Mangrovekwal steekt op afstand

Slijm zit stampvol bolletjes met netelcellen

Mangrovekwal stoot slijm uit met stekende celbolletjes

Het water rondom mangrovekwallen is gevaarlijk voor kleine beestjes en prikkelend voor snorkelaars. Beweeglijke celstructuren, afgescheiden door de kwallen, zijn daar verantwoordelijk voor, laten Cheryl Ames en collega’s zien.

De mangrovekwal Cassiopea xamachana zwemt niet rond, zoals kwallen normaal gesproken doen, maar strijkt ondersteboven neer op modderige bodems van mangrovebossen, zeegrasvelden of ondiepe baaien, zijn acht mondarmen met uitbundig vertakte flappen omhoog. De kwal komt voor in warme gedeelten van de westelijke Atlantische Oceaan, de Caribische Zee en de Golf van Mexico, vaak in grote groepen.
Het liggende bestaan is niet het enige ongewone van dit dier. Apart is ook dat in zijn geleiachtige lijf eencellige algachtige organismen leven, de zogenoemde zoöxanthellen. Net als planten maken die koolhydraten en zuurstof uit koolstofdioxide en water, met behulp van energie uit zonlicht. Een deel van de koolhydraten staan ze af aan de kwal, in ruil voor hun comfortabele en veilige onderkomen.

En dan is er nog een derde eigenaardigheid: water rondom een groep mangrovekwallen ‘steekt’, zoals snorkelaars weten. Cheryl Ames en collega’s ontdekten hoe de mangrovekwal dat voor elkaar krijgt.

Beweeglijke celbolletjes

De koolhydraten die de mangrovekwal aan zijn inwonende micro-organismen ontleent, zijn de belangrijkste bron van energie. Maar de kwal heeft ook eiwitten nodig. Daarom vult hij zijn dieet aan met dierlijk voedsel.
Om prooien te vangen hebben kwallen netelcellen. Deze cellen dragen netelblaasjes, een soort van harpoentjes, en zijn voorzien van een gifmengsel; de harpoentjes kunnen kleine beestjes verlammen of doden. De steken schrikken bovendien bedreigers af.
De mangrovekwal heeft netelcellen op zijn mondarmen. Het dier ligt te pulseren en veroorzaakt daarmee bewegingen in het water die prooidiertjes naar de armen drijft, waar ze gevangen worden. Maar hij steekt, in tegenstelling tot andere kwallen, ook op afstand. Hoe doet hij dat?

Als er prooidiertjes zijn of als de kwal verstoord wordt, zo blijkt uit het huidige onderzoek, stoot hij grote hoeveelheden slijm uit. Daarin zitten microscopisch kleine bolletjes met een bobbelig oppervlak. Ze hebben aan de buitenkant een laag cellen, namelijk netelcellen en opperhuidcellen met zweepharen. De inhoud is geleiachtig als de kwal zelf; vaak zitten er zoöxanthellen in.

Dodelijk

De celbolletjes, die de onderzoekers cassiosomen hebben genoemd, worden in grote hoeveelheden aangemaakt op de armen van de kwal. Bij verstoring begint hij ze na vijf minuten uit te stoten in een wolk slijm en gaat daar uren mee door. Dankzij de zweepharen zijn de bolletjes beweeglijk. Ze zwemmen een kwartier lang rond in het slijm en zakken dan naar beneden; daar blijven ze nog dagenlang kruipen en draaien. Ze worden geleidelijk gladder en kleiner en vallen uiteindelijk uit elkaar.

De cassiosomen zijn in staat prooidiertjes te doden, blijkt uit proeven in het lab. Een pekelkreeftje bijvoorbeeld is vaak op slag dood als hij met zo’n bolletje in aanraking komt.

Terwijl ze met hun werk bezig waren, ondervonden de onderzoekers zelf dat het water in de proefbakken stak.

Van alle eigenaardigheden die de mangrovekwal heeft, is dit misschien wel de vreemdste: stukjes kwal die los van het eigenlijke lichaam dagenlang in leven blijven en de kwal helpen prooien te vangen en vijanden af te schrikken. De onderzoekers weten inmiddels dat een handvol nauw verwante soorten kwallen vergelijkbare kleine ‘granaten’ afscheidt.
De celbolletjes in het slijm van de mangrovekwal waren al eerder gezien, aan het begin van de twintigste eeuw, maar men dacht dat het parasieten waren. Dat het kwalweefsel was had toen niemand kunnen denken.

Willy van Strien

Foto: Bjoertvedt (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Bron:
Ames, C.L., A.M.L. Klompen, K. Badhiwala, K. Muffett, A.J. Reft, M. Kumar, J.D. Janssen, J.N. Schultzhaus, L.D. Field, M.E. Muroski, N. Bezio, J.T. Robinson, D.H. Leary, P. Cartwright, A.G. Collins & G.J. Vora, 2020. Cassiosomes are stinging-cell structures in the mucus of the upside-down jellyfish Cassiopea xamachana. Communications Biology 3: 67. Doi: 10.1038/s42003-020-0777-8

Uit betrouwbare bron?

Boomklever geeft afgeluisterde informatie onvolledig door

Canadese boomklever luistert Amerikaanse matkop af

De Canadese boomklever verstaat de alarmroep van Amerikaanse matkoppen uitstekend. Maar hij geeft niet alle informatie die daarin besloten is door in zijn eigen roep, laten Nora Carlson en collega’s zien.

Een uil die overdag rustig op een boomtak zit vormt geen acuut gevaar voor zangvogels. Toch hebben die hem liever niet in hun buurt. Door met een groep een boel drukte te maken, proberen ze de vijand te verjagen.
Zo ook de Canadese boomklever uit Noord-Amerika. Als deze vogel weet dat er een uil zit, ronselt hij soortgenoten om mee te doen met jennen. In zijn oproep geeft hij daarbij aan hoe gevaarlijk de uil is die hij weg wil pesten, schrijven Nora Carslon en collega’s. Althans: als de boomklever die vijand zelf heeft waargenomen.

Op hoge toon

Niet alle uilen zijn namelijk even gevaarlijk. De Amerikaanse oehoe, een knoeperd van ongeveer een halve meter lengte, is niet wendbaar genoeg om een zangvogeltje makkelijk te kunnen pakken; hij is dan ook niet erg bedreigend. Voor de kleine, behendige Noordamerikaanse dwerguil is het veel meer oppassen geblazen.
Boomklevers reageren dan ook verschillend als ze oehoe of dwerguil horen, zo bleek In playbackexperimenten waarin de onderzoekers deze zangvogels blootstelden aan de roep van beide vijanden. Horen boomklevers een dwerguil, dan bestaat hun pestoproep uit kortere roepjes op hogere toon die sneller na elkaar komen dan wanneer ze een oehoe horen. De opgetrommelde soortgenoten zijn dan meer opgewonden en gaan langduriger en feller tekeer – in dit geval tegen de speakers die de onderzoekers gebruikten.
Zo stoppen de zangvogels hun tijd en energie vooral in het verjagen van de meest gevaarlijke vijanden.

Luistervink

Amerikaanse zwartkop laat horen hoe gevaarlijk een vijand isBoomklevers hoeven niet alleen op hun eigen oren te vertrouwen; ze maken ook gebruik van de waakzaamheid van andere zangvogels en luisteren hun alarmroep af.
De onderzoekers hadden eerder al laten zien hoe boomklevers gepast reageren op pestoproepen van Amerikaanse matkoppen. Ook deze vogeltjes laten in hun alarmroep horen of ze een minder gevaarlijke oehoe of een gevreesde dwerguil in het vizier hebben. Als boomklevers matkoppen horen roepen vanwege een dwerguil, maken ze meer drukte en laten ze zelf meer oproepen horen dan wanneer ze matkoppen alarm horen slaan om een oehoe. Ze begrijpen de boodschap van de matkoppen dus uitstekend.

Maar ondanks dat begrip geven boomklevers in hun eigen pestoproep niet door of er volgens matkoppen een meer of minder gevaarlijke uil verjaagd moet worden, zoals ze wel doen wanneer ze die vijand zelf hebben waargenomen. Komt de informatie van matkoppen, dan laten ze in het midden hoe gevaarlijk de vijand is. Letterlijk: hun pestoproep zit dan qua lengte van roepjes, toonhoogte en tempo tussen oproepen bij hoog en laag risico in.

En dat is misschien niet eens zo gek. Hoewel boomklevers en matkoppen dezelfde vijanden hebben, zijn ze door hun verschillende levenswijze niet even kwetsbaar voor die vijanden. Hoe matkoppen de bedreiging die van verschillende vijanden uitgaat ervaren en communiceren kan dus verschillen van hoe boomklevers het gevaar zouden inschatten. Dat maakt de informatie die ze van matkoppen krijgen wat minder betrouwbaar.

Willy van Strien

Foto’s
Groot: Canadese boomklever. Cephas (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)
Klein: Amerikaanse matkop. Shanthanu Bhardwaj (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Bronnen:
Carlson, N.V., E. Greene & C.N. Templeton, 2020. Nuthatches vary their alarm calls based upon the source of the eavesdropped signals. Nature Communications 11: 526. Doi: 10.1038/s41467-020-14414-w
Templeton, C.N. & E. Greene, 2007. Nuthatches eavesdrop on variations in heterospecific chickadee mobbing alarm calls. PNAS 104: 5479-5482. Doi: 10.1073_pnas.0605183104
Templeton, C.N., E. Greene & K. Davis, 2005. Allometry of alarm calls: black-capped chickadees encode information about predator size. Science 308: 1934-1937. Doi: 10.1126/science.1108841

Vreedzaam samenleven

Vervaarlijke kogelmier en defensieve bij tolereren elkaar

Vervaarlijke kogelmier Paraponera clavata tolereert angelloze bij

De kogelmier is geen lieverdje, de angelloze bij verdedigt zijn nest fanatiek. Uitgerekend deze twee vechtjassen leven probleemloos samen, schrijven Adele Bordoni en collega’s.

Angelloze bijen zijn sociale insecten, net als honingbijen. Ze bouwen hun nest in een holte, maar zo’n holte kunnen ze zelf niet maken. Ze maken daarom gebruik van een bestaande holte, en vaak kiezen ze dan een groter nest van andere sociale insecten, zoals termieten. Dat biedt een comfortabel onderdak, want de gastheer zorgt voor een goed klimaat in het nest.
Angelloze bij Partamona testacea bouwt zijn nest in dat van een mierHet angelloze bijtje Partamona testacea, dat in het Zuid-Amerikaanse Amazonegebied leeft, maakt zijn nest in een mierennest. Zijn gastheren kunnen ongevaarlijke schimmelkwekende mieren zijn, maar de bijtjes nemen net zo makkelijk hun intrek in een nest van de kogelmier Paraponera clavata, schrijven Adele Bordoni en collega’s. Op het eerste gezicht een vreemde keus, want de kogelmier is geen lieverdje.

Enorme kaken

De kogelmier valt agressief aan zodra hij zich bedreigd voelt. Zijn steek staat bekend als een van de meest pijnlijke dingen die je in de natuur kunt meemaken. Bovendien jaagt hij op insecten, want die eet hij, en heeft hij enorme kaken. Als je dan ook nog ziet hoeveel kleiner de bij is, dan zou je verwachten dat hij met een wijde bocht om het een nest van de kogelmier heen gaat. Maar nee, hij zoekt er juist onderdak.

En dat gaat nog goed ook, laat Bordoni zien. In het lab zetten de onderzoekers een mier en een bijtje bij elkaar in een schaaltje. De vervaarlijke mier deed weinig agressief en liet de kleine bij met rust. Als de bij inwoner was van het nest van de mier, deed de mier nog minder agressief. Bijten en steken waren uiterst zeldzaam.

Hars

Omgekeerd zijn ook de angelloze bijen tolerant. Ze kunnen hun kolonie fanatiek verdedigen, bleek uit observaties rond een mierennest met inwonend bijenvolk; de kogelmier bouwt zijn nest aan de voet van een boom. Brachten de onderzoekers een mier in de nestingang van de bij, dan grepen de bijenwerksters die mier, trokken haar dieper het nest in en bedekten haar met hars, zodat ze niet meer kon bewegen.
Maar een kogelmier gaat uit zichzelf het nest van de bijen niet in. Er loopt wel eens een mier langs het bijennest, waar altijd bijen bij de ingang op wacht zijn om indringers te weren. Maar dat laten de bijen toe. Als een kogelmier passeert, trekken de wachters zich even terug in het nest om zich weer te herpositioneren als de mier voorbij is. Komt de passerende mier uit een ander nest, dan keren de bijenwachters sneller terug; dan zijn ze dus wat waakzamer.

Bescherming

De vervaarlijke kogelmier en de defensieve angelloze bij Partamona testacea herkennen elkaar blijkbaar als vertrouwde soort, en ze maken ook onderscheid tussen bewoners van hetzelfde mierennest en vreemden. Waarschijnlijk herkennen ze elkaars geur. Ze leven vreedzaam samen zonder elkaar tot last te zijn, en de bijen profiteren ervan mee dat de mieren hun nest beschermen en verdedigen; misschien dragen ze daar een steentje aan bij, met hun waakzame wachters.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Paraponera clavata. Graham Wise (Via Flickr. CC BY-NC-ND 2.0)
Klein: de nestingang van Partamona testacea. © Giorgia Mocilnik

Bron:
Bordoni, A., G. Mocilnik, G. Forni, M. Bercigli, C.D.V. Giove, A. Luchetti, S. Turillazzi, L. Dapporto, & M. Marconi, 2019. Two aggressive neighbours living peacefully: the nesting association between a stingless bee and the bullet ant. Insectes Sociaux, 30 november online. Doi: 10.1007/s00040-019-00733-9

Verstopte eieren

Pimpelmees bedekt haar legsel bij gevaar

Pimpelmezen verstoppen de eieren in hun nest als er een roofdier in de buurt is

Zijn er tekenen dat er een roofdier in de buurt is? Pimpelmeesvrouwtjes hebben in dat geval een grotere neiging om hun eieren te verbergen, laten Irene Saavedra en collega’s zien.

Pimpelmeesvrouwtjes die aan de leg zijn, voegen elke dag een nieuw ei aan hun legsel toe, en het was bekend dat ze in die periode soms nestmateriaal op hun eieren leggen. Als het legsel compleet is, gaan ze broeden. Vanaf dat moment bedekken ze de eieren niet meer en zitten ze er zelf voortdurend op. Hun mannelijke partners brengen dan voedsel.
Waarom doen sommige vrouwtjes tijdens de eilegperiode moeite om hun legsel af te dekken? Een van de redenen is, veronderstelden Irene Saavedra en collega’s, dat ze hun eieren willen verbergen voor roofdieren. Pimpelmezen broeden van nature in boomholten, en een nestkast vinden ze ook prima. Zo’n dicht nest is al een stuk veiliger dan een open nest, zoals bijvoorbeeld dat van een merel: grote roofdieren kunnen er niet in. Maar misschien nemen pimpelmeesvrouwtjes extra veiligheidsmaatregelen als dat nodig is.

Penetrant

De proeven die de onderzoekers deden, bevestigden het vermoeden. In een aantal nestkasten legden de biologen tijdens de eilegperiode een stukje papier tussen bodem en nest dat was doordrenkt met de urine en het anaalkliervocht van een fret, een marterachtig roofdier, een sterk ruikend goedje. Ze wisten al dat pimpelmezen die geur herkennen en beseffen dat die op gevaar duidt.
Ter controle legden ze in andere nestkasten een stukje papier met citroengeur of een geurloos nat papiertje.

De pimpelmoeders reageerden op de penetrante geur van het roofdier. Als die lucht in een nestkast hing, was de kans dat de bewoonster haar legsel bedekte groter dan wanneer er een citroengeur aanwezig was of geen geur. Bedekking lijkt dus een maatregel te zijn om de eieren te beschermen als er een roofdier in de buurt is; het is mogelijk dat de mezen ook andere redenen hebben om hun legsel te bedekken.

Of de verstoptruc in de praktijk helpt, is nog niet onderzocht. Het zal zeker niet altijd zo zijn, want als een rover het nest grondig doorzoekt, kan hij de verborgen eieren vinden.

Willy van Strien

Foto: N.P. Holmes (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Koolmezen beschermen hun legsel ook vaak tegen nieuwsgierige blikken, maar om een andere reden

Bronnen:
Saavedra, I. & L. Amo, 2019. Egg concealment is an antipredatory strategy in a cavity-nesting bird. Ethology, 5 augustus online. Doi: 10.1111/eth.12932
Amo, L., I. Galván, G. Tomás & J.J. Sanz, 2008. Predator odour recognition and avoidance in a songbird. Functional Ecology 22: 289-293. Doi: 10.1111/j.1365-2435.2007.01361.x

Klimplant mijdt mijten

Ranken buigen weg van aangevreten steunplant

klimplant Cayratia japonica voorkomt contact met spintmijt

Als de Aziatische klimplant Cayratia japonica met zijn ranken houvast zoekt bij andere planten, is hij voorzichtig. De ranken trekken zich terug zodra ze de aanwezigheid van spintmijt bespeuren, constateren Tomoya Nakai & Shuichi Yano.

Klimmen kan de Aziatische klimplant Cayratia japonica uitstekend: in Amerika, waar hij is ingevoerd, is hij bekend onder de naam bushkiller. De ranken van de plant wikkelen zich om stengels van andere planten, zodat de klimplant naar het licht kan groeien. De ranken grijpen zich vast aan alles wat ze kunnen bereiken.
Nou ja: niet aan alles. Ze trekken zich terug als ze op een plant stuiten waar bonenspintmijt op zit, laten Tomoya Nakai & Shuichi Yano zien. Bonenspintmijt of rode spintmijt (Tetranychus urticae) is een klein spinachtig beestje dat plantensap uit bladeren opzuigt; de bladeren overleven dat vaak niet. De mijten kunnen op honderden plantensoorten leven. Als hun aantal ergens te hoog wordt, lopen ze naar een andere plek. Omdat ze daarbij elkaars spoor volgen, zijn ze al gauw met een hele groep op zo’n nieuwe plaats.

Spinsel

Door zijn fysieke contact met andere planten zou een klimplant makkelijk een infectie met deze schadelijke beestjes kunnen oplopen. Dat moet hij niet hebben. Nu blijkt dat Cayratia japonica een doeltreffende manier heeft om te voorkómen dat er mijten op komen. Zo gauw een rank een plant met spintmijt aanraakt, laat die rank los en krult zich van de aangetaste plant af.
De onderzoekers lieten dat mooi zien in het lab, waar ze een aantal klimplanten elk naast een bonenplant zetten die ofwel schoon was, ofwel veel mijten droeg. Ze legden de beweging van de ranken vast in een versnelde film met behulp van time-lapsefotografie, waarbij ze één filmbeeld per minuut maakten.

De vraag was vervolgens: waaraan herkent zo’n rank de aanwezigheid van spintmijt? Pikt hij de vluchtige stoffen op die een bonenplant aan de lucht afgeeft als hij wordt aangevreten? Of voelt hij het web waarmee de mijten het oppervlak van een plant bedekken om daaronder veilig te zijn voor roofvijanden?
Uit experimenten bleek dat de vluchtige stoffen die aangetaste bonenplanten afgeven geen effect hebben op de tastende ranken. Maar mijtenspinsel heeft dat wel: na contact met een spintmijtweb buigen de ranken meteen weg. Nakai en Yano probeerden het ook met spinnenzijde, maar daarop reageerden de ranken niet. De klimplant reageert dus direct en specifiek op de aanwezigheid van spintmijt.

Dat verkleint de kans dat mijten massaal overlopen van steunplant naar klimplant. Er steken er wel een paar over tijdens het korte contactmoment, maar die zijn vervolgens zonder web niet veilig en vertrekken weer.

Willy van Strien

Foto: 石川 Shihchuan (via Flickr. Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0)

Bron:
Nakai, T. & S. Yano, 2019. Vines avoid coiling around neighbouring plants infested by polyphagous mites. Scientific Reports 9: 6589. Doi: 10.1038/s41598-019-43101-0

Zelfmoord-reparatieteam

Jonge luizen spuiten zich leeg om gat in nest te dichten

Nymphen van Nipponaphis monzeni repareren gat in nest met lichaamsvloeistof

In gallen op de winterhazelaar leven Japanse bladluizen, Nipponaphis monzeni. Een gat in de wand van zo’n gal zou het einde betekenen van de kolonie die erin woont, ware het niet dat luizensoldaten hun leven offeren om het gat te dichten. Mayako Kutsukake en collega’s laten zien hoe ze dat doen.

De Japanse bladluis Nipponaphis monzeni is sociaal: de dieren leven in kolonies van familieleden. Jonge exemplaren, nimfen, doen een tijdlang dienst als soldaat voordat ze volwassen worden en zich voortplanten. Het is hun taak om het nest, dat is gevestigd in gallen op de takken van de winterhazelaar (Distylium racemosum), te verdedigen en te repareren als het beschadigd is.

Dat laatste doen ze op spectaculaire wijze. In een zelfmoordactie spuiten ze namelijk hun lichaamsvloeistof naar buiten om het gat daarmee te stoppen. De vloeistof stolt tot een hard korstje. Mayako Kutsukake en collega’s wilden weten hoe dat in zijn werk gaat.

Kwetsbaar nest

gal op winterhazelaar waarin Nipponaphis monzeni leeftDe kolonies van Nipponaphis monzeni worden gesticht door vrouwtjes die zich maagdelijk voortplanten. Zo ontstaat een kolonie van zusters die genetisch identiek zijn en identieke dochters voortbrengen. De luizen dwingen de hazelaar waarop ze leven om een gesloten, hol gezwel te vormen, een gal. Daarin leven de diertjes van plantensap dat ze aan de binnenkant van de galwand opzuigen; zij hebben in deze fase geen vleugels.
De gal blijft lang klein, maar na drie tot vijf jaar begint hij in de lente flink uit te groeien. In de zomer die volgt is hij volgroeid – tot acht centimeter lang – en biedt hij onderdak aan duizenden luizen.
In het najaar daarop verschijnen gevleugelde luizen. Zij maken een opening in de wand en vliegen weg naar een tweede gastheerboom, een eik. Daar paren ze en brengen ze een nieuwe generatie koloniestichtsters voort.

Een volgroeide gal heeft een verhoute, keiharde wand en biedt daarmee een veilig onderkomen. Maar tijdens de groei bestaat de wand uit zacht plantenweefsel en is het nest kwetsbaar. Rupsen van motten die hazelaarbladeren eten, knagen zich makkelijk zo’n gal in en vreten al doende ook luizen op. De soldaten laten dat niet toe, maar vallen de vijand aan: ze klimmen op hem en steken hem dood met hun monddelen.
Maar dan zitten ze nog met de opening die de rups in de galwand gemaakt heeft. Die moet dicht, want er kunnen andere vijanden of ziekteverwekkers door binnenkomen, of het nest kan uitdrogen.

Knap pleisterwerk

Japanse onderzoekers hadden al laten zien hoe de soldaten het gat repareren met een heuse zelfmoordactie. Ze komen met tientallen of honderden op het gat af en spuiten door twee buisjes op het achterlijf een grote hoeveelheid witte lichaamsvloeistof naar buiten, de hemolymfe die vergelijkbaar is met ons bloed. Met hun poten mengen ze het goedje en smeren ze keurig het gat dicht. Sommige soldaten worden daarbij ingemetseld, andere raken buitengesloten. En allemaal schrompelen ze in als ze hun lichaamsvloeistof kwijt zijn en gaan ze dood.
Maar het gat is gemaakt; de vulling hardt uit en wordt zwart. Daardoor heeft de kolonie een grote kans om de schade te overleven. Na het dichten volgt herstel van de galwand. De soldaten zetten de boom aan om het pleisterwerk aan de binnenkant met nieuw plantenweefsel te bedekken.

Stollingsproces

Kutsukake heeft nu onderzocht met welke stoffen de soldaten de reparatie uitvoeren. De lichaamsvloeistof, zo laat ze zien, bevat veel merkwaardige, grote cellen van een tot dusver onbekend type die stampvol zitten met vetbolletjes en het enzym fenoloxidase; in de vloeistof zelf zitten lange eiwitten en de verbinding tyrosine.
Als de soldaten hun lichaamsvloeistof uitstoten, scheuren de cellen en komen de vetbolletjes vrij. Het gat wordt meteen gedicht met een zachte, vettige klodder. Tegelijk komen de andere bestanddelen met elkaar in contact, en dan komt een stollingsproces op gang waarin de eiwitten tot een netwerk aan elkaar geklonken worden. Dat netwerk verstevigt het vettige vulsel en maakt er een korstje van.
De onderzoekers veronderstellen dat het proces is afgeleid van het proces waarmee wondjes zich sluiten. Alleen hebben de soldaten de bestanddelen in extreem grote hoeveelheden in voorraad, veel en veel meer dan nodig is voor wondheling.

Met hun unieke reparatiegedrag gaan de jeugdige soldaten van Nipponaphis monzeni  tot het uiterste om hun kolonie te verdedigen: ze geven hun leven. Dankzij dat offer overleeft een groot deel van hun familie. Anders was de hele kolonie verloren geweest.

Willy van Strien

Foto’s : ©Mayako Kutsukake
Groot: soldatennimfen van Nipponaphis monzeni vullen een gat met hun lichaamsvloeistof
Klein: gal waarin Nipponaphis monzeni leeft

Op een filmpje laten de onderzoekers zien hoe de soldaten een gat in de galwand dichten

Bronnen:
Kutsukake, M., M. Moriyama, S. Shigenobu, X-Y. Meng, N. Nikoh, C. Noda, S. Kobayashi & T. Fukatsu, 2019. Exaggeration and cooption of innate immunity for social defense. PNAS, 15 april online. Doi: 10.1073/pnas.1900917116
Kutsukake, M., H. Shibao, K. Uematsu & T. Fukatsu, 2009. Scab formation and wound healing of plant tissue by soldier aphid. Proceedings of the Royal Society B 276: 1555-1563. Doi: 10.1098/rspb.2008.1628
Kurosu, U., S. Aoki & T. Fukatsu, 2003. Self-sacrificing gall repair by aphid nymphs. Proceedings of the Royal Society London B (Suppl.) 270: S12-S14. Doi: 10.1098/rsbl.2003.0026

Jonge opstandelingen

Mierenlarven in verzet tegen vijandige overname

grauwzwarte mier komt in opstand tegen parasiet

Als het nest van de grauwzwarte mier wordt overgenomen door een vijandelijke koningin van een andere soort, is de kolonie verloren. Maar de larven helpen de schade voor zichzelf te beperken, volgens Unni Pulliainen en collega’s.

In elk mierennest staat een groot werkvolk in dienst van de koningin, die nageslacht produceert. Werksters voeden de koningin en verzorgen het broed, houden het nest schoon en verdedigen het. Hun ijver trekt soms vreemde gasten, zoals koninginnen van andere mierensoorten die nog geen volk hebben en daarom wel wat hulp kunnen gebruiken.
De grauwzwarte mier, Formica fusca, heeft vaak last van zulke koninginnen. Die dringen een nest  binnen om de werksters uit te buiten – en richten de kolonie daarmee te gronde. Maar het overwonnen volk kan in verzet komen, schrijven Unni Pulliainen en collega’s.

Parasiet

Als een vijandelijke koningin probeert een nest in te nemen van de grauwzwarte mier, die leeft in open stukken in bos en aan bosranden van Europa en delen van zuid Azië en Afrika, is de kans groot dat de werksters haar ontdekken en doden. Maar dat gebeurt niet altijd. Soms wordt ze toegelaten.

Is ze eenmaal binnen, dan gaat ze aan de slag. Ze doodt de heersende koningin of koninginnen – bij de grauwzwarte mier wonen meestal enkele koninginnen in één kolonie – en gaat eitjes leggen. De werksters, zo is de bedoeling, brengen haar nakomelingen groot alsof die van hun eigen koningin zijn. Zo krijgt de vreemde koningin, die langer leeft dan de werksters, geleidelijk haar eigen werksters, terwijl het oorspronkelijke volk uitsterft. Door tijdelijk op de kolonie van de grauwzwarte mier te parasiteren, sticht ze haar eigen kolonie.

Happig

Maar het geknechte volk kan de schade beperken door de boel te saboteren. De werksters kunnen namelijk vreemde eitjes verwijderen. En hier lijken de mierenlarven die nog van de gedode koninginnen zijn bij te helpen.
Mierenlarven eten soms miereneitjes, en Pulliainen wilde weten of de larven van de grauwzwarte mier wellicht happig zijn op de eitjes van een vreemde koningin. In haar proeven bood ze larven elk één eitje aan, van een eigen of van een vreemde koningin. Die vreemde koningin behoorde dan ofwel tot een parasitaire soort ofwel tot een onschuldige soort die nooit andermans nest binnendringt.
De larven lieten een eitje van de eigen koningin altijd met rust. Maar als ze een eitje kregen voorgeschoteld van een parasitaire koningin, aten ze het in een op de tien gevallen op. Eitjes van een onschuldige vreemde koningin werden minder vaak gegeten.

Toekomst

Dat eetgedrag van de larven lijkt misschien niet spectaculair, maar alle beetjes helpen om de schade te beperken.
De eitjes zijn goed voedsel dat de overlevingskans van de verweesde larven kan verhogen. De mannetjes onder hen kunnen, als ze volwassen zijn, vertrekken om zich voort te planten. En onder de vrouwelijke larven zullen toekomstige koninginnen zijn, die elders een nieuwe kolonie kunnen stichten.
Ook de vrouwelijke larven die bestemd zijn om werkster te worden, kunnen nog iets betekenen. Zij zijn niet in staat om te paren, maar ze kunnen wel enkele zonen krijgen, want die ontstaan uit onbevruchte eitjes. Hoewel de kolonie verloren is, hebben sommige larven een toekomst.

Willy van Strien

Foto: Grauwzwarte mier. Mathias Krumbholz (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Bronnen:
Pulliainen, U., H. Helanterä, L. Sundström & E. Schultner, 2019. The possible role of ant larvae in the defence against social parasites. Proceedings of the Royal Society B 286: 20182867. Doi: 10.1098/rspb.2018.2867
Chernenko, A., M. Vidal-Garcia, H. Helanterä & L. Sundström, 2013. Colony take-over and brood survival in temporary social parasite of the ant genus Formica. Behavioral Ecology and Sociobiology 67: 727-735. Doi: 10.1007/s00265-013-1496-7
Chernenko, A., H. Helanterä & L. Sundström, 2011. Egg Recognition and Social Parasitism in Formica Ants. Ethology 117: 1081-1092. Doi: 10.1111/j.1439-0310.2011.01972.x

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

Geordende luchtbrigade

Vliegende wachters bijenkolonie kiezen slim positie

Zwevende wachters bij angelloze bij Tetragonisca angustula

Het is voor een roofbij moeilijk om een kolonie van de angelloze bij Tetragonisca angustula te verrassen, want zwevende wachters zien hem aankomen. Die wachters stellen zich ordelijk op, laten Kyle Shackleton en collega’s zien.

Werksters van het angelloze bijtje Tetragonisca angustula verdedigen hun kolonie buitengewoon goed tegen vijanden. Sommige werksters zijn gespecialiseerde bewakers; ze zijn zwaarder dan andere werksters en hebben langere poten. Zo’n speciale soldatenkaste is van andere bijensoorten niet bekend. En terwijl zulke bewakers overdag altijd in of bij de nestopening staan, zijn er vaak ook enkele die voor de ingang in de lucht hangen en de weg ernaartoe in het oog houden, vooral in de middag. Ook zo’n vliegende brigade is uniek.

Roofoverval

De grootste vijand is de roofbij Lestrimelitta limao. Roofbij-werksters verzamelen zelf geen nectar en stuifmeel van bloemen, maar halen dat uit kolonies van andere soorten. Ze jatten ook voedsel dat voor de larven is klaargemaakt en bouwmateriaal. Tetragonisca angustula, met zijn grote kolonies, is kwetsbaar voor deze vijand. Geen wonder dus er bewakers zijn die in de gaten houden wie er in de buurt van het nest komt. Het is zaak een enkele naderende roofbij meteen flink aan te pakken, want het is een verkenner. Zonder tegenwerking kan die honderden soortgenoten optrommelen voor een grootscheepse roofoverval die uren of dagen duurt.

Naarmate er meer vliegende wachters actief zijn, is een vijand er sneller bij en wordt hij op grotere afstand van het nest overmeesterd. De bewakers herkennen de roofbij aan zijn geur en kleur; hij is zwart en ruikt naar citroen. Ze duiken op hem en werken hem op de grond door zich vast te klampen aan een antenne of vleugel. Doden kunnen ze hem niet, want hij is drie keer zo zwaar. Maar ze houden hem wel tegen.

Maximaal gezichtsveld

Vaak hangen slechts enkele vliegende wachters voor het nest. Kyle Shackleton en collega’s laten nu zien dat die niet willekeurig hun positie kiezen, maar zich ordelijk opstellen. Als er twee vliegende wachters zijn, zal er meestal een links en een rechts van de toegangsweg zweven. Zijn er drie, dan gebeurt het zelden dat ze zich alle drie aan dezelfde kant bevinden; het is meestal twee op een. En vier wachters groeperen zich meestal twee aan twee en soms drie tegen een; dat ze alle vier aan dezelfde kant hangen komt praktisch niet voor. Door hun slimme verdeling hebben de vliegende wachters gezamenlijk een maximaal gezichtsveld en kunnen ze een naderende vijand het snelst ontdekken.

Als er acuut gevaar dreigt, komen er meer wachters voor het nest zweven. Dan is een gelijke verdeling over links en rechts minder belangrijk, want met z’n allen hebben ze toch wel goed zicht. ’s Nachts is bewaking niet nodig; dan sluiten de bijen de nestingang af met was.

Willy van Strien

Foto:
Tetragonisca angustula: een vliegende wachter bij de nestingang. Bibafu (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

Bronnen:
Shackleton, K., D.A. Alves & F.L.W. Ratnieks, 2018. Organization enhances collective vigilance in the hovering guards of Tetragonisca angustula bees. Behavioral Ecology 29: 1105-1112. Doi: 10.1093/beheco/ary086
Grüter, C., C. Menezes, V.L. Imperatriz-Fonseca & F.L.W. Ratnieks, 2012. A morphologically specialized soldier caste improves colony defense in a neotropical eusocial bee. PNAS 109: 1182-1186. Doi: 10.1073/pnas.1113398109
Grüter, C., M.H. Kärcher & F.L.W. Ratnieks, 2011. The natural history of nest defence in a stinngless bee, Tetragonisca angustula (Latreille) (Hymenoptera: Apidae), with two distinct types of entrance guards. Neotropical Entomology 40: 55-61. Doi: 10.1590/S1519-566X2011000100008
Van Zweden, J.S., C. Grüter, S.M. Jones & F.L.W. Ratnieks, 2011. Hovering guards of the stingless bee Tetragonisca angustula increase colony defensive perimeter as shown by intra- and inter-specific comparisons. Behavioral Ecology and Sociobiology 65: 1277-1282. Doi: 10.1007/s00265-011-1141-2