A termeszek a fa méretét rezgésjelek segítségével értékelik

Szerkesztette: Bert Hölldobler, Würzburgi Egyetem, Würzburg, Németország (beérkezett felülvizsgálatra 2004. november 20-án)

Kapcsolódó cikk

Absztrakt

Ellentétben azzal az általános vélekedéssel, miszerint a termeszek válogatás nélküli étkezők, a termeszek gondosan választják meg ételeiket; az ételt választó módszerek azonban nem jól érthetők. A különféle méretű fatuskókból táplálkozó termeszek választási kísérletei és felvételei alapján megmutatjuk, hogy a munkás szárazfa termeszek (Cryptotermes domesticus) egy fatömb rezonáns frekvenciáját használják felmérésére. A szárazfa termeszek különbségeket mutattak a termeszek rezgési felvételeire adott válaszaikban a mesterségesen előállított jelekhez képest, ami arra utal, hogy megkülönböztethetik a rezgés forrását. Továbbá kevesebb dolgozó érett neotenikus reproduktívvá, amikor rögzített termeszjeleket játszottak, ami arra utal, hogy a rezgésjelek fontos szerepet játszanak a termeszek kommunikációjában.

A termeszek hírnevük szerint falatkák és megkülönböztetéstől mentes takarmányozók, és minden talált fát elfogyasztanak. Ez a hírnév nem érdemelt meg; valójában a termeszek erősen szelektív etetők lehetnek. Fontos a fafajok íze és keménysége, valamint a növény által gyártott védekező vegyszerek (pl. 1. és 2. hivatkozás). Mégis nem ezek az értékelési kritériumok; rengeteg anekdotikus beszámoló van arról, hogy a termeszek nem fogyasztanak el egy jóízű fadarabot, miután megtalálták (pl. 3. hivatkozás). Nyilvánvaló, hogy a termeszek értékelésének teljes mechanizmusa az elfogyasztott fadarabokról nem jól ismert folyamat.

A termesz egyik lehetséges paramétere az élelmiszer mennyisége. Az ugyanazon élőhelyen élő különböző termeszfajok bizonyos méretű fákkal táplálkoznak, egyes fajok kisebb kidőlt gallyakat és botokat céloznak meg, mások pedig nagy kidőlt ágakat vagy egész fákat. Feltehetően a verseny elkerülése érdekében teszik ezt, de hogyan mérik a termeszek egy fadarab méretét? A termeszek érintkezésbe kerülnek a fadarabok kis részével, és e kisebb érintkezés alapján úgy döntenek, hogy megeszik. A fadarab elfogyasztásáról a termeszek döntenek, mielőtt a fadarabot fizikailag megmérnék (4, 5). Nem lépegetnek a lineáris dimenziókkal, ami kitenné őket a ragadozók elé. Élelmüket sem tudják vizuálisan értékelni, mert a munkás termeszek vakok (6–8).

Annak lehetőségét, hogy a termeszek vibroakusztikus jeleket használhatnak a faméret felmérésére, tudomásunk szerint nem vizsgálták. Ezt a lehetőséget javasolta Lenz (4), aki megállapította, hogy a Cryptotermes termeszek gyorsan reagálnak a kapott étel mennyiségére, anélkül, hogy lehetőségük lenne az étel fizikai mérésére. A dolgozó termeszeknek többféle szervük van, amelyek érzékelik a rezgéseket az antennák tövében és a sípcsontokon (6-10). Tudjuk, hogy képesek hallani, értelmezni és használni a vibroakusztikus jeleket, mivel a katona termeszek akusztikusan generálnak riasztási jeleket azzal, hogy fejüket az aljzathoz dobolják, vagy a hordozóhoz erősen tartó testeket rázzák (6-13). A munkás termeszek nagyon zajos rovarok: hangos rágásukat az idősebb Plinius 2000 évvel ezelőtt említette (14). Ez a hangos rágás olyan akusztikus emissziókat generál, amelyeket a rejtjeles roham (15–17) kimutatásának módszereként javasoltak. Így hihetőnek tűnt, hogy a munkás termeszek képesek legyenek észlelni a táplálékkal táplált vibráció/akusztikus jeleket, és ezeket a jeleket felhasználva meghatározni az élelmiszer mennyiségét.

Mód

Ételméret-beállítások. Kipróbáltuk annak lehetőségét, hogy a termeszek táplálékméret-preferenciákkal rendelkezzenek, és hogy fatuskópárok segítségével képesek lennének kimutatni az ételméreteket anélkül, hogy biotesztekben fizikailag megmérnék az étel méretét. Fűszerezett, levegőn szárított, 20 × 20 mm keresztmetszetű Pinus radiata fát használtunk. A blokkpárokat egymás után vágták úgy, hogy az egyes párok blokkjai a lehető legjobban hasonlítsanak egymásra. Két lehetséges hosszúság volt, 20 vagy 160 mm, amelyeket három kezelésben rendeztünk el (1. ábra): 1., 20. és 20 mm-es kezelés (n = 16 ismétlés); 2. kezelés: 160 és 160 mm (n = 16 ismétlés); és a 3., 20. és 160 mm-es kezelés (n = 44 ismétlés).

Az összes kísérleti kezelés sematikus ábrája. A kezelés jelzi a két blokk hosszát (mm-ben) és a lejátszási jelet (ha van). A természetes 2,8 kHz-es jelet a termeszek vették fel egy 160 mm-es blokkban; a természetes 7,2 kHz-es jelet a termeszekből 20 mm-es blokkban rögzítették; a mesterséges rózsaszínű zaj energia által modulált statikus zaj volt, amelyet egy számítógép generált; a mesterséges 2,8 kHz-es jelet számítógép segítségével generálták. A termesz szimbólum a központi cellában található 15 munkás termeszet jelenti.

A tömböket ~ 10 mm-rel választották el egymástól, az éppen levágott felületek egymással szemben voltak, majd alumínium fóliával és szalaggal három oldalon, felül pedig üveggel tartva egy központi cellát hoztak létre (1. ábra). 15 munkás termesz csoportja került ezekbe a cellákba, így (majdnem) azonos 20 × 20 mm-es felületnek téve ki őket, de megakadályozták, hogy bármilyen más érintkezésben legyenek a fatuskókkal. A laboratóriumi tenyésztésből származó, Ausztrália északi részéről gyűjtött Cryptotermes domesticus termesz munkások csoportjait a központi cellába zártuk. A blokkokat 35 ° C-on és 90% relatív páratartalom mellett tartottuk, és fekete műanyaggal borítottuk. Az első 5 napban minden nap rögzítették a termeszek helyzetét. Ezt az időszakot követően a termeszeket zavartalanul hagyták a fekete műanyag alatt, és további 9 napig (azaz összesen 2 hétig) hagyták alagutazni a fába.

Jelek mérése. 20, 40, 80 és 160 mm hosszú fenyőtömbökben rögzítettük mindkét faj C. domesticus dolgozóinak csoportjai által keltett vibrációs jeleket. Minden blokk tetejébe 5 mm mély lyukat fúrtak, amelybe 15 termesz csoportot helyeztek; a lyuk tetején elhelyezett üvegcsúszda tartalmazta a termeszeket. A tesztelt fadarab alapjához egy Brüel & Kjaer (Naerum, Dánia) 4370 gyorsulásmérőt (10.121 pC/ms -2 töltésérzékenységet) csatlakoztattunk, amelyet egy Brüel & Kjaer 2635 töltőerősítőhöz és egy Tektronix differenciálműhöz csatlakoztattunk. erősítő (AM 502). A kísérletet egy visszhangmentes helyiségben végeztük, és a jelet Ono Sokki (Yokohama, Japán) gyors Fourier transzformátor CF 350 analizátorral figyeltük, és egy személyi számítógépre rögzítettük a Matlab jelfeldolgozó eszközkészlet elemzéséhez (MathWorks, Natick, MA ).

Jelek és ételpreferenciák. Az ételméret-preferenciák kísérletének eredményei azt mutatták, hogy a C. domesticus dolgozói úgy döntöttek, hogy alagutat vezetnek be a 20 mm-es tömbbe. Annak eldöntésére, hogy a termeszek rezgésjeleket használtak-e a fatuskó méretének mérésére, megvizsgáltuk a rögzített természetes jelek közül kettő és két mesterségesen szintetizált jel hatását a fatuskókat választó dolgozók döntéshozatalára. 15 C. C. homeus munkások csoportjait két egymást követő vágott fenyőfa tömb közé zártuk, az egyik 20 mm-es, a másik pedig 160 mm-es volt (mint a fenti 3. kezelésnél) a következő négy kezeléshez (1. ábra), amelyek a következők voltak: 4. kezelés: a C. domesticus dolgozói által a 160 mm-es blokkokban rögzített 2,8 kHz-es jel a 20 mm-es blokkban (n = 40 ismétlés); az 5. kezelés: rózsaszínű zaj (azaz statikus zaj, amelyben az egyes frekvenciasávokon vagy oktávokon átmenő energia megegyezik) a 20 mm-es blokkban lejátszott jel (n = 32 ismétlés); a 6. kezelés: a C. domesticus dolgozói által a 20 mm-es blokkokban rögzített 7,2 kHz-es jel a 20 mm-es blokkban (n = 8 ismétlés); és a 7. kezelés: a 20 mm-es blokkban lejátszott 160 mm-es blokkokban rögzített domináns frekvenciával egyenértékű mesterségesen előállított 2,8 kHz-es jel (n = 8 ismétlés).

A blokkpárokat a fent leírtak szerint állítottuk össze, az éppen kivágott, majdnem azonos felületek a cellába fordultak. A 4-7. Kezelést azonban nem üvegből és alumínium fóliából állították össze, mert ezek az anyagok valamilyen jelet továbbíthattak. Ehelyett a lejátszási kezeléseket egy 20 mm-es vékony műanyag lemezből álló csővel állították össze. Ezt az alapon érdesítették, hogy a termeszek könnyebben járhassanak. A 20 mm-es fatuskót csavarral rögzítették egy Philip Harris (Leicestershire, Egyesült Királyság) rázógéphez, amely a Sony (Tokió) Discman jelét vette. Ami az 1-3. Kezelést illeti, a 4-7. Kezelésnél a termeszek helyzetét az első 5 napban feljegyeztük, majd 2 hét múlva a kísérletet leállítottuk, megszámoltuk a termeszek és lyukak számát, valamint az alagút mélységét. megmérték a fatuskókat.

A blokkok közötti előnyöket egy párban teszteltük párosított t tesztekkel, a kezelések közötti különbségeket pedig a teljes alagútaktivitás arányával teszteltük a 20 mm-es blokkban ANOVA alkalmazásával. Az alagút hosszúságú adatokat log-transzformáltuk a normalitás és a variancia-feltételezések homogenitásának javítása érdekében.

Eredmények

Ételméret-beállítások. A termeszek nem részesültek előnyben, ha két (majdnem) egyforma fadarabbal kerültek elő: az első (20:20) és a 2 (160: 160) kezelés során mindkét belső felületen hasonló számú termeszet figyeltünk meg a megfigyelés első 5 napjában ( lásd a 4. ábrát). 2 hét elteltével a termeszek hasonló számú alagutat rágtak mindegyik blokkban [20:20, t érték 15 df (t15) = 0,169, P = 0,868; 160: 160, t 15 = 0,355, P = 0,728], és ezek hasonló hosszúságúak voltak (20:20, t 15 = 0,554, P = 0,587; 160: 160, t 15 = 0,684, P = 0,505) (lásd ábra 5).