Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Pagina 16 van 42

Familiebanden

6 februari 2018 /

Zorgzame cicademoeder herkent haar kroost

Vrouwtje van de bochelcicade Alchisme grossa bewaakt haar eitjes

Vrouwtjes van de bochelcicade Alchisme grossa verzorgen hun jongen als de beste. En zet je een moeder een stukje bij haar kleintjes vandaan, dan kan ze die weer terugvinden en herkennen, laten Daniel Torrico-Bazoberry en collega’s zien.

De bochelcicade Alchisme grossa leeft in Midden- en Zuid-Amerika op een aantal favoriete planten waar hij sappen uit opzuigt. De vrouwtjes leggen er ook hun eitjes; ze maken een snee in de onderkant van de hoofdnerf van een blad, leggen de eitjes erin en bedekken die met een schuimend goedje.
En dan gaan ze een periode van uitvoerige broedzorg tegemoet, schrijven Daniel Torrico-Bazoberry en collega’s. Die periode duurt een paar maanden en de zorg is uniek voor zo’n klein beestje.
bochelcicade Alchisme grossa: vrouwtjes vertonen uitgebreide broedzorgEen vrouwtje plaatst zich over haar eitjes en schermt die af met een vergroot rugschild met twee hoorntjes aan de voorkant. Proberen parasieten of roofvijanden, zoals spinnen en roofwantsen, aan de eitjes te komen, dan gedraagt moeder zich als dappere held. Ze schudt met haar lijf, slaat met haar vleugels en schopt met sterke poten om de belagers weg te jagen. Zonder moeder gaat een legsel zeker verloren; als het al niet ten prooi valt aan vijanden, dan droogt het uit.

Plantensappen

De jongen kunnen op zorg rekenen tot ze hun ontwikkeling hebben voltooid. De cicaden maken een onvolledige gedaantewisseling door, dat wil zeggen dat uit de eitjes kleine versies van volwassen dieren komen, de nimfen; die vervellen vijf keer voordat ze volgroeid zijn. Net als volwassen cicaden voeden zij zich met plantensappen. Een moeder maakt, vlak voordat ze uitkomen, een aantal gaten in de hoofdnerf in de buurt van het legsel, zodat de kleintjes de sapstroom makkelijk kunnen aanprikken. En ze blijft bij hen. Voelen de nimfen zich bedreigd, dan trappelen ze op het blad en snelt moeder toe.

Nu laat Torrico-Bazoberry zien dat een vrouwtje haar jongen terugvindt en lijkt te herkennen als ze van hen gescheiden is geraakt. Dat is handig, want op een plant stichten vaak meerdere vrouwtjes hun gezin, elk op een eigen blad. Torrico-Bazoberry deed proeven waarbij hij in het lab steeds tien à vijftien nimfen uit één gezin op het blad van een plant zette en een vrouwtje op twintig centimeter afstand op diezelfde plant; in sommige gevallen was zij de moeder, in andere gevallen niet.

Trappelen

De moederloze nimfen gingen vaak trappelen; eentje of enkele begonnen, de rest ging meedoen zodat een synchrone golfbeweging ontstond. Gevolg van het getrappel was dat de nimfen dichter naar elkaar toegingen. Als het vrouwtje in de buurt hun moeder was, kropen ze het dichtst bij elkaar; kennelijk merkten ze haar nabijheid op. Dat vrouwtje reageerde ook op het getrappel, althans: als zij de moeder was. Elke moeder ging naar de nimfen toe. Sommige niet-moeders deden dat ook, maar niet allemaal.
nimfen van bochelcicade Alchisme grossa krijgen zorg van moederMoeder en nimfen kunnen kennelijk onderscheid maken tussen familie en niet-familie, leiden de onderzoekers daaruit af, en ze doen dat op basis van de chemische samenstelling van de buitenste huidlaag, denken ze. Chemische analyses lieten zien dat die samenstelling van dier tot dier verschilt, maar de verschillen tussen nimfen van één legsel zijn veel kleiner dan verschillen tussen nimfen van verschillende legsels. Dat de nimfen dicht bij elkaar gaan zitten als hun moeder er is, maakt het voor haar makkelijker om hen te verdedigen en te voorkomen dat ze uitdrogen.

Soms blijven de nimfen op het geboorteblad tot ze volwassen zijn, maar soms verspreiden ze zich over de plantenstengel voordat het zover is. Ze mengen zich dan met nimfen uit andere gezinnen. De moeders, die hun jongen volgen, mengen zich dan ook in de groep.

Willy van Strien

Foto’s: Bochelcicade Alchisme grossa. Andreas Kay (via Flickr. Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0)
Groot: vrouwtje met eitjes op hoofdnerf
Klein, boven: vrouwtje
Klein, onder: oudere nimfen op stengel

Bronnen:
Torrico-Bazoberry, D., L. Caceres-Sanchez, L. Flores-Prado, D. Aguilera-Olivares, F.E. Fontúrbel, H.M. Niemeyer & C.F. Pinto, 2018. Kin recognition in a subsocial treehopper (Hemiptera: Membracidae). Ecological Entomology, 23 januari online. Doi: 10.1111/een.12506
Torrico-Bazoberry, D., C.F. Pinto, L. Flores-Prado, F.E. Fontúrbel & H.M. Niemeyer, 2016. Natural selection in the tropical treehopper Alchisme grossa (Hemiptera: Membracidae) on two sympatric host-plants. Arthropod-Plant Interactions 10: 229-235. Doi: 10.1007/s11829-016-9427-y
Torrico-Bazoberry, D., L. Caceres-Sanchez, D. Saavedra-Ulloa, L. Flores-Prado, H.M. Niemeyer & C.F. Pinto, 2014. Biology and ecology of Alchisme grossa in a cloud forest of the Bolivian Yungas. Journal of Insect Science 14: 196. Doi: 10.1093/jisesa/ieu031
Camacho, L., C. Keil & O. Dangles, 2014. Factors influencing egg parasitism in sub-social insects: insights from the treehopper Alchisme grossa (Hemiptera, Auchenorrhyncha, Membracidae). Ecological Entomology 39: 58–65. Doi: 10.1111/een.12060

Idee van lenzen verworpen

30 januari 2018 /

Slangster ‘ziet’ met duizenden lichtgevoelige cellen

Ophiocoma wendtii bezit uitgebreid netwerk van lichtgevoelige cellen

Een netwerk van duizenden lichtgevoelige cellen stelt slangsterren in staat om donkere plekjes op te zoeken waar ze zich kunnen verschuilen voor roofvijanden, schrijven Lauren Sumner-Rooney en collega’s. Lenzen komen daar niet aan te pas, zoals werd aangenomen.

De slangster Ophiocoma wendtii, die leeft op koraalriffen in het Caribische gebied, heeft een afkeer van licht en kruipt overdag weg in donkere hoekjes waar roofvijanden hem moeilijk kunnen vinden. Dat betekent dat hij verschil waarneemt tussen donker en licht. Hij kan dat dankzij een indrukwekkend netwerk van duizenden lichtgevoelige cellen over het hele lichaamsoppervlak, ontdekten Lauren Sumner-Rooney en collega’s.

Geen microlenzen

Tegelijk halen ze een oud idee onderuit, namelijk dat de armen aan de bovenkant bedekt zijn met microlenzen, zoals onder meer beschreven door Joanna Aizenberg en collega’s. Men dacht dat die lenzen het opvallend licht focussen op lichtgevoelige cellen eronder; die cellen zouden daarop een signaal doorgeven aan zenuwvezels en zenuwcentra zouden uit die signalen een beeld van de omgeving samenstellen. Het hele dier zou in feite één samengesteld oog zijn.

De lenzen blijken er niet te zijn.

Waar kwam het idee vandaan? Zeeslangen hebben een inwendig skelet dat bestaat uit een sponsachtige, poreuze vorm van calciet (calciumcarbonaat). De calcietplaten die de armen verstevigen vormen aan de oppervlakte veel knobbels die halfrond en doorzichtig zijn. Net piepkleine lenzen, en daarvoor werden ze ook gehouden.
Maar Sumner-Rooney slaagde er nu in om te laten zien waar cellen met lichtgevoelige pigmenten zich bevinden. Ze vond er veel, maar nou net niet onder de microlenzen, waar het brandpunt zou moeten zijn. In plaats daarvan liggen de lichtgevoelige cellen tussen de veronderstelde lenzen in aan de oppervlakte, ingebed in de huid; ze zijn regelmatig over het hele lichaam verspreid. Ze vond ook bundels van zenuwvezels die naar deze cellen lopen, en geen zenuwvezels die eindigen onder de ‘lenzen’.

Veilige plek

Kortom: de slangsterren hebben veel lichtgevoelige cellen aan de oppervlakte, maar de doorzichtige knobbels (de veronderstelde lenzen) staan daar los van; ze zijn overigens helemaal bedekt met huid, en dat pleit ook al niet voor een lensfunctie. Er zijn bovendien geen zenuwcentra die de signalen zouden kunnen verwerken. Met het uitgebreide netwerk van lichtgevoelige cellen kunnen de dieren slechts heel grof licht van donker onderscheiden. Net genoeg om een veilige plek te kunnen vinden.

Willy van Strien

Foto: Ophiocoma wendtii. © Lauren Sumner-Rooney

Bronnen:
Sumner-Rooney, L., I.A. Rahman, J.D. Sigwart & E. Ullrich-Lüter, 2018. Whole-body photoreceptor networks are independent of ‘lenses’ in brittle stars. Proceedings of the Royal Society B 285: 20172590. Doi: 10.1098/rspb.2017.2590
Aizenberg, J., A. Tkachenko, S. Weiner, L. Addadi & G. Hendler, 2001. Calcitic microlenses as part of the photoreceptor system in brittlestars. Nature 412: 819-822. Doi: 10.1038/35090573

Zwarter dan zwart

18 januari 2018 /

Veren van paradijsvogels houden vrijwel al het licht vast

Veel paradijsvogels hebben superzwarte veren

Veel paradijsvogels hebben schitterende kleuren. De helderheid ervan is deels een illusie die ontstaat door de donkere veren rondom de kleuren. Die zijn niet gewoon zwart, maar superzwart, laten Dakota McCoy en collega’s zien.

Paradijsvogels, die vooral voorkomen in Nieuw-Guinea, hebben hun naam niet voor niets. De vogelfamilie omvat veel soorten waarvan de mannetjes schitterende kleuren hebben, uitbundige versieringen dragen en spannende dansen uitvoeren. Met hun spectaculaire verschijning proberen ze vrouwtjes te verleiden.
Bij de balts spelen zwarte veren een belangrijke rol, schrijven Dakota McCoy en collega’s. De zwarte veren waarmee deze vogels pronken zijn namelijk niet gewoon zwart, maar superzwart: ze absorberen vrijwel al het licht – meer dan 99,5 procent – dat er op valt. Tegen die diepzwarte achtergrond komen blauwe en gele tinten feller over dan ze zijn; het lijkt alsof de kleuren licht geven. Zulk superzwart materiaal is uiterst zeldzaam in de natuur.

Rafelige randen

De onderzoekers laten zien dat het diepzwarte uiterlijk het gevolg is van de afwijkende oppervlaktestructuur die de kleinste onderdelen van de veren hebben. Een veer bestaat uit een schacht waarop baarden zijn ingeplant die weer zijn bezet met baardjes. Normaal gesproken zijn die baardjes glad, met alleen haakjes die in elkaar grijpen en de veer stevig maken. Ook de zwarte veren van bijvoorbeeld kraaien en raven hebben zulke gewone baardjes, net als de zwarte veren van paradijsvogels die geen rol spelen in hun show, zoals rugveren.

Maar de baardjes van superzwarte veren zijn anders. Ze hebben zeer rafelige, opgekrulde randen, waartussen zich diepe en grillige holten bevinden. Die structuur houdt vrijwel al het licht dat er op valt gevangen. Een normaal zwart oppervlak absorbeert 95 à 97 procent van het opvallende licht en kaatst de overige 3 à 5 procent terug. Maar in de microrimboe van rafels en holten van superzwarte veren stuit het licht keer op keer op obstakels die het verstrooien, en elke keer verdwijnt een deel van het licht in het materiaal, waar het wordt geabsorbeerd. Uiteindelijk kaatst nog geen halve procent van het licht terug, zodat de veren er superzwart uitzien voor wie voor zo’n mannetje staat – bijvoorbeeld een kieskeurig vrouwtje.

Willy van Strien

Foto: Baltsende man van Victoria’s geweervogel, Ptiloris victoriae. Francesco Veronesi (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Er zijn mooie filmbeelden van baltsende paradijsvogels te zien op YouTube: een filmpje van BBC Earth, nog een van BBC Earth, en een van Cornell University over de prachtgeweervogel.

Bron:
McCoy, D.E., T. Feo, T.A. Harvey & R.O. Prum, 2018. Structural absorption by barbule microstructures of super black bird of paradise feathers. Nature Communications 9:1. Doi: 10.1038/s41467-017-02088-w

Brandveilig

10 januari 2018 /

Bromelia met vlammend hart beschermt spin tegen vuur

Bromelia met vlammend hart beschermt springspin Psecas chapoda tegen vlammen

Een brand op de Braziliaanse cerrado is dodelijk voor veel dieren. Maar de springspin Psecas chapoda, die een bromelia bewoont, kan overleven, schrijven Paula de Omena en collega’s.

Springspin Psecas chapoda leeft op Bromelia balansaeDe op de grond groeiende plant Bromelia balansae en de springspin Psecas chapoda hebben het goed met elkaar getroffen. De spin leeft bijna uitsluitend op deze stekelige plant, die hem beschermt tegen roofvijanden. Volwassen spinnen jagen er, baltsen er en paren er en vrouwtjes leggen er hun eitjes; jonge spinnetjes groeien er op. Er kunnen twintig spinnen op één plant leven. Omgekeerd kan de plant wel zonder Psecas chapoda, maar hij profiteert van inwonende spinnen, want uit hun uitwerpselen haalt hij voedingsstoffen; de roofzuchtige spinnen beschermen hem bovendien tegen plantenetende beestjes.

Branden

Nu ontdekten Paula de Omena en collega’s voor de spin nog een extra voordeel aan deze mooie samenwerking: in de plant kan hij een brand overleven doordat de bladeren de hitte van de vlammen tegenhouden. Grappig, want plant is in het Engels bekend als ‘Heart of Flame’ (vlammend hart); hij kleurt namelijk rood van binnen als hij gaat bloeien.
De bromelia en de spin leven in delen van Zuid-Amerika, onder meer in de Braziliaanse cerrado: een savanneachtig gebied met bomen en struikgewas. In de maandenlange droge periode woeden daar vaak natuurlijke branden. De onderzoekers veronderstelden dat de spinnen tijdens zo’n verwoestende gebeurtenis beschutting vinden in de planten, en om na te gaan of dat klopt telden ze planten en spinnen in een klein en geïsoleerd stuk cerrado voor en na een brand.

Populatieherstel

Daags na de brand bleek dat de spinnenpopulatie een flinke tik had gehad. Het aantal spinnen was afgenomen, net als het aantal door spinnen bewoonde bromelia’s. Maar in het hart van een aantal planten troffen de onderzoekers inderdaad spinnen aan die de brand hadden doorstaan. Dankzij hun overleving herstelde de spinnenpopulatie zich in vijf maanden tijd.

Zonder beschutting zouden veel minder spinnen een brand overleven en zou het veel langer duren voordat de populatie daarna weer op peil zou zijn. De populatie zou nog klein en kwetsbaar zijn als er een nieuwe brand uitbreekt – zodat Psecas chapoda tenslotte helemaal zou verdwijnen. Dankzij de planten gebeurt dat niet.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Bromelia balansae. João Medeiros (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)
Klein: vrouwtje springspin Psecas chapoda op Bromelia balansae. ©Gustavo Q. Romero

Bronnen:
De Omena, P.M., M.F. Kersch-Beckr, P.A.P. Antiquera, T.N. Bernabé, S. Benavides-Gordillo, F. C. Recalde, C. Vieira, G.H. Migliorini & G.Q. Romero, 2017. Bromeliads provide shelter against fire to mutualistic spiders in a fire-prone landscape. Ecological Entomology, 20 december online. Doi: 10.1111/een.12497
Romero, G.Q., P. Mazzafera, J. Vasconcellos-Neto & P.C.O. Trivelin, 2006. Bromeliad-living spiders improve host plant nutrition and growth. Ecology 87: 803-808. Doi: 10.1890/0012-9658(2006)87[803:BSIHPN]2.0.CO;2

Andere beeldvorming

14 december 2017 /

Mantelschelpen zien dankzij honderden spiegeltjes

ogen van mantelschelpen zijn kleine spiegeltelescopen

Mantelschelpen maken dat ze wegkomen als ze gevaar zien. En dat zien doen ze met bijzondere ogen, waarin niet een lens, maar een holle spiegel een beeld vormt. Benjamin Palmer en collega’s brachten de ogen in beeld.

Grote mantel heeft tweehonderd helderblauwe ogenMet vele helderblauwe oogjes langs de rand van hun mantel houden mantelschelpen de omgeving in de gaten. Die ogen zijn zeer bijzonder. Ze vormen namelijk geen beeld van de buitenwereld met een lens, zoals vrijwel alle andere ogen (ook de onze) doen, maar met een holle spiegel; de ogen zijn piepkleine spiegeltelescoopjes. Een tweede eigenaardigheid is dat elk oogje niet één, maar twee netvliezen heeft.
Met verschillende microscopische beeldvormende technieken brachten Benjamin Palmer en collega’s gedetailleerd de ogen in beeld van de grote mantel, Pecten maximus, uit de Atlantische Oceaan, ook wel bekend en in de keuken gewaardeerd als sint-jakobsschelp. Die heeft zo’n tweehonderd ogen, van ongeveer één millimeter groot.

Tegels

De achterwand van de ogen blijkt te zijn ‘betegeld’ met dunne, vierkante guanineplaatjes die strak aaneengesloten liggen. Er zijn twintig tot dertig lagen van die tegels, en het geheel weerkaatst vrijwel al het opvallende licht: het is een spiegel. Dat de kristallen dunne vierkante plaatjes zijn betekent dat de schelpdieren het kristallisatieproces uistekend onder controle hebben, want guaninekristallen nemen een andere vorm aan als ze in het lab ontstaan.
Guanine is overigens bekend als de nucleobase G, één van de vier letters van het erfelijk materiaal, het dna; het heeft hier een andere toepassing.

Nood

De spiegel is hol, zodat de weerkaatste lichtstralen voor de spiegel gefocust worden. De spiegel heeft geen regelmatige vorm, maar is in het midden afgeplat. Gevolg is dat lichtstralen die schuin invallen, dus die van de rand van het gezichtsveld komen, iets dichter bij de spiegel gefocust worden dan de lichtstralen die recht invallen, dus uit het centrum van het gezichtsveld komen. Toch komt alles goed in beeld, want elk oog heeft voor de spiegel twee netvliezen die het teruggekaatste en gefocuste licht opvangen: het dichtst bij de spiegel ligt een netvlies waarop de rand van het gezichtsveld wordt afgebeeld, en daarvoor een netvlies voor het centrum van het gezichtsveld (het invallende licht is door die netvliezen gegaan voordat het op de spiegel viel).
Aan de buitenkant van de netvliezen hebben de ogen ook nog een lens, maar die is zwak en draagt nauwelijks bij aan de beeldvorming.

Dankzij de vele oogjes kan een mantel zien of er een roofvijand nadert. In geval van nood maakt hij dat hij wegkomt: deze schelpdieren kunnen zich verplaatsen door hun kleppen snel open en dicht te doen. Echt zwemmen kun je het niet noemen, maar ze kunnen ontsnappen.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: de ogen van een mantelschelp. Matthew Krummins (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)
Klein: grote mantel. ©Ceri Jones (Haven Diving Services)

Zie hoe een mantelschelp zich door het water beweegt

Zie ook:
De bijzondere ogen van in zee levende keverslakken, met lenzen van steen

Bron:
Palmer, B.A., G.J. Taylor, V. Brumfeld, D. Gur, M. Shemesh, N. Elad, A. Osherov, D. Oron, S. Weiner & L. Addadi, 2017. The image-forming mirror in the eye of the scallop. Science 358: 1172-1175. Doi: 10.1126/science.aam9506

Ontwapend, maar niet machteloos

7 december 2017 /

Cactuswants met handicap levert meer zaad

Cactuswants Narnia femorata die een poot amputeert, heeft grotere testes

Met hun vergrote achterpoten vechten cactuswants-mannetjes om een territorium te verdedigen of een vrouwtje te kunnen benaderen. Maar wat als een mannetje een van die wapens verliest, vroegen Paul Joseph en collega’s zich af.

De cactuswants Narnia femorata is niet voor één gat te vangen. Als een roofvijand een poot te pakken heeft, als er een klem zit of beschadigd is, dan stoot hij die af. Dankzij die zelf-amputatie overleeft hij het onheil, maar hij heeft voortaan wel een poot minder om op te staan en mee te lopen; een verloren poot groeit niet meer aan.
Voor een mannetje is het extra vervelend als hij een van beide achterpoten moet opofferen, want daarmee vecht hij met andere mannetjes het bezit van een territorium of de toegang tot een vrouwtje uit. Maar verliest hij een achterpoot voordat hij volgroeid is, dan kan hij dat compenseren, schrijven Paul Joseph en collega’s.

Narnia femorata op de vrucht van een schijfcactusDe wantsen leven op cactussen in het zuidwesten van de Verenigde Staten, Mexico en delen van Midden-Amerika, onder meer op de schijfcactus Opuntia mesacantha. Ze eten van de cactus, het liefst van de rijpe vruchten. Vrouwtjes leggen hun eitjes op de planten en zoeken ook daarvoor bij voorkeur rijpe vruchten op.

Fel gevecht

Mannetjes proberen een cactusterritorium te verdedigen. Komt er een indringer op hun terrein, dan keren beide mannen elkaar de rug toe om met de achterpoten te dreigen, te schoppen en te worstelen tot een van de twee het opgeeft. In aanwezigheid van een vrouwtje – dus als er veel op het spel staat – is het gevecht feller. Dan zal het mannetje met de grootste achterpoten winnen. De achterpoten van mannetjes zijn wapens: groter en dikker dan gewone poten en getand.

Een mannetje dat een van de achterpoten verliest, krijgt het dus moeilijk. Hij kan niet tegen een intacte rivaal op en dat maakt de kans dat hij met een vrouwtje zal paren aanzienlijk kleiner. Maar hij kan misschien iets tegenover zijn handicap stellen, veronderstelde Joseph, door extra te investeren in de aanleg van de testes (zaadballen). Dat zou alleen kunnen als de poot verloren gaat voordat het mannetje is volgroeid; wantsen hebben geen volledige gedaantewisseling met een popstadium, maar groeien geleidelijk.
Om na te gaan of mannetjes die in hun jeugd een achterpoot verliezen inderdaad grotere testes maken, deed Joseph experimenten waarbij hij jonge wantsen een poot liet afstoten door die met een pincet vast te houden en met een kwastje te kriebelen; dat lijkt op wat er in het echt kan gebeuren. En ja hoor: na zo’n behandeling werden de testes van een mannetje extra groot, terwijl verder alles normaal bleef.

Meer zaad

En heeft een mannetje daar iets aan? De onderzoekers sloten gehandicapte en onbehandelde mannetjes afzonderlijk een etmaal op met een vrouwtje. Ze telden daarna hoeveel eitjes de vrouwtjes legden en hoeveel er daarvan uitkwamen, dat wil zeggen: bevrucht waren.
De meeste vrouwtjes legden ruim twintig eitjes en daarvoor maakte het niet uit of ze wel of niet gepaard hadden. Van de legsels van vrouwtjes die een onbehandelde partner toegewezen hadden gekregen kwamen vaker eitjes uit dan van een vrouwtje met een gehandicapt mannetje. Kennelijk slaagden mannetjes die een achterpoot misten er minder vaak in om te paren.
Maar áls het tot een paring kwam, dan bleken ontwapende mannetjes een groter deel van de gelegde eitjes te hebben bevrucht. Met hun extra forse testes wierpen ze meer zaad in de strijd en zo hadden ze per paring meer nakomelingen dan intacte mannetjes.

Mannetjes hebben dus een mogelijkheid om het verlies van een wapen goed te maken. Maar dat geldt alleen als ze dat op jonge leeftijd verliezen. Anders hebben ze pech gehad.

Willy van Strien

Foto’s
Groot: Cactuswants Narnia femorata; mannetje dat een achterpoot heeft afgestoten. © Christine Miller
Klein: Cactuswants, intact mannetje op een cactusvrucht. Cotinis (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0)

Bronnen:
Joseph, P.N., Z. Emberts, D.A. Sasson & C.W. Miller, 2017. Males that drop a sexually selected weapon grow larger testes. Evolution, 20 november online. Doi: 10.1111/evo.13387
Procter, D.S., A.J. Moore & C.W. Miller, 2012. The form of sexual selection arising from male-male competition depends on the presence of females in the social environment. Journal of Evolutionary Biology 25: 803–812. Doi: 10.1111/j.1420-9101.2012.02485.x

Zijn eigen bubbel

1 december 2017 /

Alkalivlieg houdt het droog in ‘zeer nat’ water

alkalivlieg overleeft in het zoute Mono Lake

Elk insect zou verdrinken in Mono Lake, een zoutmeer in Californië. Behalve dan de alkalivlieg: die heeft unieke aanpassingen aan dit extreme milieu, laten Floris van Breugel en Micael Dickinson zien.

Bij het Mono Lake in Californië, dat zo zout is dat er verder slechts bacteriën, algen en pekelkreeftjes kunnen leven, is de alkalivlieg Ephydra hians in zijn element. Het is een bijzonder beestje. De larven groeien op in het pekelzoute water, op een dieet van algen. De volwassen vliegen, die massaal langs de oevers voorkomen, duiken regelmatig onder om algen te eten of eitjes te leggen.
Dat is bijzonder. Alkalivliegen zijn de enige insecten die dit water in kunnen gaan en er levend weer uit komen, schrijven Floris van Breugel en Michael Dickinson.

Waslaag

Er zijn wel meer soorten insecten die een onderdompeling in water kunnen overleven, dankzij een waterafstotende laag van koolwaterstoffen (een waslaag) en haartjes die een luchtlaag vasthouden, maar in Mono Lake zouden ze onherroepelijk verdrinken. Dat komt doordat er een grote hoeveelheid natriumcarbonaat, oftewel soda, in het water zit. Dan kunnen de insecten de luchtlaag niet intact houden; zulk water is ‘natter’ dan zuiver water en dringt de luchtlaag binnen. Natriumcarbonaat is een van de zouten die het water sterk basisch of alkalisch (het tegenovergestelde van zuur) maakt.

Alleen de alkalivlieg duikt hier makkelijk onder en komt kurkdroog weer boven. De onderzoekers laten zien hoe dat komt: de duikvlieg heeft een extra dichte beharing en een extra sterk waterafstotende waslaag. Als de vlieg het water ingaat, vormt zich een stabiele luchtbel die hem in staat stelt om een kwartier onder water te blijven; de bubbel beschermt hem tegen het vijandige water en levert zuurstof.

Zoutpilaren

Het Mono Lake is de afgelopen 60.000 jaar geleidelijk zouter en basischer geworden doordat het geen afvoer heeft. Aangezien er water verdampt en de zouten achterblijven, stijgt de zoutconcentratie. Er zijn zelfs zoutpilaren ontstaan, waarlangs de alkalivliegen het water inkruipen.
De voorouder van de alkalivlieg moest ooit te water gaan toen het meer nog niet zo zout was, vermoeden de auteurs, in een tijd dat er weinig anders dan algen te eten was. Toen het meer langzaam basischer werd, paste de vlieg zich aan. Hij kan nu veilig onder water grazen, want vissen leven er niet. De vliegen zijn voedsel voor veel vogels die bij het meer komen foerageren, zoals meeuwen.

Ondanks hun unieke aanpassingen verdrinken de duikvliegen soms toch. Dat gebeurt als er een laagje olie op het water drijft, afkomstig van rottend organisch materiaal of van zonnebrandcrème en andere cosmetische producten.

Willy van Strien

Foto: Alkalivlieg in zijn luchtbel onder water. Floris van Breugel/Caltech

Bron:
Van Breugel, F. & M.H. Dickinson, 2017. Superhydrophobic diving flies (Ephydra hians) and the hypersaline waters of Mono Lake. PNAS, 20 november online. Doi: 10.1073/pnas.1714874114

Tweedehands maaltje

23 november 2017 /

Zeenaaktslak steelt het voedsel van zijn voedsel

zeenaaktslak Cratena peregrina steelt de prooi van zijn prooi

Het dieet van de zeenaaktslak Cratena peregrina bestaat niet alleen uit de hydroïdpoliepen waarop hij leeft. Hij pikt ook het voedsel dat de poliepen verzameld hebben, ontdekten Trevor Willis en collega’s.

Cratena pelegrina is een sprookjesachtig mooi beestje. Op zijn witte rug staan tientallen rode stekels met een lichtgevende blauwe punt – net kaarsjes. De zeenaaktslak leeft in de Middellandse Zee en het oostelijk deel van de Atlantische Oceaan op vertakte kolonies van hydroïdpoliepen, zoals Eudendrium ramosum en Eudendrium racemosum. De kolonies bieden hem een woonplaats, de poliepen zijn eetbaar en ze hebben verdedigingswapens die de zeenaaktslak goed kan gebruiken. En ze vangen ook nog eens goed voedsel, laten Trevor Willis en collega’s zien.

Hydroïdpoliepen zijn neteldieren, net als kwallen, en hebben een krans van tentakels rond de bek waarmee ze hun prooien, planktondiertjes, grijpen. Ze hebben ook netelcellen die een ‘harpoentje’ met gif kunnen afschieten om prooien te verlammen of roofvijanden af te schrikken; zo’n harpoentje heet netelblaasje of nematocyst.

Rugstekels

Maar Cratena peregrina laat zich niet afschrikken. Het was al lang bekend dat deze zeenaaktslak de poliepen kan eten zonder daar last van te hebben: hij is op de een of andere manier beschermd tegen nematocysten die worden afgevuurd terwijl hij poliepen eet. Hij krijgt ook veel nematocysten binnen die niet zijn afgeschoten. Die verteert hij niet, maar ze passeren ongeschonden het darmkanaal. Hij is er zuinig op. Sommige niet-afgeschoten en intacte nematocysten gaan met de uitwerpselen mee naar buiten, maar vele worden opgeslagen in speciale zakjes in de rugstekels.
Zo eigent de naaktslak zich de wapens van zijn prooi toe, en hij kan die inzetten om hongerige vissen af te schrikken. Vanwege de felle waarschuwingskleuren leren die gauw genoeg dat ze maar beter van dit mooie, maar gemeen stekende hapje kunnen afblijven.

Prooi van prooi

Nu laat Willis zien dat Cratena peregrina niet alleen tweedehands wapens aan de hydroïdpoliepen ontleent, maar ook het voedsel afpakt dat zij hebben gevangen. In labproeven bleek dat de naaktslakken bij voorkeur poliepen eten die net prooien te pakken hebben, in dit geval larven van pekelkreeftjes. Zo krijgt de naaktslak in één moeite twee typen voedsel binnen: zijn prooi en de prooi van zijn prooi. Het tweedehands voedsel, dierlijk plankton, blijkt een belangrijk deel uit te maken van zijn dieet – en mooi dat hij die diertjes niet zelf hoeft te vangen.

Willy van Strien

Foto: Cratena peregrina op Eudendrium ramosum. Français (Wikimedia Commons, public domain)

Mooie beelden van de zeenaaktslak op YouTube

Bronnen:
Willis, T.J., K.T.L. Berglöf, R.A.R. McGill, L. Musco, S. Piraino, C.M. Rumsey, T.V. Fernández & F. Badalamenti, 2017. Kleptopredation: a mechanism to facilitate planktivory in a benthic mollusc. Biology Letters 13: 20170447. Doi: 10.1098/rsbl.2017.0447
Greenwood, P.G., 2009. Acquisition and use of nematocysts by cnidarian predators. Toxicon 54: 1065-1070. Doi:10.1016/j.toxicon.2009.02.029
Aguado, F. & A. Marin, 2007. Warning coloration associated with nematocyst-based defences in aeolidiodean nudibranchs. Journal of Molluscan Studies 73: 23-28. Doi:10.1093/mollus/eyl026
Martin, R., 2003. Management of nematocysts in the alimentary tract and in cnidosacs of the aeolid nudibranch gastropod Cratena peregrina. Marine Biology 143: 533-541. Doi: 10.1007/s00227-003-1078-8

Camouflagepak

6 november 2017 /

Overdekt met sponzen valt een krab niet zo op

De krab Camposcia retusa versiert zich uitbundig

De krab Camposcia retusa versiert zijn poten en pantser uitbundig met stukken spons. Hij doet dat waarschijnlijk om roofvijanden te misleiden, schrijven Rohan Brooker en collega’s. Hij versiert zich namelijk het meest als hij geen plekken heeft om zich te verschuilen.

Uitgedost met veel vastgehechte stukjes spons, aangevuld met wat algen en dood organisch materiaal, scharrelt de krab Camposcia retusa rond: een komisch gezicht. De krab leeft op tropische koraalriffen in de Indische Oceaan en het westelijk deel van de Stille Oceaan. Wat brengt dit beestje, met een schild van maximaal drie centimeter breed, ertoe om al dat spul met zich mee te zeulen?
Volgens Rohan Brooker en collega’s doet hij het om zich onzichtbaar te maken voor zijn roofvijanden. Bovendien zijn veel sponzen giftig, dus de krab maakt zich ook nog eens onaantrekkelijk voor vijanden die hem ondanks de camouflage toch in de smiezen hebben.

De onderzoekers wilden weten hoe de krabben zich precies versieren. Ze bekeken een aantal krabben die ze hadden gevangen en in een aquarium boden ze krabben rode polyester pompoms van verschillende formaten aan om te zien wat ze daarmee zouden doen.

Klittenband

Ze constateerden dat de dieren vooral hun pantser en de achterste twee pootparen bedekken (ze hebben vier paar poten). In het experiment plaatsten ze de grootste en zwaarste pompoms alleen op de achterste poten, die het stevigst zijn. De scharen – waarmee ze eten en communiceren – en het eerste pootpaar hielden ze nagenoeg vrij.
De delen die uitbundig versierd worden zijn daartoe uitgerust met speciale haren die lijken op de haakjes van de harde helft van klittenband. Daar hechten stukjes spons en ander materiaal makkelijk op vast.

Verdediging

In een nieuw experiment kregen de krabben in hun bak al dan geen schuilplaats in de vorm van een gebogen stuk pvc-buis. De krabben die zich niet konden verstoppen versierden zich uitvoeriger dan de krabben die wel een schuilplaats hadden. Vandaar de conclusie dat de versiering dient als verdediging tegen roofvijanden. Omdat de dieren allerlei materiaal van de zeebodem gebruiken, zullen ze minder in het oog springen. En omdat ze een voorkeur voor sponzen hebben, zal de versiering een afschrikwekkend effect hebben.
Het zou mooi zijn als de onderzoekers nu nog kunnen laten zien dat roofvijanden krabben in camouflagepak inderdaad minder makkelijk vinden, of dat de sponzen hen afschrikken.

Er zijn meer dieren die op de versiertoer gaan, vooral dieren die in het water leven. Camposcia retusa is een prachtig voorbeeld.

Willy van Strien

Foto: Patrick Randall (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0)

Drie voorbeelden van versierde krabben op YouTube: 1, 2, 3

Bron:
Brooker, R.M., E.C. Muñoz Ruiz, T.L. Sih & D.L. Dixson, 2017. Shelter availability mediates decorating in the majoid crab, Camposcia retusa. Behavioral Ecology, 17 oktober online. Doi: 10.1093/beheco/arx119

Energiebesparing

1 november 2017 /

Venusvliegenvanger heeft zijn vallen zuinig afgesteld

venusvliegenvanger is zuinig met energie

Vleesetende planten moeten zuinig zijn op hun energie, anders kost het meer om insecten te vangen en te verteren dan dat het oplevert. De venusvliegenvanger heeft verschillende trucs om energieverspilling te beperken, ontdekten onder meer Andrej Pavlovič en collega’s.

Het irritante gebrom van een vlieg is ineens opgehouden. Ik kijk naar mijn venusvliegenvangertje en ja hoor… één van de vallen is dichtgeklapt. Sneu voor die vlieg, maar wat een bijzonder plantje! Want probeer maar eens een vlieg te vangen.
De venusvliegenvanger (of venusvliegenval, Dionaea muscipula) komt voor in Noord- en Zuid-Carolina (Verenigde Staten), waar hij groeit in zonnige, natte gebieden met voedselarme grond; hij kan zich daar handhaven door insecten te ‘eten’. De vangst van een vlieg levert het plantje veel voedingsstoffen op. Maar het proces vreet ook energie, en de balans tussen opbrengst en kosten moet positief zijn, anders groeit het plantje niet. Het heeft dan ook een aantal trucs ontwikkeld om zo weinig mogelijk energie te verspillen, schrijven Andrej Pavlovič en collega’s.

bladeren van venusvliegenvanger hebben een val aan het eindDe bladeren vormen een rozet, en elk blad heeft een tweelobbige val aan het uiteinde met een rij van tien à twintig tanden aan de rand van elke lob. Klieren langs de rand scheiden een suikerrijk goedje af om insecten te lokken. Op elke lob staan een paar voelharen die reageren als ze in contact komen met een insect, met als gevolg dat de val razendsnel dichtklapt. Verder zit de val vol met klieren; die scheiden enzymen af om een gevangen prooi te verteren en eiwitten om de vrijkomende voedingsstoffen op te nemen.
Het kost de plant veel energie om de vallen in bedrijf te houden en lokstoffen, verteringsenzymen en opname-eiwitten te maken. Hoe houdt hij dat verbruik binnen de perken?

1: Twee keer

Om te beginnen klapt een val pas dicht als de trilharen binnen twintig seconden tenminste twee keer zijn aangeraakt. Dan is de kans groot dat er een bewegend beestje is geland. Een val sluit zich dus niet zomaar als er een stofje komt aanwaaien en een voelhaar raakt.

2: Paniek

Maar niet ieder beestje is een lekkere vette vlieg. Een dichtgeklapte val houdt dan ook nog even kieren tussen de tanden, zodat kleine beestjes die de moeite van het verteren niet waard zijn kunnen ontsnappen. Als de val leeg is, gaat hij na een paar uur weer open. Maar zit er een groot insect gevangen, dan zal die in paniek raken en worstelen om vrij te komen. Zijn bewegingen zijn voor de val het signaal om zich hermetisch te sluiten; de tanden klemmen vast in elkaar, de lobben worden stevig aangedrukt. Als de voelharen tenminste vijf keer zijn beroerd, komt de afscheiding van verteringsenzymen en opname-eiwitten op gang, en hoe meer bewegingen de prooi maakt, hoe hoger de productie is.

3: Beperkte reactie

Toch kan een val ten onrechte dichtklappen, gesloten blijven en verteringsenzymen en opname-eiwitten gaan afscheiden, namelijk als hij beschadigd wordt. De oorzaak van die vergissing ligt in de evolutie van vleesetende planten; de gewoonte om insecten te vangen is waarschijnlijk ontstaan uit de reactie op insectenvraat.
Bij gewone planten wekt vraat een elektrisch signaal op dat op zijn beurt de productie van bepaalde plantenhormonen stimuleert, namelijk jasmonaten. Die zetten de planten ertoe aan om gifstoffen aan te maken die de insecten remmen, niet alleen op de aangevreten plek, maar uit voorzorg ook elders in de plant. Bij vleesetende planten, zoals de venusvliegenvanger, is dat iets veranderd. Bij deze planten wekt contact met een insect een elektrisch signaal op dat de productie van jasmonaten in gang zet; die hormonen zetten deze planten ertoe aan om verteringsstoffen en opname-eiwitten te produceren. Het elektrische signaal doet ook de val van de venusvliegenvanger dichtklappen.
Pavlovič deed een experiment waarbij hij herhaaldelijk met een naald in een val van venusvliegenvangers prikte om vraat na te bootsen, en hij laat zien dat die val daar net zo op reageert als op een insect dat de voelharen aanraakt: de val klapt dicht en er verschijnen jasmonaten. Als Pavlovič doorging met af en toe prikken, scheidde de val verteringsenzymen en opname-eiwitten af – allemaal voor niets. Maar de misplaatste reactie blijft beperkt tot de beschadigde val en treedt niet elders in de plant op, zoals bij de verdediging tegen vraat wel het geval is.

4: Proces gestopt

De afscheiding van verteringsenzymen en opname-eiwitten draait niet meteen op volle toeren. Pas als er bepaalde stoffen vrijkomen van een gevangen prooi wordt de productie tot de hoogste snelheid opgevoerd. Is er geen prooi, dan stopt het proces. Zo verspilt de plant weinig energie bij een vergissing.

Na ongeveer tien dagen is de vlieg verteerd en gaat de val weer open. Bij mijn plantje gebeurde dat overigens niet: de val met de vlieg erin is afgestorven. Misschien was die val te oud.

Willy van Strien

Foto’s
Groot: ©Andrej Pavlovič
Klein: Olivier License (via Flickr, Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0)

Kijk hoe een vlieg gevangen wordt

Bronnen:
Pavlovič, A., J. Jakšová & O. Novák, 2017. Triggering a false alarm: wounding mimics prey capture in the carnivorous Venus flytrap (Dionaea muscipula). New Phytologist 216: 927-938. Doi: 10.1111/nph.14747
Böhm, J., S. Scherzer, E. Krol, I. Kreuzer, K. von Meyer, C. Lorey, T.D. Mueller, L. Shabala, I. Monte, R. Solano, K.A.S. Al-Rasheid, H. Rennenberg, S. Shabala, E. Neher & R. Hedrich, 2016. The Venus flytrap Dionaea muscipula counts prey-induced action potentials to induce sodium uptake. Current Biology 26: 286-295. Doi: 10.1016/j.cub.2015.11.057
Libiaková, M., K. Floková, O. Novák, L. Slováková & A. Pavlovič, 2014. Abundance of cysteine endopeptidase dionain in digestive fluid of Venus flytrap (Dionaea muscipula Ellis) is regulated by different stimuli from prey through jasmonates. PLoS ONE 9: e104424. Doi:10.1371/journal.pone.0104424
Pavlovič, A., V. Demko & J. Hudák, 2010. Trap closure and prey retention in Venus flytrap (Dionaea muscipula) temporarily reduces photosynthesis and stimulates respiration. Annals of Botany 105: 37-44. Doi:10.1093/aob/mcp269

« Oudere berichten Nieuwere berichten »

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑