Гнойові жуки їдять жолуді, щоб збільшити їх розвиток яєчників і термічну толерантність

Хосе Р. Верду

1 I. U. CIBIO, Університет Аліканте, Аліканте, Іспанія,

Хосе Л. Касас

1 I. U. CIBIO, Університет Аліканте, Аліканте, Іспанія,

Хорхе М. Лобо

2 Museo Nacional de Ciencias Naturales, CSIC, Мадрид, Іспанія,

Катерина Нума

1 I. U. CIBIO, Університет Аліканте, Аліканте, Іспанія,

Задумав та спроектував експерименти: JRV JLC JML CN. Виконував експерименти: JRV JLC. Проаналізовано дані: JRV JLC JML. Внесені реагенти/матеріали/інструменти для аналізу: JRV JLC. Написав статтю: JRV JLC JML CN.

Анотація

Тварини їдять різну їжу в пропорціях, що дає більш сприятливий баланс поживних речовин. Незважаючи на відомі приклади такої поведінки різних таксонів, їх екологічні та фізіологічні переваги залишаються незрозумілими. Ми виявили дивовижну дієтичну зміну, яка надає екофізіологічні переваги видам гнойових жуків. Thorectes lusitanicus, середземноморський вид екосистеми, пристосований для поїдання напівсухого та сухого гною (споживачі гнойового волокна), також активно залучається до дубових жолудів, споживаючи та закопуючи їх. Здається, споживання жолудів надає потенційні переваги перед жуками, які не їдять жолудів: жуки, що годуються жолудями, продемонстрували значне покращення маси тіла, складу гемолімфи та розвитку яєчників. Протягом періоду розмноження (жовтень-грудень) жуки, що включають в свій раціон жолуді, мали б значно покращити стійкість до низькотемпературних умов та покращити розвиток яєчників. На додаток до вдосконалення розуміння відповідності дієтичної пластичності для еволюційної біології гнойових жуків, ці результати відкривають шлях до більш загального розуміння екофізіологічних наслідків диференціального дієтичного відбору на екологію та біогеографію цих комах.

Вступ

Зміни харчування можуть змінити термічну толерантність, впливаючи на вироблення антифризних білків [12], [13]. Хоча інші дієтичні потреби, крім збору енергії, можуть бути критичними, загальні прогнози теорії оптимального корму полягають у тому, що організми добувають їжу, щоб максимізувати свою чисту норму споживання енергії з мінімальними втратами часу; тварина підвищує свою придатність, приймаючи схеми годування, які максимізують споживання за одиницю часу деякої критичної дієтичної валюти, як правило, енергії [14]. Деякі часті прогнози цієї теорії: «що великим продуктам харчування слід віддавати перевагу дрібним, нерівним продуктам, а не розставленим; багата калоріями їжа, бідна калоріями ». Однак тварини можуть вживати різну їжу в пропорціях, що дає більш сприятливий баланс поживних речовин, ніж з будь-якої з цих продуктів харчування, поведінкова стратегія, яка називається дієтичним самовибором [14], [15], [16], [17]. Тут ми вперше показуємо, як диверсифікація раціону виду жуків-гнойовиків для споживання жолудів дозволяє поліпшити теплові переносимість та репродуктивну здатність в лабораторних умовах. Це, в свою чергу, може допомогти пояснити деякі екологічні та дистрибутивні дані цього виду.

Протягом періоду розмноження T. lusitanicus ховають і харчуються жолудями Quercus, що має важливі екологічні наслідки.

На додаток до можливих екологічних наслідків для регенерації лісу, існує великий інтерес до розуміння переваг цього харчового переходу гнойових жуків від гною до жолудів, а також можливих фізіологічних та репродуктивних наслідків цієї диверсифікації в трофічній ніші. У цій роботі ми представляємо експериментальні докази, які допомагають пояснити можливі переваги цієї вражаючої поведінки [19]. Враховуючи високий вміст поліненасичених жирних кислот, тригліцеридів та стеринів, присутніх в жолудях [25], ми демонструємо, що це розширення дієти суттєво впливає на розвиток жиру, склад гемолімфи, холодостійкість та розвиток яєчників у лабораторних умовах. Крім того, ми також включаємо деякі польові дані та екологічні та природничі факти, що підтверджують актуальність споживання жолудів у природних умовах, таким чином припускаючи, що деякі комахи, ймовірно, здатні підвищувати свою екологічну та репродуктивну здатність, змінюючи свою трофічну поведінку.

Результати

У жуків, яких годували жолудями, жирове тіло було в 4,6 рази важче, ніж у коров’ячого гною (табл. 1). Вражаючий розмір цієї тканини у жуків, що годуються жолудями, був навіть очевидний неозброєним оком (рис. 2А).

Дієти на основі жолудів (А і С) і коров’яку (В і Г). FB: жирне тіло; Оо (м): зрілий ооцит; Oo (u): нерозвинений ооцит.

Таблиця 1

Джерело їжі
Жолуді	Коров’ячий гній	Зразки/дієта
Жирове тіло (% маси тіла)	11,26 ± 2,85	2,46 ± 0,85	n = 10
Гліцерин (г/л)	0,027 ± 0,009	0,017 ± 0,0002	n = 10
Білок (мг/мл)	129,29 ± 16,36	28,34 ± 4,13	n = 10
SCP (° C)	−13,48 ± 1,15	−8,50 ± 2,17	n = 10
THA (° C)	0,64 ± 0,04	0,41 ± 0,02	n = 5
Пальмітинова кислота (мг/мл)	1,25 ± 0,25	0,39 ± 0,06	n = 3
Пальмітоєва кислота (мг/мл)	0,12 ± 0,01	0,04 ± 0,04	n = 3
Стеаринова кислота (мг/мл)	0,15 ± 0,02	u.c.	n = 3
Олеїнова кислота (мг/мл)	3,75 ± 0,45	1,21 ± 0,27	n = 3
Лінолева кислота (мг/мл)	0,81 ± 0,13	0,40 ± 0,12	n = 3
Ліноленова кислота (мг/мл)	0,02 ± 0,03	u.c	n = 3
Активність при 20 ° C (%)	91,3 ± 2,4	43,6 ± 7,9	n = 6
Активність при 10 ° C (%)	85,5 ± 4,3	17,2 ± 4,9	n = 6

---