Ландшафти павутинної павутини та шовку з поживних просторів
Шон Дж. Блеймірес
1 Департамент біологічних наук Університету Тунхая, Тайчжун 40704, Тайвань
2 Дослідницький центр еволюції та екології, Школа біологічних наук, наук про Землю та довкілля, Університет Нового Південного Уельсу, Сідней 2052, Австралія
І-Сюань Цен
3 Департамент біологічних наук, Національний університет Чунг-Хсінг, Тайчжун 40227, Тайвань
Чунг-Лін Ву
4 Центр стандартів вимірювань, Науково-дослідний інститут промислових технологій, Сіньчжу 30011, Тайвань
Сьорен Тофт
5 Департамент біологічних наук, корпус 1540, Орхуський університет, Нью-Мункегаде 116, DK-Орхус 8000 С, Данія
Девід Раубенхаймер
6 Центр Чарльза Перкінса, Факультет ветеринарних наук та Школа біологічних наук, Університет Сіднея, Сідней, штат Нью-Йорк 2006, Австралія
І.-Мін Цо
1 Департамент біологічних наук Університету Тунхая, Тайчжун 40704, Тайвань
3 Департамент біологічних наук, Національний університет Чунг-Хсінг, Тайчжун 40227, Тайвань
Пов’язані дані
Анотація
Було показано, що хижаки змінюють свій корм як регуляторну відповідь на недавню історію годування, але залишається невідомим, чи хижаки, що будують пастки, модулюють свої пастки подібно до регуляторної стратегії. Тут ми годували павука-павука Nephila pilipes або живими цвіркунами, і мертвими цвіркунами, які стимулюють мухи, або мертвими цвіркунами без веб-стимулювання, протягом 21 дня, щоб змусити павуків диференційовано видобувати поживні речовини з одного джерела здобичі. На додаток до видобутих поживних речовин, ми вимірювали архітектуру полотна, властивості шовку на розтягування, склад амінокислот шовку та натяг полотна після кожного раунду годування. Потім ми побудували графік «краєвидів продуктивності» в Інтернеті та шовку по поживному простору. Пейзажі мали декілька вершин та западин для кожного параметра продуктивності павутини та шовку. Отримані дані дозволяють припустити, що N. pilipes пластично регулює хімічні та фізичні властивості своєї тканини та шовку відповідно до своєї харчової історії. Наше дослідження розширює застосування геометричної моделі пошуку кормів, щоб включити тип хижацької пастки. Чи можна застосовувати його до інших хижих пасток, потрібно додаткове тестування.
Продемонстровано, що хижаки використовують гнучку поведінку для пошуку їжі, щоб збалансувати надходження поживних речовин, коли якість їжі змінюється в часі або просторі 1, 2, 3, 4. Залежно від сенсорних способів, хижак може використовувати різноманітні ознаки для оцінки харчової цінності різних здобичей перед тим, як застосувати відповідну поведінкову реакцію 5, 6, 7 .
Модель геометричного каркаса оцінює гомеостатичні рішення тварин щодо їх одночасного впливу кількох поживних речовин 8, 9. Модель побудована шляхом побудови декартового простору, який називається поживним простором, з осями, що представляють два або більше поживних речовин, що представляють інтерес 8, 9, 10, 11. У цьому просторі продукти наносяться у вигляді рейок, що виступають з місця початку під кутом, що представляє співвідношення (або баланс) поживних речовин, які вони містять. По мірі того, як тварина харчується, його стан харчування змінюється по тій же траєкторії, що відображає їжу, яку вона їсть. Поточний стан його харчування може бути представлений точкою прийому, положення якої в просторі визначається тим, яку кількість їжі їжі їли. Ця модель дозволяє маніпулювати харчовими станами тварин у багатьох вимірах, щоб досягти розподілу точок по поживному простору 8 .
Стаціонарні хижаки, які будують пастки, такі як павуки, кадисфлі, мурашині леви та світяться черви, стикаються з непередбачуваним колом жертв 16, 17, 18, 19, 20. Є дані, що споживання деяких поживних речовин, зокрема білка та ліпідів, є надзвичайно важливим для регулювання хижаків, що будують пастки. Наприклад, ріст, виробництво яєць, виробництво шовку та функціональна стехіометрія у павуків-павуків Argiope spp. пов'язані з варіаціями в поглинанні ліпідів та білків 21, 22, 23. Крім того, було встановлено, що споживання білка сильно корелює з варіаціями архітектури павутинної павутини та фізико-хімічними властивостями складових шовків 24, 25, 26. Тим не менше, знаючи, що хижаки змінюють архітектуру та/або хімічні та фізичні властивості своїх пасток або пасткових матеріалів у відповідь на різні типи здобичі, що трапляється, нічого не говорить нам про основну стратегію пошуку корма. Однак визначити, чи регулюється архітектура пасток у відповідь на історію поживних речовин, є загальновизнаним, насамперед тому, що мало відомо про кормову екологію хижаків, що будують пастки 27 .
Практичні труднощі, з якими стикаються спроби утримати всі змішані змінні незмінними при різному споживанні їжі, ускладнюють застосування геометричної каркасної моделі до павутинних павутин і шовку. Раніше дослідники годували павуків одним типом здобичі та маніпулювали носіями, на яких виховували здобич. Наприклад, мух вирощували на збагачених поживними речовинами та бідних на поживні речовини середовищах, щоб змінити їхній поживний склад 21, 25. Однак у цьому випадку будь-які зміни в стратегії годівлі павука як наслідок їхньої харчової історії або індукованої дієтою зміни поведінки видобутку залишаються без кількісних оцінок. Інші дослідники годували павуків зрідженим джерелом їжі заздалегідь визначеного поживного складу безпосередньо в ротову порожнину, що дозволяє контролювати історію харчування 26, 28, 29. Однак цей метод не імітує природний процес годування павука.
Кілька досліджень продемонстрували, що розмір та архітектура павутинної павутини відрізняється від історії харчування павука 24, 25, 26, 28, 30. Однак саме по собі це не демонструє зв'язку між споживанням поживних речовин та властивостями Інтернету, оскільки інші змінні, крім споживання поживних речовин, спричиняють зміни у веб-архітектурі 7, 17, 25, 28, 31. Крім того, шовк, з якого побудовані павутини, виготовлений з білків (традиційно званих спідроїнами), і павукам, що зазнають поживного стресу, може знадобитися вибірково розподілити свої дієтичні амінокислоти між різними спидроїнами та соматичними функціями 32. Диференціальна експресія павуків павуками на різних дієтах, яку можна визначити за зміною амінокислотного складу шовку, може вплинути на розтягуючі властивості шовку 26, 33. Отже, багато павутинних павутинних та шовкових властивостей є пластичними, тому можуть служити параметрами, які можна нанести на графік «ландшафтів продуктивності» над поживним простором, що дозволяє нам з’ясувати, чи регулюються ці пастки у відповідь на історію живлення павука-фуражира.
Результати
Потім ми виміряли накопичену масу сирого білка та ліпідів, вилучених із здобичі цвіркуна павуками під час обробок CC, CD та CO, і виявили, що вони суттєво відрізняються (λ = 0,752, F3,47 = 5,155, p = 0,004). Харчові рейки для павуків під час кожної обробки отримували шляхом складання графіку накопичувальних середніх мас сирого протеїну проти ліпідів, споживаних протягом перших семи циклів годівлі (рис. 1).
Основні дані представляють накопичені середні значення на кожному з семи раундів годування. Незначні точки даних представляють накопичені значення особин за сім циклів годування, які ми використовували для оцінки поживного простору для подальших аналізів.