Skamieniałe zachowanie: termity uwięzione w tandemie
Jerry A. Coyne
2024-04-25
Oto rzadki przykład skamieniałości zachowań zwierząt. W tym przypadku chodzi o termity, których współcześni przedstawiciele jako pary angażują się w zachowania zwane „bieganiem w tandemie”. Dzieje się tak po tym, jak odlatuje grupa rozmnażających się termitów, które opuściły swoje gniazdo narodzenia. Zachowanie to z pewnością ewoluowało jako sposób na rozpoczynanie nowych kolonii. W przeciwieństwie do innych owadów społecznych, takich jak pszczoły, w kolonii termitów jest wiele zdolnych do rozmnażania się samców i samic, które mają skrzydła, oczy i zdolność do kojarzenia się i zakładania nowych kolonii (innym robotnikom brakuje skrzydeł i oczu). W czasie godów rój reprodukcyjnych osobników odlatuje losowo (nie są dobrymi lotnikami), a następnie ląduje na ziemi lub, w tym przypadku, na pniu drzewa. Po odrzuceniu skrzydeł tworzą pary godowe, z których każda może założyć nową kolonię. Aby znaleźć tę kolonię, samiec i samica zajmują się „bieganiem w tandemie”, przy czym (w przypadku gatunku poniżej) samica biegnie dookoła, a samiec znajduje się tuż za nią, jego głowa styka się z jej odwłokiem. Wygląda na to, że w przypadku niektórych gatunków przywódcą w biegu tandemowym może być samiec lub samica. Nie mogę znaleźć informacji, czy krycie następuje przed biegiem w tandemie, czy po tym, jak para zakopuje się w ziemi, aby założyć nową kolonię.
Kiedy samica znajdzie miejsce, które jej się podoba, para wkopuje się (większość termitów gniazduje pod ziemią), a po kryciu samica zostaje „królową”, a samiec „królem”. Pozostają monogamiczne, a samiec zapładnia samicę przez całe życie kolonii. Oznacza to, że wszystkie termity w kolonii są braćmi i siostrami. Ponieważ „królowie” i „królowe” mogą żyć przez dziesięciolecia ( według jednego ze stanowisk 25–50 lat ), kolonia może przetrwać długi czas, wysyłając zdolne do rozmnażania termity, by zakładały nowe kolonie.
W każdym razie poniżej można zobaczyć dwa przykłady tandemowych biegów zdolnych do rozmnażania się, skrzydlatych termitów, które straciły skrzydła. Jest to zachowanie, które wydaje się być utrwalone w skamielinie.
Z YouTube:
Kiedy samce i samice uskrzydlonych termitów łączą się w pary, odrywają skrzydła, a samiec zaczyna podążać za samicą, aż znajdzie ona odpowiednie miejsce do założenia nowego gniazda. Ta aktywność nazywa się bieganiem w tandemie termitów.
I tak w nowym artykule w „Proc. Nat. Acad. Sci. USA”, który możesz przeczytać klikając na link poniżej lub czytając plik pdf tutaj.
Autorzy dysponowali kawałkiem bursztynu bałtyckiego sprzed 38 milionów lat, czyli skamieniałej żywicy roślinnej. (Bursztyn bałtycki zawierający takie inkluzje zwierzęce lub roślinne można sprzedać za duże pieniądze.) Kiedy żywica lub sok spadnie na ziemię, może po długim czasie przekształcić się w bursztyn pod wpływem ciśnienia i temperatury osadów znajdujących się powyżej. W końcu staje się dość twardy i można go wydobywać.
W jednym kawałku bursztynu autorzy znaleźli dwa termity, które wyglądały, jakby biegły w tandemie w chwili, gdy utknęły w żywicy, i tak się przechowały. Oto zdjęcie ich okazu, który należy do wymarłego gatunku Electrotermis affinis. Podpis do ilustracji poniżej brzmi: „Para E. affinis w bursztynie bałtyckim. ( A i B ) Odpowiednio grzbietowa i brzuszna strona tandemu, z ( B ) strzałką wskazującą czułki lidera tandemu”. Paski skali reprezentują 0,5 mm.
To z pewnością wygląda na parę tandemową, ale problem w tym, że nie są one ustawione prosto od głowy do odwłoka, ale nieco skręcone, więc są bardziej koło siebie. Ponieważ okazom w bursztynie trudno dobrze przyjrzeć się, a bursztynu nie można rozciąć (co zniszczyłoby okaz), autorzy wykorzystali mikrotomografię rentgenowską (rekonstrukcja 3D przy użyciu promieni rentgenowskich), aby wykazać, że samiec to ten po prawej stronie (A) i lewy w widoku od strony brzusznej (B); jest mniejszy, a płeć można rozróżnić po kształcie siódmego segmentu płytki brzusznej. Zaobserwowali także, że narządy gębowe samicy stykają się z czubkiem odwłoka samca, co ma miejsce podczas biegu w tandemie. Mamy więc samca i samicę we właściwych pozycjach kontaktowych, co potwierdza pogląd, że jest to para tandemowa.
Autorzy postawili następnie hipotezę, że rzeczywiście była to para biegająca w tandemie (prawdopodobnie po drzewie), kiedy ugrzęzła w żywicy, a pozycja obok siebie wynikała z próby uwolnienia się. Nie udało im się to i ostatecznie stali się częścią kawałka bursztynu.
Dla przetestowania tej hipotezy „zmiany pozycji”, umieścili biegające w tandemie termity żywego gatunku, Coptotermes formosanus, w lepkiej pułapce, czyli płaskim kawałku kartonu pokrytym lepką substancją (używałem jej w laboratorium do łapania karaluchów). To imituje parę, która utknęła w żywicy i, podobnie jak w przypadku żywicy, para może się trochę poruszać po utknięciu. Czy biegacze tandemowi poruszaliby się częściej obok siebie?
Rzeczywiście tak było. Lepkość doprowadziła do tego, że para tandemowa zmieniła swoje pozycje, próbując się uwolnić. W rzeczywistości, gdy utknęły, znajdowały się w pozycji bardziej obok siebie. (Muszę przyznać, że ten eksperyment jest dla mnie niepokojący, ponieważ polega na zabijaniu owadów w celach naukowych. Sam jednak zabijałem karaluchy, żeby moje laboratorium było wolne od organizmów innych niż muszki owocowe.)
Oto, co znaleźli u 17 termitów, które nie uciekły z pułapki:
Orientacja przestrzenna lidera i podążającego po uwięzieniu była istotnie odmienna niż w naturalnych biegach tandemowych. Odległość pomiędzy środkami ciężkości ciała lidera i podążającego za nim była mniejsza w parach uwięzionych niż w naturalnych tandemach (rys. 2 D – G i aneks SI, rys. S2, dokładny test sumy rang Wilcoxona, W = 599, P < 0,001) . Dzieje się tak dlatego, że partnerzy par uwięzionych byli często ustawiani obok siebie, co różniło się od liniowego pozycjonowania naturalnych tandemów (ryc. 2 D – G). Krótszy dystans międzyosobniczy może wynikać z tego, że dwa osobniki razem wchodzą na lepką powierzchnię i utkną blisko siebie bez możliwości oddalenia się, a nie z ich aktywnych interakcji behawioralnych mających na celu utrzymanie bliskości.
I zdjęcie żywej pary tandemów (samica z przodu), która utknęła bardziej obok siebie, jak te skamieniałe powyżej:
(Z artykułu): Względna pozycja samic i samców tworzących pary godowe. (A – C) Pary kojarzące się termitów C. formosanus w (A) naturalnym biegu w tandemie oraz (B i C) na lepkiej powierzchni. Samice zaznaczono na czerwono, samce na niebiesko. Wijące się linie wskazują trajektorie samicy i samca w ciągu 30 minut od wejścia pary w lepką pułapkę.
Na podstawie skomplikowanej regresji logistycznej doszli również do wniosku, że prawdopodobieństwo, że osobnik z tyłu będzie samicą, wynosi 74%.
Na koniec, w artykule znajduje się rekonstrukcja pierwotnego wydarzenia, które doprowadziło do powstania skamieniałości. Należy zauważyć, że termin „skamieniałe zachowanie” jest nieco niepoprawny, ponieważ skamieniałościom ulega nie normalne zachowanie, ale coś, co wydaje się być zachowaniem biegnącej w tandemie pary, która utknęła. Biorąc jednak pod uwagę, że w tej parze znajdują się osobniki obu płci i że czułki stykają się z odwłokiem, w połączeniu z tym, co zaobserwowano w eksperymencie z „naśladowaniem żywicy”, wydaje się prawdopodobne, że autorzy mają rację.
(z artykułu) Rekonstrukcja artystyczna par tandemów E. affinis biegających swobodnie po korze drzewa i jednego tandemu uwięzionego w żywicy drzewa.
A co z innymi przykładami skamieniałych zachowań? Tutaj jest akapit z artykułu:
Niektóre skamieliny utrwalają „zamrożone” zachowanie zwierząt w chwili śmierci (9, 10). Jednak nasze wyniki pokazują, że zwierzęta umieszczone w lepkiej pułapce nie są natychmiast unieruchomione i zmieniają swoją pozycję na powierzchni. Eksperymenty te sugerują, że na orientację przestrzenną zwierząt przechowywanych w lepkich materiałach, np. w żywicy drzewnej przed skamieniałością w bursztyn, wpływa proces uwięzienia. Dlatego interpretację skamieniałego zachowania można radykalnie udoskonalić lub nawet skorygować, obserwując zachowanie żywych organizmów w warunkach uwięzienia. Niektóre zachowania skamieniałe w bursztynie mogą pozostać niezmienione w procesie uwięzienia. Na przykład zachowanie godowe ciem podczas kopulacji (14) lub mrówek chwytających zdobycz (12) sugeruje, że międzyosobnicze interakcje tych zachowań są na tyle silne, że nie zakłóca ich ruch na lepkiej powierzchni. Jednak uwięzienie w bursztynie prawdopodobnie wpływa na wiele innych zachowań. Na przykład owady rozprzestrzeniające się poprzez forezę [przyczepienie do innych owadów jako sposób poruszania się] mogą zachować się w oderwaniu od owada żywiciela, być może dlatego, że żywiciel zmagał się z lepką powierzchnią przed całkowitym zamknięciem (37). Konsekwencje różnych reakcji behawioralnych można badać na podstawie istniejących krewnych. Co więcej, zwierzęta rozwinęły reakcje behawioralne na lepkie przedmioty. Na przykład ostatnie badania wykazały, że lepkie przedmioty nie wpływają biernie na mrówki, lecz aktywnie je modyfikują. Importowane czerwone mrówki ogniste (Solenopsis) pokrywają lepkie powierzchnie cząstkami gleby, aby uzyskać dostęp do pożywienia (38), a ziarnożerne mrówki pustynne (Cataglyphis) usuwają lepkie pajęczyny z koleżanek, żeby je uratować (39). Owady żerujące mogą być przyciągane przez duże zwierzęta uwięzione na lepkiej powierzchni (11, 35), a rozmieszczenie przestrzenne tych owadów może odzwierciedlać ich zachowania żerujące. Zatem przyszłe badania nad reakcjami behawioralnymi zwierząt na lepkie przedmioty zwiększą naszą wiedzę na temat zapisów kopalnych w bursztynie, a także rzucą światło na zdolności behawioralne żyjących owadów.
To bardzo ciekawe, że mrówki potrafią ominąć niebezpieczeństwo związane z lepkim podłożem, przykrywając je ziemią, a nawet potrafią usunąć pajęczynę przyczepioną do innych mrówek. Mrówki mają mózgi wielkości ziarenka piasku, ale to zachowanie jest tam w jakiś sposób zakodowane (albo uczą się tego, co wydaje się mniej prawdopodobne).
Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji. Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem (wydanej również po polsku przez wydawnictwo "Stapis") książki "Faith vs Fakt". Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
