Categorie: verdediging (Pagina 2 van 7)

Guppy-vrouwtje ontkomt aan roofvis dankzij zwarte irissen

Door de aandacht van een roofvis op haar ogen te vestigen en haar kop razendsnel weg te draaien als hij een uitval doet, weet een guppy-vrouwtje te ontsnappen. Robert Heathcote en collega’s beschrijven hiermee een nog niet eerder ontdekte strategie.

Als guppy’s een roofvis zien, gaan ze op hem af om uit te vissen of hij hongerig is, en dus gevaarlijk. Dan kan de kleur van hun irissen, rond de pupil, veranderen; normaal zijn de irissen zilverkleurig, maar dan worden ze vaak zwart. De ogen vallen daardoor meer op. Het lijkt niet slim om zo de aandacht van een vijand op de kop te richten, dus Robert Heathcote en collega’s vroegen zich af waarom de visjes hun ogen zwart kleuren. Maken ze hun vijand daarmee bang? Of leiden ze zijn aanval af? Maar hoe werkt dat dan?
Door een serie experimenten uit te voeren, vonden ze het antwoord: de kleurverandering maakt deel uit van een succesvolle ontsnappingsstrategie.

Wilde guppy’s, Poecilia reticulata, leven in het noordoosten van Zuid-Amerika. Een van hun roofvijanden is de cichlide Crenicichla alta, een roofvis die zijn slachtoffers vanuit een hinderlaag aanvalt.

Eerst stelden de onderzoekers wilde guppy’s bloot aan een goed lijkend model van deze roofvis in een aquarium en keken of zij hun ogen zwart maakten. Dat doen vooral grote exemplaren, zo werd duidelijk. Over het algemeen zijn dat vrouwtjes, die gemiddeld groter zijn dan mannetjes.

Uitval

De roofvis schrikt niet terug voor die donkere ogen. Dat bleek uit volgende experimenten, dit keer met levende roofvissen en modellen van guppy’s met zwarte of zilverkleurige irissen. De cichlide valt guppy’s met zwarte irissen even vaak aan als visjes die zilverkleurige hebben. Dus de eerste mogelijke verklaring valt af.
De onderzoekers gingen ook na waar de roofvis zijn aanval op richt als hij uitvalt naar zijn prooi. Als de irissen zilverkleurig zijn, mikt hij op het dikste punt van het lijf, zo bleek. Bij vissen met donkere ogen is de aanval meer naar voren gericht. Kleurverandering van de irissen lijkt dus een afleidingsstrategie. Maar de roofvis kan beide typen modellen, met zwarte en met zilverkleurige irissen, even makkelijk te pakken krijgen. Aan een donkere oogkleur op zichzelf heeft een guppy blijkbaar niets.

Matador

De kleurverandering helpt echter wel in combinatie met een vluchtmanoeuvre op het juiste moment, zo lieten de laatste proeven zien. Hierbij werden levende guppy’s met een levende cichlide in een bak gezet, maar ze waren van hem gescheiden door een doorzichtig kunststof scherm, zodat ze geen gevaar liepen. Uit de bewegingen van de vissen, die werden gefilmd met een hogesnelheidscamera, konden de onderzoekers voor elke aanval berekenen hoe groot de kans was dat de roofvis het slachtoffer te pakken zou hebben gekregen in het echt, zonder scherm.

Op het moment dat de roofvis een uitval doet, draait een guppy razendsnel een kwartslag rondom een denkbeeldige verticale as en schiet weg. De denkbeeldige as loopt door het dikste punt van het lichaam (nauwkeuriger gezegd: door het zwaartepunt). Dat is ongeveer de plek waar de cichlide zich op richt bij een slachtoffer met zilverkleurige, minder opvallende irissen. Dit deel van het lijf blijft tijdens de draaibeweging ongeveer op dezelfde plek. Als de roofvis zijn aanval daarop richt, is er een grote kans dat hij succes heeft, bleek uit de analyse.
De kop daarentegen komt bij de draaibeweging meteen van zijn plaats. Als de roofvis daar op mikt – zoals hij doet bij een prooi met zwarte irissen – dan grijpt hij meestal mis.

Door zijn ogen zwart te maken, verhoogt een guppy dus de kans om met een snelle ontwijkingsmanoeuvre te ontkomen. De onderzoekers vergelijken deze ontsnappingsstrategie – de aandacht van de vijand op een punt richten en dat vervolgens snel verplaatsen – met het gedrag van een stierenvechter, de matador met zijn rode lap. Het is een ontsnappingsstrategie die nog niet van dieren bekend was.

Alleen vrouwtjes

De strategie heeft alleen succes als er voldoende afstand zit tussen oog en dikste lichaamsdeel. Mannetjes zijn te klein. Zij hebben bovendien een opvallende zwarte vlek op hun lijf die zo groot is als een oog, wat het moeilijker maakt om de aandacht van de roofvis naar de kop te leiden. Voor mannetjes heeft het dus geen zin om hun ogen zwart te kleuren in nabijheid van een roofvis, integendeel: ze zouden alleen maar extra opvallen. Zij doen dat dan ook niet.
Maar vrouwtjes kunnen hun vijanden te slim af zijn door hun ogen extra te laten opvallen. De roofvis mikt op haar donkere ogen. En weg zijn die.

Willy van Strien

Foto: Guppy, Poecilia reticulata, vrouwtje met zilverkleurige iris. H. Krisp (Wikimedia Commons, Creative Commons, CC BY 3.0)

Bron:
Heathcote, R.J.P., J. Troscianko, S.K. Darden, L.C. Naisbett-Jones, P.R. Laker, A.M. Brown, I.W. Ramnarine, J. Walker & D.P., 2020. A matador-like predator diversion strategy driven by conspicuous coloration in guppies. Current Biology, 11 juni online. Doi: 10.1016/j.cub.2020.05.017

Lieveheersbeestje kan niet alle vijanden tegelijk aan

Als een lieveheersbeestje zich regelmatig moet verweren tegen roofvijanden, is het minder goed in staat om ziekteverwekkers en parasieten te weerstaan, schrijven Michal Knapp en collega’s.

Bedreigde lieveheersbeestjes proberen te voorkomen dat ze worden opgegeten door een gele, stinkende en bitter smakende vloeistof te laten lekken uit hun pootgewrichten. Dat ontneemt hongerige insecten, hagedissen, vogels of kleine zoogdieren de lust om toe te happen. De vloeistof is hemolymfe, de insectenvariant van bloed. Je krijgt het ook te zien als je een lieveheersbeestje een klein beetje pest.
Maar doe dat liever niet. Want het ‘reflexbloeden’ gaat ten koste van het vermogen om andere vijanden te bestrijden, namelijk ziekteverwekkers en parasieten, melden Michal Knapp en collega’s.
Zij deden onderzoek aan het veelkleurig Aziatisch lieveheersbeestje, Harmonia axyridis. Dat leefde oorspronkelijk in Oost Azië, is ingevoerd in Europa en Noord Amerika en komt nu ook voor in Zuid Amerika en Afrika.

Kostbaar bloed

Hemolymfe is een ‘duur’ middel om vijanden weg te jagen. Het bevat voedingsstoffen, en er zitten bloedcellen, eiwitten en andere verbindingen in waarmee lieveheersbeestjes ziekteverwekkers en parasieten uitschakelen. Zo beschikt het veelkleurig Aziatisch lieveheersbeestje onder meer over de stof harmonine, dat een sterke antimicrobiële werking heeft. Elke bloeding betekent een verlies van deze waardevolle bestanddelen.

Om te zien hoe dat verlies uitpakt, lokte Knapp twee keer per week een reflexbloeding bij lieveheersbeestjes uit, drie weken lang. Tegen zijn verwachting in, had dat geen gevolgen voor de overlevingskans van de kevers en verloren ze er geen gewicht door.
Ook liet hij pas uitgekomen vrouwtjes gedurende een maand dagelijks refexbloeden, en constateerde dat hun voortplantingsvermogen onaangetast bleef. Ze legden in hun eerste levensmaand evenveel eitjes als vrouwtjes die met rust gelaten werden. Wel begonnen ze een paar dagen later met eitjes leggen, vooral als ze veel hemolymfe verloren. Dat hoeft echter geen probleem te zijn, want de kevers blijven maandenlang leven.

Inleveren

Maar bloed uitscheiden, als verdediging tegen roofvijanden, gaat wel ten koste van het afweervermogen tegen andere vijanden, zo bleek. Het gehalte aan bloedcellen en eiwitten in hemolymfe daalde na bloedingen. Het gehalte aan afweerstoffen als harmonine is niet gemeten, maar ander onderzoek wijst erop dat ook dat zal zijn afgenomen.

Hemolymfe van lieveheersbeestjes die gebloed hadden, bleek dan ook minder goed in staat te zijn om bacteriën te remmen. Waarschijnlijk hebben deze lieveheersbeestjes ook minder weerstand tegen parasieten, want daarbij spelen bloedcellen een rol. Maar dat is niet onderzocht.

Lieveheersbeestjes kunnen bestanddelen van de hemolymfe succesvol inzetten tegen alle typen vijanden – maar ze kunnen die dus niet allemaal tegelijk met volle kracht bestrijden. Als ze veelvuldig met hongerige belagers te maken hebben, moeten ze inleveren op hun weerstand tegen ziekteverwekkers en parasieten.

Willy van Strien

Foto: Veelkleurig Aziatisch lieveheersbeestje, Harmonia axyridis. Timku (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0)

Bron:
Knapp. M., M. Řeřicha & D. Židlická, 2020. Physiological costs of chemical defence: repeated reflex bleeding weakens the immune system and postpones reproduction in a ladybird beetle. Scientific Reports 10: 9266. Doi: 10.1038/s41598-020-66157-9

Pimpelmees bedekt haar legsel bij gevaar

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

Ranken buigen weg van aangevreten steunplant

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

Jonge luizen spuiten zich leeg om gat in nest te dichten

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

De 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