The contribution of trait-mediated indirect effects to the net effects of a predator

Many prey modify traits in response to predation risk and this modification of traits can influence the prey's resource acquisition rate. A predator thus can have a “nonlethal” impact on prey that can lead to indirect effects on other community members. Such indirect interactions are termed trait-mediated indirect interactions because they arise from a predator's influence on prey traits, rather than prey density. Because such nonlethal predator effects are immediate, can influence the entire prey population, and can occur over the entire prey lifetime, we argue that nonlethal predator effects are likely to contribute strongly to the net indirect effects of predators (i.e., nonlethal effects may be comparable in magnitude to those resulting from killing prey). This prediction was supported by an experiment in which the indirect effects of a larval dragonfly (Anax sp.) predator on large bullfrog tadpoles (Rana catesbeiana), through nonlethal effects on competing small bullfrog tadpoles, were large relative to indirect effects caused by density reduction of the small tadpoles (the lethal effect). Treatments in which lethal and nonlethal effects of Anax were manipulated independently indicated that this result was robust for a large range of different combinations of lethal and nonlethal effects. Because many, if not most, prey modify traits in response to predators, our results suggest that the magnitude of interaction coefficients between two species may often be dynamically related to changes in other community members, and that many indirect effects previously attributed to the lethal effects of predators may instead be due to shifts in traits of surviving prey.

Tracking wakes: The nocturnal predatory strategy of piscivorous catfish

Swimming fish leave wakes containing hydrodynamic and chemical traces. These traces mark their swim paths and could guide predators. We now show that nocturnal European catfish (Silurus glanis) locate a piscine prey (guppy, Poecilia reticulata) by accurately tracking its three-dimensional swim path before an attack in the absence of visible light. Wakes that were up to 10 s old were followed over distances up to 55 prey-body lengths in our setup. These results demonstrate that prey wakes remain sufficiently identifiable to guide predators, and to extend considerably the area in which prey is detectable. Moreover, wakes elicit rear attacks, which may be more difficult to detect by prey. Wake tracking may be a common strategy among aquatic predators.

Maternal effects and the evolution of aposematic signals

Aposematic signals that warn predators of the noxious qualities of prey gain their greatest selective advantage when predators have already experienced similar signals. Existing theory explains how such signals can spread through selective advantage after they are present at some critical frequency, but is unclear about how warning signals can be selectively advantageous when the trait is initially rare (i.e., when it first arises through mutation) and predators are naive. When aposematism is controlled by a maternal effect gene, the difficulty of initial rarity may be overcome. Unlike a zygotically expressed gene, a maternally expressed aposematism gene will be hidden from selection because it is not phenotypically expressed in the first individual with the mutation. Furthermore, the first individual carrying the new mutation will produce an entire family of aposematic offspring, thereby providing an immediate fitness advantage to this gene.

Female mating preference for bold males in the guppy, Poecilia reticulata.

Although females prefer to mate with brightly colored males in numerous species, the benefits accruing to such females are virtually unknown. According to one hypothesis of sexual selection theory, if the expression of costly preferred traits in males (such as conspicuous colors) is proportional to the male's overall quality or reveals his quality, a well-developed trait should indicate good condition and/or viability for example. A female choosing such a male would therefore stand to gain direct or indirect fitness benefits, or both. Among potential phenotypic indicators of an individual's quality are the amount and brightness of its carotenoid-based colors and its boldness, as measured by its willingness to risk approaching predators without being killed. Here, we show experimentally that in the Trinidadian guppy (Poecilia reticulata) the visual conspicuousness of the color pattern of males correlates positively with boldness toward, and with escape distance from, a cichlid fish predator. Bold individuals are thus more informed about nearby predators and more likely to survive encounters with them. Mate-choice experiments showed that females prefer colorful males as mates, but prefer bolder males irrespective of their coloration when given the opportunity to observe their behavior toward a potential fish predator. By preferentially mating with colorful males, female guppies are thus choosing on average, relatively bold, and perhaps more viable, individuals. In doing so, and to the extent that viability is heritable, they potentially gain indirect fitness benefits by producing more viable offspring than otherwise.

Multiple origins of the yucca-yucca moth association.

The association of species of yucca and their pollinating moths is considered one of the two classic cases of obligate mutualism between floral hosts and their pollinators. The system involves the active collection of pollen by females of two prodoxid moth genera and the subsequent purposeful placement of the pollen on conspecific stigmas of species of Yucca. Yuccas essentially depend on the moths for pollination and the moths require Yucca ovaries for oviposition. Because of the specificity involved, it has been assumed that the association arose once, although it has been suggested that within the prodoxid moths as a whole, pollinators have arisen from seed predators more than once. We show, by using phylogenies generated from three molecular data sets, that the supposed restriction of the yucca moths and their allies to the Agavaceae is an artifact caused by an incorrect circumscription of this family. In addition we provide evidence that Yucca is not monophyletic, leading to the conclusion that the modern Yucca-yucca moth relationship developed independently more than once by colonization of a new host.

How caterpillar-damaged plants protect themselves by attracting parasitic wasps.

Parasitic and predatory arthropods often prevent plants from being severely damaged by killing herbivores as they feed on the plants. Recent studies show that a variety of plants, when injured by herbivores, emit chemical signals that guide natural enemies to the herbivores. It is unlikely that herbivore-damaged plants initiate the production of chemicals solely to attract parasitoids and predators. The signaling role probably evolved secondarily from plant responses that produce toxins and deterrents against herbivores and antibiotics against pathogens. To effectively function as signals for natural enemies, the emitted volatiles should be clearly distinguishable from background odors, specific for prey or host species that feed on the plant, and emitted at times when the natural enemies forage. Our studies on the phenomena of herbivore-induced emissions of volatiles in corn and cotton plants and studies conducted by others indicate that (i) the clarity of the volatile signals is high, as they are unique for herbivore damage, produced in relatively large amounts, and easily distinguishable from background odors; (ii) specificity is limited when different herbivores feed on the same plant species but high as far as odors emitted by different plant species and genotypes are concerned; (iii) the signals are timed so that they are mainly released during the daytime, when natural enemies tend to forage, and they wane slowly after herbivory stops.

Adaptive plasticity in hatching age: a response to predation risk trade-offs.

The life histories of many animals are characterized by niche shifts, the timing of which can strongly affect fitness. In the tree frog Agalychnis callidryas, which has arboreal eggs, there is a trade-off between predation risks before and after hatching. When eggs are attacked by snakes, tadpoles escape by hatching rapidly and falling into the water below. Eggs not attacked by snakes hatch later, when newly emerged tadpoles are less vulnerable to aquatic predators. Plasticity in hatching allows embryos to use immediate, local information on risk of mortality to make instantaneous behavioral decisions about hatching and the accompanying shift from arboreal to aquatic habitats.

Ecological chaos in the wake of invasion.

Irregularities in observed population densities have traditionally been attributed to discretization of the underlying dynamics. We propose an alternative explanation by demonstrating the evolution of spatiotemporal chaos in reaction-diffusion models for predator-prey interactions. The chaos is generated naturally in the wake of invasive waves of predators. We discuss in detail the mechanism by which the chaos is generated. By considering a mathematical caricature of the predator-prey models, we go on to explain the dynamical origin of the irregular behavior and to justify our assertion that the behavior we present is a genuine example of spatiotemporal chaos.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione

Interazioni piante - insetti: ruolo delle formiche in un sistema multitrofico. Aspetti ecoetologici ed applicativi

Le formiche svolgono un importante ruolo all’interno degli ecosistemi ed alcune specie sono considerate keystone in quanto in grado di modificare la componente biotica e/o abiotica dell’ecosistema stesso. Sono animali ubiquitari che hanno colonizzato molteplici ambienti, compresi gli agroecosistemi. Negli agroecosistemi spesso svolgono un ruolo impattante determinando la diffusione o il regresso di specie di artropodi, alcune delle quali dannose alle colture. La presente ricerca tiene conto di un’ampia visione dei rapporti ecoetologici intercorrenti tra le formiche e la componente biotica di un ecosistema, utilizzando il concetto di rete multitrofica. In quest’ottica, si è pensato di costruire un sistema multitrofico costituito da una specie vegetale di interesse agrario (Cucumis sativus), dai suoi fitofagi naturali, divisi in fitomizi (afidi) (Aphis gossypii e Myzus persicae) e fitofagi masticatori (bruchi del lepidottero Mamestra brassicae), formiche (Formica pratensis) e predatori afidofagi (Aphidolets aphidimyza). Il sistema multitrofico è stato utilizzato sia per studiare l’aggressività delle formiche, sia per verificare l’esistenza di una comunicazione interspecifica tra le formiche e le piante (allelochimici). Gli studi sull’aggressività sono consistiti nel: • Verificare il livello di aggressività delle formiche nei confronti di un fitofago masticatore, competitore degli afidi nello sfruttare la pianta ospite. • Verificare se la presenza di afidi mutualisti fa variare il livello di aggressività delle formiche verso il competitore. • Verificare se esiste aggressività verso un predatore di afidi, i quali, secondo il paradigma della trofobiosi, dovrebbero essere difesi dalle formiche in cambio della melata. • Verificare se il predatore ha evoluto strategie volte ad eludere il controllo delle formiche sugli insetti che si approcciano alla colonia di afidi. Gli studi sui rapporti piante-formiche sono stati effettuati mediante olfattometro, osservando la risposta delle formiche alle sostanze volatili provenienti da piante infestate in modo differente con i fitofagi del sistema. Attraverso il trappolaggio e l’analisi gas-cromatografica delle sostanze prodotte dalle piante oggetto di studio abbiamo quindi individuato tipo e quantità di ogni composto volatile. Oltre alle piante di cetriolo, per questi esperimenti sono state utilizzate anche piante di patata (Solanum tuberosum). Dagli esperimenti sull’aggressività è risultato che le formiche manifestano un elevato potenziale predatorio, eradicando completamente la presenza dei bruchi sulle piante. Questo livello di aggressività tuttavia non cresce con la presenza degli afidi mutualisti che dovrebbero essere difesi dai competitori. Le formiche inoltre non sono in grado di sopprimere i predatori afidofagi che ipotizziamo riescano ad effettuare un camuffamento chimico, assumendo gli odori degli afidi dei quali si nutrono. I risultati degli esperimenti in olfattometro mostrano una chiara risposta positiva delle formiche verso gli odori di alcune delle piante infestate. Vi sono delle differenze nella risposta in funzione della specie di fitofago presente e della specie di pianta utilizzata. Nei trattamenti in cui erano presenti le piante di C. sativus, gli esperimenti in olfattometro hanno mostrato che le formiche rispondono in modo significativo agli odori emessi dalle piante in cui vi era la presenza del fitofago masticatore M. brassicae, solo o in associazione con A. gossypii. La presenza dei soli afidi, sia mutualisti (A. gossypii) sia non mutualisti (M. persicae), non ha invece indotto una risposta significativa nelle formiche rispetto agli odori delle piante non infestate. Nei trattamenti in cui erano presenti le piante di S. tuberosum la scelta delle formiche è stata significativa verso gli odori emessi dalle piante infestate con ciascuna delle singole specie di erbivori rispetto alle piante non infestate. Gli esperimenti sull’analisi delle sostanze volatili emesse dalle piante hanno confermato che gli organismi vegetali sono una vera centrale di produzione biochimica, infatti ben 91 composti volatili diversi sono stati individuati dall’analisi gas-cromatografica delle piante di cetriolo e 85 in quelle di patata. Dalle elaborazioni effettuate, rispettivamente 27 e 4 di essi sono prodotti esclusivamente dalle piante attaccate dai fitofagi. In generale, il cambiamento più consistente è dato dalla quantità di alcune sostanze volatili emesse dalle piante infestate rispetto a quelle integre che determina un cambiamento nei rapporti tra le sostanze che compongono i volatiles. E’ probabile che l’effetto attrattivo esercitato sulle formiche sia dato da un Blend di sostanze più che dai singoli composti presenti

Dinâmica de interações intraguilda em Chrysoperla externa (Neuroptera: Chrysopidae), Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) com Diaphorina citri (Hemiptera: Psyllidae)

A necessidade por recursos alimentares move os insetos predadores na busca por presas, para garantir a sobrevivência. Existem vários fatores que podem influenciar o comportamento de busca e escolha por presas e, sob determinadas circunstâncias, o inseto pode escolher se alimentar de presas não alvo, como, por exemplo, inimigos naturais e assim prejudicar a população de organismos benéficos. Garantir a estabilidade do agroecossistema é uma forma de manter as populações de pragas em níveis compatíveis com a ação de inimigos naturais e, consequentemente obter o sucesso no controle biológico. Programas bem sucedidos de manejo de pragas requerem previamente a realização de estudos sobre comportamento de insetos. Com o intuito de compreender os fatores que governam o comportamento predatório e as interações ecológicas entre Harmonia axyridis e Chrysoperla externa, considerando a presença de Diaphorina citri como presa, objetivou-se estudar o efeito de interações intraguilda sobre a predação de D. citri, experimentalmente e utilizando modelos estatísticos para compreender a dinâmica de interações tróficas no contexto de potenciais guildas presentes em citros. Três experimentos distintos foram realizados para investigar o comportamento dos insetos predadores. Foram realizados testes com escolha entre larvas dos predadores C. externa e H. axyridis e testes com e sem escolha comparando machos e fêmeas do predador H. axyridis, a fim de investigar padrões de escolha de presas. O segundo experimento foi realizado para investigar o comportamento predatório entre larvas de segundo instar dos predadores sob diferentes densidades de D. citri como presa. As combinações foram: sem escolha de presas intraguilda, combinações com escolha de presas intraguilda e combinações com a presença de dois predadores da mesma espécie para possibilitar o canibalismo. As densidades de D. citri utilizadas foram 5, 10, 15, 30, 60, 80. No último experimento avaliou-se a interação entre larvas de C. externa e H. axyridis, ao longo do desenvolvimento, simulando a existência de apenas uma presa, como fonte de alimento. O desenvolvimento dos predadores foi avaliado e comparado utilizando-se duas presas diferentes, ninfas de D. citri e ovos de Ephestia kuehniella para cada larva de primeiro instar dos predadores C. externa e H. axyridis. As combinações de predadores foram as mesmas citadas no experimento anterior. Observou-se a duração do desenvolvimento larval nas diferentes combinações de predadores e presa, bem como o percentual de predações intraguilda e canibalismos ocorridos. Nem a densidade de presas, nem o tipo de presa ofertada influenciou o comportamento das larvas dos predadores para a realização de predação intraguilda ou canibalismo. O principal fator foi a diferença de idade que reflete no tamanho dos predadores, podendo direcionar a predação intraguilda ou o canibalismo e até mesmo acelerar o ciclo de desenvolvimento do predador intraguilda envolvido. Predadores em estágio inicial de vida buscaram por qualquer tipo de presa para garantir sua sobrevivência, não demonstrando qualquer padrão em suas escolhas. No caso dos adultos de H. axyridis, há diferença de comportamento entre os sexos, dependendo da densidade de presas disponíveis, fêmeas poderão ser mais ágeis na busca e consumo de presas.

Revisão taxonômica de Octostruma Forel, 1912 (Formicidae, Myrmicinae)

O gênero de formigas Octostruma Forel 1912 (Formicidae: Myrmicinae) está restrito à região Neotropical; suas espécies ocorrem do México até a Argentina, são predadoras de pequenos artrópodes e podem nidificar no solo, serapilheira e em epífitas. No presente trabalho, a taxonomia do gênero é revista com base no exame de cerca de 4.000 exemplares. Reconheço 43 espécies de Octostruma, 34 espécies previamente conhecidas são consideradas válidas e redescritas e, portanto, nove são reconhecidas como novas. Além disso, indivíduos de castas e sexos ainda não registrados (machos, gines e ergatóides) são aqui descritos pela primeira vez para diferentes espécies. Novos registros de localidades expandem a distribuição geográfica conhecida para parte das espécies e informações sobre a biologia das espécies a partir de dados de rótulo e observações de campo, somados às poucas informações encontradas na literatura são compiladas neste trabalho. Uma chave de identificação para as operárias de todas as espécies do gênero é fornecida.

Free living astigmatid mites (Astigmatina): new taxa, rearing and use for mesostigmatid (Mesostigmata) predatory mite production

The cohort Astigmatina is divided in two major groups: Psoroptidia, composed mainly by feather and fur mites, and Non-psoroptidia, a dominant component of the acarofauna in ephemeral habitats. In these environments Astigmatina usually are saprophages or feed on fungi or bacteria. Astigmatina protonymphs undergo a complete reorganization of the body structure leading to the production of heteromorphic deutonymphs, generally specialized for dispersion through phoresy using arthropods and vertebrates as phoronts. Although most Astigmatina occur in natural environments, some species live in anthropic environments, such as food deposits, where some of them became pests; some Astigmatina infest subterraneous plant organs. Despite their economic and ecological importance, studies on the diversity and taxonomy of Astigmatina in Brazil have been rare over the last decades. The general objective of this thesis was to collaborate to the knowledge of the diversity and to evaluate the potential practical uses of these mites in Brazil. For this, new genera and species were described, method for rearing dust mites was studied and the efficiency of Astigmatina as prey for edaphic predators was evaluated. A new species of Thyreophagus (Astigmatina: Acaridae) was described based on specimens collected in Brazil, the association of three other species of this genus with stored food was reviewed and a key to all species of this genus was prepared. The genus Neotropacarus (Astigmatina: Acaridae), commonly found on plant leaves, was reviewed with the redescription of two species and description of new species collected in Brazil and from the Philippines. Two new genera and seven new species of Acaridae associated with the bee family Apidae was described and a key to Acaridae genera in subfamily Horstiinae was prepared. Several species of Astigmatina were evaluated as prey for predatory mites Stratiolaelaps scimitus (Womersley) (Mesostigmata: Laelapidae) and Protogamasellopsis zaheri Abo-Shnaf, Castilho and Moraes (Mesostigmata: Rhodacaridae), which oviposited on all evaluated astigmatids, with Tyrophagus putrescentiae (Schrank) and Aleuroglyphus ovatus (Tropeau) (Acaridae) being the most suitable prey. Seven foods and two development period, 30 and 60 days, after the introduction of 400 females of two important dust mite species, Blomia tropicalis van Bronswijk, de Cock e Oshima and Dermatophagoides pteronyssinus (Trouessart) were evaluate. With the most suitable foods, the population growth were higher than 20.2 and 15.3 for B. tropicalis and D. pteronyssinus, respectively.

Breaking down complex saproxylic communities: understanding sub-networks structure and implications to network robustness

Saproxylic insect communities inhabiting tree hollow microhabitats correspond with large food webs which simultaneously are constituted by multiple types of plant-animal and animal-animal interactions, according to the use of trophic resources (wood- and insect-dependent sub-networks), or to trophic habits or interaction types (xylophagous, saprophagous, xylomycetophagous, predators and commensals). We quantitatively assessed which properties of specialised networks were present in a complex networks involving different interacting types such as saproxylic community, and how they can be organised in trophic food webs. The architecture, interacting patterns and food web composition were evaluated along sub-networks, analysing their implications to network robustness from random and directed extinction simulations. A structure of large and cohesive modules with weakly connected nodes was observed throughout saproxylic sub-networks, composing the main food webs constituting this community. Insect-dependent sub-networks were more modular than wood-dependent sub-networks. Wood-dependent sub-networks presented higher species degree, connectance, links, linkage density, interaction strength, and were less specialised and more aggregated than insect-dependent sub-networks. These attributes defined high network robustness in wood-dependent sub-networks. Finally, our results emphasise the relevance of modularity, differences among interacting types and interrelations among them in modelling the structure of saproxylic communities and in determining their stability.

Effectiveness of three sampling methods to survey saproxylic beetle assemblages in Mediterranean woodland

The choice of sampling methods to survey saproxylic beetles is a key aspect to assessing conservation strategies for one of the most endangered assemblages in Europe. We evaluated the efficiency of three sampling methods: baited tube traps (TT), window traps in front of a hollow opening (WT), and emergence traps covering tree hollows (ET) to study richness and diversity of saproxylic beetle assemblages at species and family levels in Mediterranean woodlands. We also examined trap efficiency to report ecological diversity, and changes in the relative richness and abundance of species forming trophic guilds: xylophagous, saprophagous/saproxylophagous, xylomycetophagous, predators and commensals. WT and ET were similarly effective in reporting species richness and diversity at species and family levels, and provided an accurate profile of both the flying active and hollow-linked saproxylic beetle assemblages. WT and ET were the most complementary methods, together reporting more than 90 % of richness and diversity at both species and family levels. Diversity, richness and abundance of guilds were better characterized by ET, which indicates higher efficiency in outlining the ecological community of saproxylics that inhabit tree hollows. TT were the least effective method at both taxonomic levels, sampling a biased portion of the beetle assemblage attracted to trapping principles, however they could be used as a specific method for families such as Bostrichiidae, Biphyllidae, Melyridae, Mycetophagidae or Curculionidae Scolytinae species. Finally, ET and WT combination allows a better characterization of saproxylic assemblages in Mediterranean woodland, by recording species with different biology and linked to different microhabitat types.