestaat uit een middencirkel met fijn zand en daaromheen een ring van 25 tot 30 in stralen georiënteerde greppels en richels; halverwege is de ring wat ingedeukt en zijn de greppels ruimer.

Versiering

Hiroshi Kawase en collega’s beschreven hoe het visje zeven tot negen dagen bezig is om het indrukwekkende bouwwerk te creëren. Hij maakt eerst tientallen onregelmatige kuiltjes in het zand, waarschijnlijk om zijn bouwterrein af te bakenen. Op de tweede dag begint zich een basispatroon af te tekenen, met een vlakke middencirkel en een vage aanzet van greppels en richels. De vis maakt de greppels door over de bodem te schuren en met buik en vinnen zand op te laten wervelen. De volgende dagen groeit de middencirkel en worden de greppels en richels ernaast steeds duidelijker. Door het gewoel van de vis komt het fijnste zand eerst op de bodem van de greppels terecht om zich daarna in de middencirkel te verzamelen.
Uiteindelijk brengt de kogelvis in de middencirkel een onregelmatig patroon aan met zijn aarsvin. Hij legt nog wat stukjes schelp en koraal op de richels ter versiering. En dan is hij klaar om vrouwtjes te ontvangen – want daar was het allemaal om begonnen.

Zorg

Als zich een vrouwtje bij de ring vertoont, nodigt hij haar uit om in de cirkel te komen door daar lekker veel fijn zand op te gooien. Dat ziet zij graag, want op fijn zand legt ze haar eitjes. Is ze binnen, dan begint een spel van toenadering. Hij stuift op meermalen haar af en trekt zich weer terug, zij doet soms alsof ze weggaat. Uiteindelijk laat ze zich op de bodem zakken om eitjes te leggen, en terwijl hij haar achter haar bek bijt stort hij zijn zaad erover uit. Zo paaien ze een aantal keer. Dan vertrekt ze, om misschien weer terug te komen. Het mannetje ontvangt deze dag meerdere vrouwtjes in zijn nest.

Daarna breekt een nieuwe periode voor hem aan: de zorg voor de eitjes is zijn taak. Hij wappert erover met zijn vinnen, houdt ze schoon en verjaagt vissen die in de buurt komen. Onderhoud aan het bouwwerk pleegt hij nu niet meer, zodat het patroon vervaagt en het verzamelde fijne zand zich weer verspreidt. Na zes dagen staan de larven op uitkomen en dan wappert hij extra veel. Als hij opnieuw gaat broeden, zal hij een nieuw nest maken in plaats van het oude te repareren.

Herhaling

Intussen blijft de vraag hoe deze kogelvis zo netjes een reusachtig bouwsel met zo’n mooi geometrisch ontwerp weet te maken. Hij bevindt zich vlak boven de bodem en heeft dus geen overzicht over het geheel.
Dat is ook niet nodig, laten Ryo Mizuuchi en collega’s nu zien. Het komt vanzelf goed doordat het visje een eenvoudige handeling – een greppel graven – duizenden keren herhaalt en daarbij een paar simpele regels toepast.
Die regels leiden de onderzoekers af uit hun waarnemingen. Ze zagen hoe het mannetje het centrum van de cirkel markeert door zijn buik op de grond te drukken. Vervolgens schuurt hij steeds een rechtlijnige greppel uit. Aanvankelijk legt hij de greppels kriskras aan, maar later laat hij ze steeds vaker naar het middelpunt van de cirkel wijzen. Bij het graven in de toekomstige ring werkt hij altijd van buiten naar binnen. Het patroon wordt steeds duidelijker doordat hij steeds op een lage plek begint, dus waar zich al een greppel aftekent en geen richel. In de middencirkel graaft hij ook, maar dan vooral van binnen naar buiten; dat is waarschijnlijk om de cirkel af te bakenen.

Beoordelen

De onderzoekers speelden het proces volgens deze regels na op de computer en zagen inderdaad de ringstructuur met greppels en richels verschijnen. Ze ontdekten ook dat hoe dikker of sterker het mannetje is, hoe breder zijn greppels worden. Wie weet gebruiken vrouwtjes de greppelbreedte ook om een mannetje te beoordelen, naast de hoeveelheid zand die hij opgooit. Het onderzoek naar deze vis is nog niet af.

Willy van Strien

Foto’s: Hiroshi Kawase (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC 2.0)

Dit BBC-filmpje laat zien hoe het kogelvis-mannetje zijn prachtige nest bouwt

Bronnen:
Mizuuchi, R., H. Kawase, H. Shin, D. Iwai & S. Kondo, 2018. Simple rules for construction of a geometric nest structure by pufferfish. Scientific Reports 8: 12366. Doi: 10.1038/s41598-018-30857-0
Kawase, H., R. Mizuuchi, H. Shin, Y. Kitajima, K. Hosoda, M. Shimizu, D. Iwai & S. Kondo, 2017. Discovery of an earliest-stage “mystery circle” and development of the structure constructed by pufferfish, Torquigener albomaculosus (Pisces: Tetraodontidae). Fishes 2: 14. Doi: 10.3390/fishes2030014
Kawase, H., Y. Okata, K. Ito & A. Ida, 2015. Spawning behavior and paternal egg care in a circular structure constructed by pufferfish, Torquigener albomaculosus (Pisces: Tetraodontidae). Bulletin of Marine Science 91: 33-43. Doi: 10.5343/bms.2014.1055
Kawase, H., Y. Okata & K. Ito, 2013. Role of huge geometric circular structures in the reproduction of a marine pufferfish. Scientific Reports 3 : 2106. Doi: 10.1038/srep02106

Bikkel van een beestje

De bij Anthophora pueblo bijt kaken stuk op zandsteen

Anthophora pueblo maakt haar nest in zandsteen

Het kost veel moeite, maar dan hebben ze ook wat: vrouwtjes van Anthophora pueblo schrapen een nest uit in steen. Daarin zijn eitjes en larven veilig, schrijven Michael Orr en collega’s. Als het moet, kunnen ze er jaren blijven.

Vrouwtjes van de bij Anthophora pueblo maken het zichzelf niet makkelijk. Ze maken hun nest om eitjes in te leggen namelijk liever in zandsteen dan in zachter materiaal.
Dat is wel heel apart.
Ze slaan de hardste stukken over, maar in wat minder harde stukken steen gaan ze dapper aan de slag. Alle vrouwtjes maken een eigen nest, vaak dicht bij elkaar. Deze bijen leven dus niet, zoals honingbijen, in kolonies waarin alleen de koningin vruchtbaar is.

Versleten kaken

Zandsteen bestaat uit zandkorrels die zijn aaneengekit met ‘cement’. De vrouwtjes maken het cement wat zachter met water en schrapen dan een tunnel uit, melden Michael Orr en collega’s. In zo’n tunnel maken ze cellen die ze afsluiten met een mengsel van speeksel en zandkorrels of stukjes zandsteen. In elke cel hebben ze een eitje gelegd en een voedselvoorraad achtergelaten voor de larve die daaruit komt: een papje van nectar en stuifmeel.
Het is heel hard werken voor de kleine beestjes om een nest in steen te maken en het laat zijn sporen na: oude vrouwtjes hebben versleten kaken die waarschijnlijk niet meer bruikbaar zijn.

Honger

Maar de voordelen wegen op tegen alle moeite. Eitjes en larven zitten hoog en droog. Hun onderkomen vergaat niet en ze krijgen in hun afgesloten stenen cel weinig te maken met roofvijanden, parasieten en ziekteverwekkers. Als het moet kunnen ze er minstens vier jaar blijven voordat ze als jonge bij naar buiten komen.
Dat is vaak nodig ook. De ‘zandsteenbijen’ leven in droge gebieden en woestijnen waar niet ieder jaar bloemen bloeien. Als er niets bloeit, komen jonge bijen meteen om van de honger. Maar dankzij hun stevige cel kunnen ze droge jaren voorbij laten gaan en wachten totdat er buiten wel iets in bloei komt.

De tunnels zijn zo stevig dat de bijen ze kunnen hergebruiken. Dus als een vrouwtje eenmaal een tunnel uitgehakt heeft, profiteert niet alleen zijzelf ervan, maar later ook een ander, en dat is vaak een dochter.

Anthophora pueblo is een nieuw ontdekte bijensoort in Noord-Amerika. De soort is genoemd naar de Oude Pueblovolkeren die vroeger leefden in het zuidwesten van de VS: Colorado, Utah, New Mexico en Arizona. Hun cultuur bloeide in de eerste en tweede eeuw na Christus en verdween in de vijftiende eeuw. Zij maakten woningen in grotten en rotswanden. Orr en collega’s vonden de bijen in Colorado en Utah, onder meer in wanden van die woningen.

Willy van Strien

Foto: het nest van Anthophora pueblo. © Michael Orr

Bekijk een filmpje van deze bij en zijn bijzondere nesten

Bron:
Orr, M.C., T. Griswold, J.P. Pitts & F.D. Parker, 2016. A new bee species that excavates sandstone nests. Current Biology 26: R779–R793. Doi: 10.1016/j.cub.2016.08.001

Luidruchtige bouwvakkers

Mieren werken goed samen dankzij graafsignaal

Mier Atta vollenweideri communiceert met geluid

Om de bouw van hun complexe nest goed te organiseren, houden mieren van de soort Atta vollenweideri contact tijdens de bouw. Ze doen dat door geluid te maken, ontdekten Steffen Pielström en collega’s.

Het lijkt een ongeordend zooitje, een mierennest met al die krioelende beestjes. Maar in werkelijkheid hebben ze het goed voor elkaar. De mieren van een kolonie maken samen een nest en houden dat schoon, ze halen voedsel en ze bewaken en verzorgen de koningin en het broed.
Die samenwerking vereist samenspraak. Het is bekend dat mieren vooral met geurstoffen communiceren, maar ze hebben ook andere mogelijkheden. Steffen Pielström ontdekte dat mieren van de soort Atta vollenweideri geluid maken om hun maatjes te laten weten waar ze gangen en kamers voor hun nest uitgraven.

Atta vollenweideri, een mier die leeft op Zuid-Amerikaanse vlakten, maakt enorme nesten waarin miljoenen mieren wonen. De nesten liggen in het landschap als kale heuvels die acht meter breed en anderhalve meter hoog kunnen zijn. Een paar honderd gaten zorgen voor ventilatie. Via gaten bovenop het nest trekt er lucht naar buiten; de mieren bouwen torentjes rondom de gaten die de trek bevorderen. Via gaten aan de zijkant stroomt verse lucht naar binnen. Door de gaten aan de zijkant lopen ook de talloze mieren in en uit.

Duizenden kamers

Ook ondergronds is het bouwwerk complex. Deze mieren zijn bladsnijders: ze knippen grassprieten en stukjes blad af en brengen die naar hun nest. Ze gebruiken dat plantaardig materiaal niet direct als voedsel, omdat ze het niet kunnen verteren. Maar ze kauwen het fijn en geven het aan schimmels die ze in ondergrondse schimmeltuinen houden. De schimmels verwerken het en maken voedzame knoppen die de mieren wel kunnen eten.
Mieren en schimmels zijn geheel op elkaar aangewezen. De mieren zouden zonder schimmel niet te eten hebben. De schimmel krijgt een groeiplaats met een goed klimaat, bescherming en voeding.
Voor hun schimmelkweek hebben de mieren duizenden ondergrondse kamers aangelegd; ook de koningin en het broed verblijven in die kamers. Onder de kweekkamers zijn enorme afvalputten uitgegraven.

Hoe maken de mieren zo’n nest? Als elke mier zomaar ergens zou gaan graven, zou er natuurlijk nooit een fatsoenlijk nest ontstaan, laat staan een complex nest.
Het is dus geen wonder dat de mieren hun activiteiten op elkaar afstemmen.

Coördinatie

Het blijkt dat ze dat ze dat doen door tijdens graafwerkzaamheden een hoorbaar geluid te maken. Achter hun ‘taille’ hebben ze speciale structuren die ze over elkaar wrijven door hun achterlijf een beetje op en neer te bewegen. Ze ‘striduleren’, min of meer zoals krekels dat doen. Mieren kunnen niet horen, maar via poten en antennen nemen nestgenoten de trillingen in de bodem waar die door het striduleren ontstaan, tot een afstand van maximaal zes centimeter.
Pielström deed een serie vernuftige proeven in het lab, waarbij hij mieren in doorzichtig plastic doosjes en buisjes had en liet graven in vochtige klei; hij gebruikte behalve Atta vollenweideri ook de verwante soort Atta cephalotes. Hij stelde vast dat de mieren geluid gaan maken vlak voordat ze beginnen te graven en blijven striduleren terwijl ze met hun kaken de grond loswrikken en bijeen harken. Mieren die in de buurt zijn reageren daarop door op dezelfde plaats aan de slag te gaan.
Zo verenigen ze hun krachten en graven ze gezamenlijk gangen en kamers uit.

Het was al bekend dat veel mieren geluid kunnen maken, en dat die stridulatie bij bladsnijders dient als alarmsignaal of om nestgenoten erbij te roepen als er gras of blad geknipt wordt. Nu blijkt het ook een middel om de nestbouw te coördineren.

Willy van Strien

Foto: Steffen Pielström

Op YouTube: Atta cephalotes knipt blad

Bron:
Pielström, S. & F. Roces, 2012. Vibrational communication in the spatial organization of collective digging in the leaf-cutting ant Atta vollenweideri. Animal Behaviour, 15 augustus online. Doi: 10.1016/j.anbehav.2012.07.008

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders NorenBoven ↑