Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Pagina 3 van 42

Handtekening op ei

21 augustus 2023 /

Afrikaanse koekoek maakt weinig kans bij treurdrongo

Afrikaanse koekoek heeft geen succes bij treurdrongo

Vrouwen van de Afrikaanse koekoek leggen hun eieren in nesten van de treurdrongo. Ze bootsen de eieren van drongo’s prima na – en toch ontmaskeren drongo’s meer dan 90 procent van de koekoekseieren, laten Jess Lund en collega’s zien.

Ten zuiden van de Sahara leeft de Afrikaanse koekoek, Cuculus gularis, die, net als de gewone Europese koekoek, eieren legt in nesten van andere vogelsoorten (een ei per nest) met de bedoeling dat pleegouders hun jongen grootbrengen. De broedparasiet richt zich op maar enkele vogelsoorten, waarvan de treurdrongo, Dicrurus adsimilis, een van de belangrijkste is.

Maar bij deze belangrijke gastheersoort heeft de koekoek nauwelijks succes, berekenen Jess Lund en collega’s. De beoogde pleegmoeder doorziet het bedrog meestal doordat ze op haar eigen eieren een ‘handtekening’ heeft gezet ter verificatie.

Het is het gevolg van de lange evolutionaire geschiedenis die Afrikaanse koekoek en treurdrongo delen. Tussen beide vogelsoorten bestaat een groot conflict, want de broedparasiet kan niet zonder de diensten van de pleegouder, en voor de pleegouder is de belasting enorm.

Wapenwedloop

Het begint er al mee dat de Afrikaanse koekoek een drongo-ei vernietigt als ze een ei komt leggen in het nest van een treurdrongo-paar. Het koekoeksjong maakt de klus af. Het komt als eerste uit en wipt de drongo-eieren uit het nest; mocht er daar al een van zijn uitgekomen, dan wordt dat jong er ook uit gekieperd. De pleegouders verliezen dus hun hele legsel. Vervolgens zijn ze weken zoet met de veeleisende zorg voor het pleegjong.

Dit conflict met grote belangen deed een wapenwedloop ontstaan. De drongo leerde om de eieren van de koekoek te herkennen en uit hun nest te gooien. Als reactie daarop ontwikkelde de koekoek eieren die steeds beter op drongo-eieren gingen lijken. Momenteel is de mimicry vrijwel perfect: in de ogen van drongo’s zien koekoekseieren er precies zo uit als drongo-eieren.

Individuele handtekening

De eieren van de treurdrongo zijn zeer variabel. De achtergrondkleur varieert van wit tot roodbruin, en de eieren kunnen effen, gestippeld of gevlekt zijn. Dezelfde variatie hebben eieren van de Afrikaanse koekoek. Op populatieniveau is de nabootsing uitstekend en het lijkt alsof de Afrikaanse koekoek voor ligt in de wapenwedloop.

Maar in werkelijkheid staat de treurdrongo er veel beter voor.

Dat komt doordat een drongo-vrouw eieren produceert die er allemaal precies hetzelfde uitzien. Elke vrouw heeft haar eigen karakteristieke kleur en patroon. Zo zet ze als het ware een onderscheidende handtekening op elk ei ter verificatie: deze heb ik gelegd. Een koekoeksvrouw legt weliswaar een ei met een uiterlijk dat valt binnen de drongo-variatie, maar ze legt haar eieren in willekeurige drongo-nesten. De kans dat ze een ei legt bij een drongo-vrouw die precies hetzelfde ei maakt, is klein. Het koekoeksei wijkt meestal af.

Beschermd

Met experimenten en modellen voorspellen de onderzoekers hoe groot de kans is dat een treurdrongo een ei van de Afrikaanse koekoek in het nest herkent en verwerpt. En dat is meer dan 90 procent! Zonder individuele handtekeningen zou die kans veel kleiner zijn. Dus de strategie van drongo’s – grote variatie tussen legsels, grote eenvormigheid binnen legsels – is een uitstekend antwoord op de vrijwel perfecte nabootsing door koekoeken. De treurdrongo heeft zich effectief beschermd tegen de broedparasiet.

En zo is de Afrikaanse koekoek weinig succesvol bij deze gastheer. Slechts een enkele keer wordt een koekoeksei geaccepteerd. Als je ook nog bedenkt dat ongeveer een op de vijf drongo-nesten tijdens de broedtijd verloren gaat, komt het voortplantingssucces van de broedparasiet uiterst laag uit. Maar dat lage succes is kennelijk genoeg om zich als soort te kunnen handhaven.

De treurdrongo is zelf ook een parasiet, maar van een ander type: hij steelt prooien die andere vogels bemachtigd hebben.

Willy van Strien

Foto: Afrikaanse koekoek. Alastair Rae (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Zie ook: gelegenheidsdieven

Bronnen:
Lund, J., T. Dixit, M.C. Attwood, S. Hamama, C. Moya, M. Stevens, G.A. Jamie & C.N. Spottiswoode, 2023. When perfection isn’t enough: host egg signatures are an effective defence against high-fidelity African cuckoo mimicry. Proceedings of the Royal Society B, 26 juli online. Doi: 10.1098/rspb.2023.1125
Stoddard, M.C., R.M. Kilner & C. Town, 2014. Pattern recognition algorithm reveals how birds evolve individual egg pattern signatures. Nature Communications 5: 4117. Doi: 10.1038/ncomms5117

Gif met een verhaal

9 augustus 2023 /

Rups van flanelmot verdedigt zich met bacterieel eiwit

Rups van flanelmot Megalopyge opercularis kan gemeen steken.

Flanelmot-rupsen beschikken over een voor motten uniek gif dat helse pijn veroorzaakt en roofvijanden afschrikt. Andrew Walker en collega’s ontsloten de verrassende herkomst van dit gif.

Flanelmotten hebben rupsen met een aaibaar uiterlijk: ze hebben een ‘vacht’ van lange, vaak golvende haren. Maar aaien is geen goed idee, want onder de haren schuilen stekels die bij aanraken een gif inspuiten. Een helse pijn die uren- of dagenlang kan aanhouden is het gevolg. Flanelmotten vormen de familie Megalopygidae. De familie telt zo’n 250 soorten die leven in Noord-, Midden- en Zuid-Amerika.

In het gifmengsel van de rupsen zijn bepaalde eiwitten de boosdoeners. Die eiwitten hebben een bijzondere evolutionaire geschiedenis, ontdekten Andrew Walker en collega’s.

Gaatjes

De onderzoekers waren nieuwsgierig naar de samenstelling en werkwijze van het gif van flanelmot-rupsen. Ze namen twee soorten onder de loep: de zuidelijke flanelmot Megalopyge opercularis en de zwartgegolfde flanelmot Megalopyge crispata. Het verraste hen dat de giftige eiwitten, die ze megalysinen noemen, sterk bleken te lijken op giftige eiwitten van ziekteverwekkende bacteriën, zoals Clostridium. De bacteriële eiwitten zijn schadelijk doordat ze cellen van slachtoffers lek prikken. En precies dat, zo bleek uit experimenten, doen de giftige eiwitten van flanelmot-rupsen ook: ze maken gaatjes in de zenuwcellen van dieren. De zenuwcellen vuren vervolgens signalen af die de pijnsensatie veroorzaken.

Er bestaan meer soorten vlinders en motten met giftige rupsen, maar zij hebben heel andere soorten gif. Het gif van de Megalopygide-familie is uniek onder vlinders en motten. Is het niet gek dat rupsen van deze familie hetzelfde type giftige eiwitten maken als bacteriën? Is dat toevallig?

Verdediging

Nee, het is geen toeval. Een voorouder van vlinders en motten heeft genen die voor gaatjes-makende eiwitten coderen ooit op de een of andere manier overgenomen van bacteriën, en daarna hebben vlinders en motten die genen behouden (overdracht van genen tussen soorten komt voor, maar is zeldzaam). Kennelijk zijn de eiwitten nuttig voor hen, maar welke functie ze hebben is nog niet bekend. Ze dienen in elk geval niet als gif.

Behalve dan bij leden van de Megalopygide-familie. Die zetten deze eiwitten wel weer in als gif waarmee rupsen zich tegen hun roofvijanden verdedigen.

Vogel aapt de flanelmot-rupsen na

En dat werkt uitstekend. Als een dier eenmaal geprobeerd heeft om een flanelmot-rups te pakken en gestoken is, zit de schrik er goed in en zal hij zulke diertjes voortaan met rust laten. Jongen van de grauwe treurtiran (Laniocera hypopyrra, een Zuid-Amerikaanse zangvogel) doen er hun voordeel mee. Ze bootsen overtuigend het uiterlijk en gedrag van een flanelmot-rups na, en zonder zelf giftig te zijn schrikken ze zo toch roofvijanden af.

Flanelmotten zijn niet de enigen die dit soort gaatjes-makende, van bacteriën afkomstige eiwitten als gif toepassen. Sommige duizendpoten, kwallen en vissen doen dat ook.

Willy van Strien

Foto: Rups van zuidelijke flanelmot Megalopyge opercularis. Judy Gallagher (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)

De onderzoekers geven uitleg op YouTube

Zie ook: het jong van de grauwe treurtiran imiteert de rups van een flanelmot

Bron:
Walker, A.A., S.D. Robinson, D.J. Merritt, F.C. Cardoso, M.H. Goudarzi, R.S. Mercedes, D.A. Eagles, P. Cooper, C.N. Zdenek, B.G. Fry, D.W. Hall, I. Vetter & G.F. King, 2023. Horizontal gene transfer underlies the painful stings of asp caterpillars (Lepidoptera: Megalopygidae). PNAS 120: e230587110. Doi: 10.1073/pnas.2305871120

Rode spintmijt-man heeft haast

11 juli 2023 /

Hij stroopt haar oude huid af om als eerste te paren

Vrouwtje rode spintmijt wordt vaak uitgekleed door een mannetje als ze vervelt.

Als een vrouwtje rode spintmijt op het punt staat om te vervellen tot volwassen vrouw, staat vaak al een mannetje klaar om haar uit te kleden en te paren, schrijven Peter Schausbergen en collega’s.

Mannetjes van de rode spintmijt, Tetranychus urticae, moeten hard hun best doen om nageslacht te krijgen. Want alleen degene die als eerste met een vrouwtje paart kan haar eitjes bevruchten. Het is dus zaak om present te zijn zodra een vrouwtje volwassen wordt. Vaak zit er voor die tijd al een mannetje klaar, blijkt uit waarnemingen van Peter Schausbergen en collega’s.

Mijten zijn spinachtigen. Ze beginnen hun leven als eitje, worden larve en maken dan twee nimfstadia door. Ze vervellen tussen de stadia en komen een slag groter uit het oude vel te voorschijn; na de laatste vervelling zijn ze geslachtsrijp. Vrouwtjes ontstaan uit bevruchte eitjes, mannetjes uit onbevruchte eitjes.

Zilverachtige kleur

Een vrouwtje rode spintmijt krijgt in het laatste nimfstadium vaak gezelschap van een mannetje dat haar claimt door boven op haar te gaan zitten. Hij steekt er tijd en energie in om haar te bewaken. Dat zou allemaal voor niets zijn als er na de laatste vervelling een rivaal verschijnt die hem te snel af is en als eerste paart. Dat gevaar is reëel, want een pas uitgekomen volwassen vrouwtje scheidt lokstoffen af die mannetjes aantrekken. Dus daar moet hij een stokje voor steken.

Om de kostbare wachttijd te verkorten en zijn paring als eerste veilig te stellen, komt een wakend mannetje in actie als haar laatste vervelling zich aankondigt. Een dag voor de vervelling gaat de nimf een rustfase in, en in de laatste paar uur krijgt ze een zilverachtige kleur doordat er lucht komt tussen de oude huid, die ze zal afstoten, en de nieuwe huid.

Zij zet de vervelling in gang door op te zwellen, zodat de oude huid overdwars scheurt. Is ze alleen, dan trekt ze eerst het voorste deel van de oude huid uit en daarna het achterste deel, waarbij haar geslachtsopening vrijkomt. Maar zit er een mannetje op wacht, dan loopt het anders. Hij trommelt met zijn voorpoten op haar rug, en als reactie zwelt zij eerder op. Als de oude huid gescheurd is, stroopt hij gauw de achterkant af met zijn pedipalpen (de ‘bokshandschoentjes’ die spinnen ook hebben). En dan kan hij, met een beetje geluk, inderdaad als eerste paren.

Vechters en stiekemerds

Dit uitkleed-gedrag van de rode spintmijt-man is in onze ogen zeer opdringerig. Maar hij moet wel. Terughoudend gedrag wordt door natuurlijke selectie afgestraft: als hij netjes wacht tot ze zich blootgeeft is de kans groot dat een ander mannetje de vader van het nageslacht wordt.

Er zijn twee typen wachters: je hebt vechters, die veelvuldig door andere mannetjes worden gestoord als ze op een vrouwtje zitten en dan afstappen om de strijd aan te gaan. En je hebt stiekemerds (sneakers), die niet door rivalen worden benaderd en altijd onverstoorbaar blijven zitten. Misschien zien andere mannetjes hen aan voor vrouwtjes aangezien ze niet reageren, of misschien ruiken ze als vrouwtjes. Het zou interessant zijn om te achterhalen of vechters en stiekemerds even voortvarend te werk gaan als de nimf die ze bewaken aan vervelling toe is.

Plaag

De rode spintmijt is nog geen halve millimeter groot. Hij voedt zich door plantencellen aan te prikken en leeg te zuigen. Hij is ook bekend onder de naam kasspint en hij is wereldwijd een plaag op allerlei landbouwgewassen. Een enkele mijt richt weinig schade aan, maar de beestjes vermenigvuldigen zich snel en zijn al gauw met velen.

Willy van Strien

Foto: Vrouwtje van de rode spintmijt, Tetranychus urticae. Gilles San Martin (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Bronnen:
Schausberger, P., T.H.H. Nguyen & M. Altintas, 2023. Spider mite males undress females to secure the first mating. IScience, 107112, 7 juli. Doi: 10.1016/j.isci.2023.107112
Sato, Y., M.W. Sabelis, M. Egas & F. Faraji, 2013. Alternative phenotypes of male mating behaviour in the two-spotted spider mite. Experimental and Applied Acarology 61: 31-41. Doi: 10.1007/s10493-013-9673-y

Knappe camouflage-kunstenaar

6 juli 2023 /

Zeekat moet even zoeken naar het beste patroon

De gewone zeekat heeft een meesterlijk camouflage-vermogen

De zeekat heeft een uitstekend camouflage-vermogen en verandert razendsnel van uiterlijk als de achtergrond wisselt. Toch gaat dat niet rechtstreeks, laten Theodosia Woo en collega’s zien: de zeekat stelt een nieuw huidpatroon een paar keer bij voordat het goed is.

Om zich tegen roofvijanden te verdedigen, kan de gewone zeekat, Sepia officinalis, net als veel andere inktvissen aan camouflage doen, zodat hij opgaat in de omgeving. En als een roofvijand hem toch ziet, spuit hij inkt om diens zicht te belemmeren.

De zeekat leeft in de Noordzee, de Oostzee en de Middellandse Zee. Afhankelijk van de ondergrond, met bijvoorbeeld zand, rotsen of zeegras, kan hij een effen kleur aannemen, een gevlekt patroon hebben of grote donkere en lichte vlakken vertonen die zijn contouren opbreken. Er zijn talloze variaties en de zeekat tovert tegen vrijwel elke achtergrond een passende camouflage tevoorschijn, schrijven Theodosia Woo en collega’s.

Pigmentzakjes

Dat is onder meer mogelijk dankzij een paar miljoen pigmentcellen in de huid, de zogenoemde chromatoforen. Ze zijn er in drie kleuren: geel, rood en bruin. Het zijn gesloten zakjes met een elastische wand waar radiale spieren (als spaken) omheen liggen. Als de spieren zich op commando van de hersenen aanspannen, trekken ze zo’n zakje open en wordt de kleur zichtbaar.

Woo maakte duidelijk hoe een zeekat van uiterlijk verandert door experimenten te doen waarin ze dieren een andere ondergrond gaf; ze filmde de huid met hoge resolutie en mat de huidpatronen door met stevige computersoftware. Het resultaat is opmerkelijk. Want door de razendsnelle verandering lijkt het wel alsof zeekatten in één keer een nieuw passend huidpatroon te pakken hebben. Maar zo is het toch niet.

Bij een nieuwe ondergrond begint een zeekat meteen zijn huidpatroon aan te passen. Maar na een eerste verandering wacht hij even en stelt dan het gemaakte patroon bij zodat het beter wordt. Daarna wacht hij opnieuw en past het verder aan, net zo lang tot een goed patroon gevonden is. Hij doorloopt dus in een oogwenk een zoektraject en krijgt kennelijk voortdurend feedback. Zo’n zoektraject ligt niet vast, want als de onderzoekers meerdere keren dezelfde verandering van ondergrond gaven, legden de dieren verschillende zoektrajecten af en was het uiteindelijke resultaat ook anders. Al was het verschil in eindpatronen zo subtiel dat wij het niet waarnemen.

Weerkaatsen

Naast de pigmentcellen die hier zijn onderzocht, heeft de huid van de zeekat nog twee typen aanstuurbare cellen die verandering van uiterlijk mogelijk maken. Er zijn cellen die dankzij hun nanostructuur licht van één bepaalde kleur weerkaatsen, bijvoorbeeld blauw: de iridoforen. En er zijn cellen die al het opvallende licht weerspiegelen en in daglicht dus wit zijn: de leucoforen. Daarbij kan de huid ook nog eens glad of ruw zijn. De complexiteit van een inktvishuid gaat ons voorstellingsvermogen te boven.

Al die mogelijkheden worden niet alleen gebruikt voor camouflage, maar ook voor communicatie. De gewone zeekat komt in voorjaar en zomer naar de kust om te paaien, en het kleurenspel dat de dieren bij de balts vertonen is voor duikers een bezienswaardigheid.

Kleurenblind

Het grootste raadsel van inktvissen is misschien wel hoe ze hun omgeving zo perfect kunnen nabootsen terwijl ze zelf kleurenblind zijn. Daar is nog nauwelijks iets van bekend, maar er zijn aanwijzingen dat er lichtgevoelige zintuigjes in de huid zitten.

Willy van Strien

Foto: Jonge zeekat. Magnef1 (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

De giftige blauw-geringde octopus gebruikt zijn ringen, die zijn weggestopt in huidplooien, om roofvijanden te waarschuwen

Bronnen:
Woo, T., X. Liang, D.A. Evans, O. Fernandez, F. Kretschmer, S. Reiter & G. Laurent, 2023. The dynamics of pattern matching in camouflaging cuttlefish. Nature, 28 juni online. Doi: 10.1038/s41586-023-06259-2
Gilmore, R., R. Crook & J.L. Krans, 2016. Cephalopod camouflage: cells and organs of the skin. Nature Education 9(2): 1
Chiao, C-C., C. Chubb & R.T. Hanlon, 2015. A review of visual perception mechanisms that regulate rapid adaptive camouflage in cuttlefish. Journal of Comparative Physiology A 201: 933-945. Doi: 10.1007/s00359-015-0988-5
5

Woestijnmier maakt oriëntatiepunt

14 juni 2023 /

Nestheuvel geeft houvast in kale zoutvlakte

Woestijnmier Cataglyphis fortis heeft uitstekend navigatievermogen

Vaak is er bij een nest van de woestijnmier Cataglyphis fortis niets te zien dat foeragerende werksters kan helpen om het nest terug te vinden. In dat geval maken de mieren zelf een herkenningspunt, laten Marilia Freire en collega’s zien.

Een foerageertocht is een overlevingstocht voor de woestijnmier Cataglyphis fortis, die leeft in zoutpannen in Tunesië; zoutpannen zijn uitgestrekte kale vlakten waar ooit water was, maar waar alleen een zoutkorst is overgebleven. Werksters gaan er in hun eentje op uit om daar insecten en andere kleine beestjes te zoeken die aan de onbarmhartige woestijnhitte zijn bezweken. Als ze iets hebben gevonden, moeten ze met de buit tussen de kaken zo snel mogelijk terug het nest in, anders bezwijken ze zelf ook.

Maar de ingang van het ondergrondse nest is nauwelijks zichtbaar. Daarom maken de mieren zo nodig een oriëntatiepunt, ontdekten Marilia Freire en collega’s.

Navigatie

Het voedsel is schaars, en daarom moeten foeragerende woestijnmieren zich vaak ver van het nest begeven om iets te vinden. Ze wagen zich tot 350 meter. Omdat ze een uitstekend navigatievermogen hebben, komen ze meestal veilig terug.

Een werkster die op pad gaat, houdt met een inwendig zonnekompas voortdurend bij in welke richting ze loopt en met een soort stappenteller meet ze de afstand die ze in die richting aflegt. Als ze voedsel vindt, heeft ze meestal een kronkelig traject achter de rug, maar dankzij deze zogenoemde pad-integratie kan ze in een rechte lijn, dus via de kortst mogelijke route, teruglopen naar het nest. Althans: zo komt ze er bijna.

Als ze zich binnen een paar meter van het nest bevindt, heeft ze zichtbare herkenningspunten nodig om de exacte plaats van de nestingang te vinden, want pad-integratie werkt niet perfect. Hoe verder een mier van het nest is gekomen, des te meer onzekerheid er in de terugweg sluipt en des te groter de kans is dat ze te lang moet zoeken en bezwijkt. Voor het allerlaatste stukje gaat ze af op de nestgeur.

Alleen: midden in een zoutpan is helemaal niets te zien. Wat dan?

Oriëntatiepunt

als er geen herkenningspunten zijn, bouwt woestijnmier die zelf

Het was Freire en de andere onderzoekers opgevallen dat de woestijnmieren vaak een heuvel bij het nest opwerpen, en dat nestheuvels midden in een zoutpan hoger zijn dan aan de rand, waar wat struikjes staan. Een nestheuvel in het midden is gemiddeld 12 centimeter hoog (de hoogste die ze vonden was 30 centimeter), een nestheuvel aan de rand maar 5. Daarom vroegen ze zich af of de heuvels misschien als zichtbare herkenningspunten dienen voor werksters die terugkeren van een voedseltocht.

Om het antwoord te vinden, vingen ze een aantal mieren bij het nest en zetten ze op een paar meter afstand neer. Omdat de mieren niet zelf gelopen hadden, konden ze geen gebruik maken van pad-integratie. Maar ze werden geplaatst op afstanden waarbij ze zich door herkenningspunten naar het nest moeten laten leiden. De onderzoekers hadden bij een deel van de nesten de heuvels weggehaald, om te zien of dat uitmaakte.

Dat bleek het geval, vooral voor nesten midden in een zoutpan. Zonder heuvel slaagden mieren er niet in om rechtstreeks naar zo’n nest te lopen en vonden ze de ingang minder vaak terug. De heuvels dienen dus als herkenningspunten. Volgende vraag: maken mieren ze speciaal daarvoor? De heuvels zouden ook een andere hoofdfunctie kunnen hebben, bijvoorbeeld om de temperatuur in het nest te regelen.

Alleen als nodig

Maar de onderzoekers laten zien dat de woestijnmier wel degelijk zijn heuvels bouwt als oriëntatiepunten door proeven te doen waarbij ze bij zestien nesten in het midden van een zoutpan de heuvels weghaalden. Bij acht van die nesten zetten ze kunstmatige oriëntatiepunten neer, namelijk twee zwarte cilinders. Drie dagen later bleken de mieren bij sommige van die zestien nesten een nieuwe nestheuvel te hebben gebouwd. Dat was vooral bij nesten zonder kunstmatige oriëntatiepunten, en bij die nesten waren de heuvels groter.

Conclusie van dit alles: woestijnmieren bouwen heuvels bij hun nest als herkenningspunten voor foeragerende werksters. Maar ze doen die moeite alleen als er geen andere herkenningspunten te zien zijn, zoals bosjes of, in de proeven, zwarte cilinders.

Willy van Strien

Foto’s: ©Markus Knaden
Groot: Cataglyphis fortis
Klein: nestheuvel midden in zoutpan

Woestijnmieren kunnen zich ook op andere manieren aanpassen aan een leven in de hitte

Bronnen:
Freire, M., A. Bollig & M. Knaden, 2023. Absence of visual cues motivates desert ants to build their own landmarks. Current Biology 33: 1-4 (31 mei online). Doi: 10.1016/j.cub.2023.05.019
Steck, K., B.S. Hansson & M. Knaden, 2009. Smells like home: desert ants, Cataglyphis fortis, use olfactory landmarks to pinpoint the nest. Frontiers in Zoology 6: 5. Doi: 10.1186/1742-9994-6-5
Wittlinger, M., R. Wehner & H. Wolf, 2007. The desert ant odometer: a stride integrator that accounts for stride length and walking speed. The Journal of Experimental Biology 210: 198-207. Doi: 10.1242/jeb.02657
Wehner, R., 2003. Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks. Journal of Comparative Physiology A 189: 579-588. Doi: 10.1007/s00359-003-0431-1

Evolutie van dagvlinders

31 mei 2023 /

Europa heeft minste soorten dagvlinders

tijgerblauwtjes, hier parend, zijn dagvlinders

De allereerste dagvlinders op aarde vlogen in wat nu Noord- of Midden-Amerika is. De rupsen aten er van bonenplanten, blijkt uit onderzoek van Akito Kawahara en talloze anderen.

Overal op aarde, behalve op Antarctica, komen dagvlinders voor. Tot nu toe was slecht bekend waar en wanneer ze zijn ontstaan en hoe hun evolutie is verlopen.

Akito Kawahara zocht het uit, samen met een enorm team. De onderzoekers analyseerden het dna van bijna 2300 dagvlindersoorten om een evolutionaire stamboom op te stellen. Ze verzamelden daarnaast veel kennis door museumcollecties te bestuderen en veldgidsen door te spitten in alle mogelijke talen. Zo konden ze achterhalen hoe dagvlinders zich over de aarde hebben verspreid en hoe ze leefden.

De diversiteit aan dagvlinders is behoorlijk; wereldwijd zijn er 19.000 soorten. Ze stammen af van nachtvlinders, oftewel motten. Op de evolutiestamboom ontspringt hun tak ongeveer 100 miljoen jaar geleden, toen er nog dinosauriërs leefden. Er waren al bloemplanten waarop volwassen vlinders nectar konden vinden en die ze, als tegenprestatie, bestoven.

Rupsen hebben veel voedsel nodig om te groeien, en de rupsen van de eerste vlinders knaagden waarschijnlijk aan bladeren van bonenplanten.

Pas laat in Europa

Het grote supercontinent Pangaea was in twee stukken uiteengevallen toen de eerste dagvlinders verschenen. Beide stukken, Gondwana (Afrika, Australië, Antarctica en Zuid-Amerika) en Laurasia (Noord-Amerika, Europa en Azië), waren aan het verbrokkelen en de delen dreven uit elkaar. India was oorspronkelijk onderdeel van Gondwana, maar kwam los en dreef naar Laurasia.

Volgens de studie zouden dagvlinders ontstaan in wat nu het westen is van Noord-Amerika of Midden-Amerika. Ze staken vrij snel de zee over naar Zuid-Amerika.

Zo’n 75 miljoen jaar geleden gingen dagvlinders vanuit Noord-Amerika ook naar Azië, via de Beringstraat, en van daaruit verspreidden ze zich over India en Australië, en later ook over Afrika. Over land lag de weg naar Europa open, maar het duurde lang voordat dagvlinders die kant op gingen. Waarom dagvlinders Europa zo lang links lieten liggen is een raadsel waar het onderzoek geen antwoord op heeft. Dagvlinders kwamen ‘pas’ 30 miljoen jaar geleden in Europa aan, en het gevolg is dat Europa weinig soorten telt vergeleken met andere continenten. In Nederland komen ongeveer 53 soorten dagvlinders voor.

Rupsendieet

De rupsen van de meeste soorten eten plantenblad en zijn vrij kieskeurig. Vlinders als aardbeivlinder, eikenpage, tijmblauwtje en koolwitje zijn genoemd naar de zogenoemde waardplanten van de rupsen.

De waardplanten van een soort behoren meestal tot één plantenfamilie: de koninginnenpage heeft wilde peen en andere schermbloemigen als waardplant, het oranjetipje is gebonden aan pinksterbloem en look-zonder-look (beide van de kruisbloemenfamilie), de keizersmantel aan verschillende viooltjes en het hooibeestje aan grassoorten.

Enkele dagvlinders hebben een alternatief rupsendieet ontwikkeld: de rupsen eten organisch afval of korstmossen, en sommige blauwtjes (familie Lycaenidae) zijn zelfs carnivoor en eten andere insecten.

Willy van Strien

Foto: Parende tijgerblauwtjes (Lampides boeticus). Atanu Bose Photography (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Zie ook: vorstelijk onthaal

Bron:
Kawahara, A.Y. et al., 2023. A global phylogeny of butterflies reveals their evolutionary history, ancestral hosts and biogeographic origins. Nature Ecology and Evolution, 15 mei. Doi: 10.1038/s41559-023-02041-9

Kleverige jager

9 mei 2023 /

Roofwants Gorareduvius bedekt zich met hars

Gorareduvius roofwants gebruikt hars om prooien te vangen

Een Gorareduvius-roofwants gebruikt hars als middel om prooien te overmeesteren. Dat werkt prima, laten Fernando Soley en Marie Herberstein zien.

Roofwantsen jagen op insecten; ze grijpen prooien met hun voorpoten vast, prikken ze aan met hun steeksnuit en zuigen ze leeg. Insecten die zijn vastgepakt proberen natuurlijk te ontsnappen, maar sommige soorten roofwantsen maken dat moeilijk. Ze smeren zich namelijk in met plakkerige hars zodat prooien er niet zo snel vandoor kunnen gaan.

Een van die harsgebruikers is een verder nog nauwelijks bekende Gorareduvius-soort. Hij heeft succes met zijn plak-strategie, laten Fernando Soley en Marie Herberstein zien.

Nauwkeurig ingesmeerd

Gorareduvius leeft in West-Australië, waar hij zich ophoudt in pollen van een grassoort die hars produceert. De roofwants schraapt hars van het gras en smeert zich daar nauwkeurig mee in. Hij brengt het spul vooral aan op zijn voorpoten. Elk individu doet dat, een Gorareduvius-roofwants is altijd kleverig.

Soley en Herberstein deden experimenten waarbij ze deze roofwants in contact brachten met twee typen snel-bewegende prooien: mieren en vliegen. In sommige proeven mocht de roofwants zijn hars-uitrusting behouden, in andere gevallen haalden de onderzoekers die voorzichtig weg.

Met hars, zo bleek, vangt Gorareduvius succesvoller mieren en vliegen. De prooien kunnen nog wel weg komen, maar de hars houdt ze even tegen en dat geeft de roofwants meer kans om ze aan te prikken. Daardoor slagen vangpogingen van met hars uitgeruste roofwantsen vaker dan vangpogingen van schone roofwantsen.

Gereedschap

De groep roofwantsen (familie Reduviidae) telt ongeveer 7000 soorten. Een deel van die soorten smeert zich in met hars om makkelijker prooien te kunnen vangen, iets wat de onderzoekers als gebruik van gereedschap zien. De gewoonte is tenminste drie keer apart ontstaan.

Willy van Strien

Foto: Gorareduvius, een roofwants; op de voorpoten, boven de knik, zie je klompjes hars en waar de antennen ontspringen zie je de forse steeksnuit. ©Fernando Soley

Bronnen:
Soley, F.G. & M.E. Herberstein, 2023. Assassin bugs enhance prey capture with a sticky resin. Biology Letters 19: 20220608. Doi: 10.1098/rsbl.2022.0608
Zhang, J., C. Weirauch, G. Zhang & D. Forero, 2016. Molecular phylogeny of Harpactorinae and Bactrodinae uncovers complex evolution of sticky trap predation in assassin bugs (Heteroptera: Reduviidae). Cladistics 32: 538-554. Doi: 10.1111/cla.12140

Een nat verenpak

24 april 2023 /

Vader zandhoen haalt water voor de kuikens

Man Namaqua zandhoen haalt water voor zijn jongen met speciale buikveren

Zolang de kuikens niet kunnen vliegen, haalt een Namaqua zandhoen-vader water voor hen. Jochen Mueller en Lorna Gibson beschrijven de speciaal aangepaste buikveren die dat mogelijk maken.

Zoals hun naam al doet vermoeden, komen zandhoenders voor op droge, vrijwel kale plaatsen. Zo leeft het Namaqua zandhoen (Pterocles namaqua) in woestijnen in Zuidwest-Afrika, zoals de Kalahari en de Namibische woestijn. De vogels broeden er tot op maar liefst 30 kilometer afstand van het dichtstbijzijnde water. Omdat ze vooral gortdroge zaden eten, moeten ze wel drinken. Volwassen vogels vliegen ’s morgens en ’s avonds dan ook naar drinkplaatsen. Zo redden ze het in hun dorre leefgebied.

Maar hun kuikens kunnen de eerste maand niet mee naar de drinkplaatsen. Ze zijn na uitkomen meteen zelfstandig; ze lopen en zoeken zelf voedsel. Maar vliegen kunnen ze nog niet. Bekend was al, dat zandhoen-vaders een voorraad water voor hen meenemen in speciaal aangepaste buikveren, die water opnemen en vasthouden. Jochen Mueller en Lorna Gibson brengen de structuur van die veren, zowel in natte als droge staat, nu gedetailleerd in beeld met verschillende microscopische technieken.

Franje

Om een voorraad water in te slaan, stapt een Namaqua zandhoen-man het water in totdat het tot zijn buik komt. Hij zet zijn buikveren op en wiegt op en neer, zodat de veren doordrenkt raken. Dan drukt hij zijn buikveren weer tegen zich aan en vertrekt. Hij kan naar schatting 25 milliliter water opslaan, 15 procent van zijn lichaamsgewicht. Hij vliegt met hoge snelheid terug, een tocht die een half uur kan duren. In de droge woestijnlucht verdampt wat water tijdens de vlucht, maar er is nog heel wat over als hij bij zijn nest aankomt.

De kuikens rennen op hem af en strippen met hun snavels het water uit de veren.

Dat de buikveren een speciale structuur hebben, is met het blote oog al te zien. De veren hebben een brede harige franje langs de zijkant, behalve aan de top. Maar pas onder de microscoop wordt de speciale structuur helemaal duidelijk.

Gekrulde baardjes

Een gewone dekveer van een vogel bestaat uit een veerschacht waarop baarden zijn ingeplant, en aan die baarden ontspringen baardjes. Die baardjes grijpen met haakjes en groefjes in elkaar, zodat de veer een gesloten vlak heeft. Dankzij de haakjes en groefjes is een verfomfaaide veer weer goed in vorm te wrijven.

De baarden en baardjes van de buikveren van Namaqua zandhoen-mannen blijken onder de microscoop af te wijken van de normale structuur. De harige franje langs de veer ontstaat doordat het buitenste stuk van de baarden dun en buigzaam is, en doordat de baardjes die op het buitenste deel zijn ingeplant eveneens dun en buigzaam zijn.

Het binnenste stuk van de baarden, waar ze aan de veerschaft vastzitten tot iets over de helft, is dikker en stug. De baardjes op dit stuk ontspringen aan de bovenkant, maken een spiraalvormige krul naar beneden en gaan rechtuit verder, evenwijdig langs de baard. De krullen van opeenvolgende baardjes grijpen in elkaar en houden zo de veer gesloten.

Dat is het beeld van een droge buikveer.

Wateropslag

Als zo’n veer nat wordt, verandert dat beeld. De baardjes op het binnenste stuk van de baard schieten uit de krul en buigen loodrecht naar beneden; ze vormen dan een dicht woud van vezels. Door de zogenoemde capillaire kracht wordt daartussen water opgezogen en vastgehouden.

De franje langs de veer (dus de buitenste stukken van de baarden en de baardjes die daar ontspringen) buigt naar onder en naar binnen in de richting van de veerschacht, als een laag om het water vast te houden.

Het Namaqua zandhoen is één van 14 soorten zandhoenders (Pterocles), die allemaal op droog terrein leven. Van al deze soorten kunnen de mannen water dragen in hun buikveren, dankzij die unieke aanpassing van de veerstructuur.

Willy van Strien

Foto: Pterocles namaqua, man. Bernard DUPONT (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 2.0)

Op YouTube: Namaqua zandhoen-man haalt water voor kuikens

Bronnen:
Mueller, J. & L.J. Gibson, 2023. Structure and mechanics of water-holding feathers of Namaqua sandgrouse (Pterocles namaqua). Journal of the Royal Society Interface 20: 20220878. Doi: 10.1098/rsif.2022.0878
Cade, T.J. & G.L. Maclean, 1967. Transport of water by adult sandgrouse to their young. The Condor 69: 323-343. Doi: 10.2307/1366197

Gewapend karton

18 april 2023 /

Crematogaster clariventris kweekt schimmel die nestwand versterkt

Crematogaster clariventris kweekt schimmel die nestwand verstevigt

Werksters van de mier Crematogaster clariventris halen stukjes vers blad om een schimmel te kweken, zagen Alain Dejean en collega’s. De draden van die schimmel versterken het kartonnen nest van de mier.

Schimmeldraden als component van bouw- en isolatiemateriaal: je hoort er steeds meer van. Het geldt als innovatief, maar……. mieren waren ons voor. Sommige soorten verstevigen namelijk de wanden van hun nesten met schimmeldraden. De Afrikaanse mier Crematogaster clariventris haalt zelfs verse stukjes blad om die te voeren aan een schimmel die sterke schimmeldraden vormt, ontdekten Alain Dejean en collega’s.

De mier leeft in grote kolonies, hoog in bomen. Op hoofdtakken bouwen werksters nesten van hard karton, dat ze maken door op vezelig plantenmateriaal, zoals haren of stukjes hout, te kauwen. Ze doen er een schimmel bij, met als resultaat dat in de kartonnen wanden een netwerk van vertakte schimmeldraden is ingebed. De draden bestaan uit buisvormige cellen met een stevige celwand. De nestwand is dus een natuurlijk composietmateriaal.

Vers blad

Het viel Dejean, die werkt in Kameroen, op dat werksters van Crematogaster clariventris met vers-geknipte stukjes jong en voedzaam plantenblad komen aanzetten als een nieuw nest wordt gemaakt of een beschadigd deel van een nest wordt gerepareerd. Andere werksters voegen daar gekauwde pulp aan toe, en het geheel hardt in een paar dagen uit tot met schimmel gewapend karton. Hieruit leiden de onderzoekers af dat de mieren het verse bladmateriaal halen als voedsel voor de schimmel die versterkende draden vormt, zodat die goed zal groeien in de nieuwe nestwand.

Als de schimmel is gestorven, blijven de stevige schimmeldraden in de nestwand intact.

Crematogaster clariventris is niet de enige mier die stukjes blad afknipt om een schimmel te kweken. In Midden- en Zuid-Amerika leven mieren die stukjes vers blad afsnijden en naar schimmeltuinen in hun ondergrondse nesten brengen, de bladsnijdermieren. Zij kweken schimmel om ervan te eten. Ook in landbouw gingen mieren ons voor.

Willy van Strien

Foto: Crematogaster clariventris ©Piotr Naskrecki

Ook in landbouw gingen mieren ons voor

Bron:
Dejean, A., P. Naskrecki, C. Faucher, F. Azémar, M. Tindo, S. Manzi & H. Gryta, 2023. An Old World leaf-cutting, fungus-growing ant: A case of convergent evolution Ecology & Evolution 13: e9904. Doi: 10.1002/ece3.9904

Superwit

27 maart 2023 /

Houtsnip heeft het witste wit van alle vogels

Staartveren van houtsnip hebben superwitte toppen een de onderkant

De allerwitste veren die er bestaan vind je bij de houtsnip, die verder juist een onopvallend uiterlijk heeft. Jamie Dunning en collega’s onderzochten hoe het verrassend witte wit ontstaat.

Een houtsnip (Scolopax rusticola) is zo goed gecamoufleerd dat hij vrijwel niet afsteekt tegen de bosgrond waar hij op leeft. Maar de punten van zijn staartveren zijn aan de onderkant spierwit en daardoor goed zichtbaar, zelfs in de schemering. Wittere veren dan deze vogel heeft, zijn er niet. Jamie Dunning en collega’s laten zien hoe de structuur van de staartveren die superwitte tint bepaalt.

Overdag rusten houtsnippen, en dan is het zaak om niet op te vallen. Vandaar hun vlekkerig bruine verenkleed. In de ochtend- of avondschemering zijn ze actief. Om zich aan elkaar te tonen, steken ze hun korte staartje omhoog of maken ze een baltsvlucht. De witte punten aan de onderkant van de staartveren vallen dan duidelijk op.

Nanostructuur

Die witte staartpunten zijn goed zichtbaar in de schemering doordat ze veel van het schaarse licht dat erop valt terugkaatsen. Dat kunnen ze dankzij een speciale structuur. Een vogelveer bestaat uit een schacht waarop baarden zijn ingeplant. De baarden van de superwitte veertoppen van de houtsnip zijn afgeplat en verdikt, en ze liggen, net als de lamellen van jaloezieën, schuin en over elkaar heen. Daardoor kaatst een maximale hoeveelheid licht terug.

Maar voordat de lichtstralen terugkaatsen, stuiteren ze onder de oppervlakte van de baarden eerst alle kanten op. Dat komt doordat de baarden een ongeordende inwendige structuur hebben van nanovezels en luchtzakjes, die invallende lichtstralen veelvuldig en chaotisch van richting doen veranderen. Die sterke zogenoemd diffuse weerkaatsing resulteert in een wit beeld, net zoals dat voor sneeuw geldt.

De baarden worden bijeengehouden door vele klittenband-achtige baardjes die eraan ontspringen. De baardjes zijn bruinig, maar doordat ze aan de bovenkant van de staartveren liggen, doen ze niet af aan de witheid van de onderkant.

De houtsnip leeft in Europa en Azië. Wereldwijd zijn er nog zeven andere soorten houtsnippen, ook allemaal met superwitte punten aan de onderkant van de staartveren. Andere vogels hebben dat niet, ook niet aan houtsnippen nauw verwante soorten, zoals watersnip (Gallinago gallinago).

Willy van Strien

Foto: Amerikaanse houtsnip, Scolopax minor, met opgestoken staartje. Matt Schenck (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 4.0)

Zie ook: er bestaan ook superzwarte veren.

Bron:
Dunning, J., A. Patil, L. D’Alba, A.L. Bond, G. Debruyn, A. Dhinojwala, M. Shawkey & L. Jenni, 2023. How woodcocks produce the most brilliant white plumage patches among the birds. Interface 20: 20220920. Doi: 10.1098/rsif.2022.0920

« Oudere berichten Nieuwere berichten »

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑