Utvärdering av produktiviteten av sociala Wasp kolonier (Vespinae) och en introduktion till den traditionella japanska Vespula Wasp jaktteknik
Summary
Detta metodologiskt papper utvärderar produktiviteten i en social Wasp koloni genom att undersöka antalet meconia per 100 celler av kam, för att uppskatta det totala antalet vuxna getingar produceras. Den tillhörande videon beskriver hur man söker efter Vespula Wasp Bon, en metod som utvecklats av amatör Wasp Chasers.
Abstract
För vespine getingar, är kolonin produktivitet typiskt uppskattas genom att räkna antalet larv celler. Detta dokument presenterar en förbättrad metod som gör det möjligt för forskare att uppskatta mer exakt antalet vuxna produceras, räkna antalet meconia (avföring kvar i cellerna av Wasp larver när pupating till vuxna, per 100 celler) i varje kam. Denna metod kan appliceras före eller efter kolonin kollaps (dvs.i aktiva eller inaktiva Bon). Papperet beskriver också hur man hittar vilda Vespula Wasp kolonier av “flaggning” geting beten och jagar Wasp samla dem, med hjälp av en metod som traditionellt utförs av lokalbefolkningen i centrala Japan (som illustreras i den tillhörande videon). Den Vespula jagande metod som beskrivs har flera fördelar: det är lätt att initiera jakten från en punkt där Forager flyger tillbaka till boet förlorades, och det är lätt att lokalisera boet plats som märkta getingar ofta förlorar sin flagga på boet Ingången. Dessa metoder för att uppskatta kolonins produktivitet och samla Bon kan vara värdefulla för forskare som studerar sociala getingar.
Introduction
Varje art tros utveckla en optimal strategi för överlevnad och reproduktion bland ett brett spektrum av möjliga strategier. I naturligt urval, individer med egenskaper som maximerar en individs reproduktiva framgång kommer att lämna fler avkomma (och gener) till nästa generation. Därför kan antalet avkomman som produceras av en individ användas som en indikator på individens relativa evolutionära kondition. I ett givet ekologiskt sammanhang kan jämförelsen av antalet avkomman som produceras i förhållande till alternativa beteende strategier hjälpa forskarna att förutsäga den bästa strategin för optimering av fitness1.
Social Hymenoptera (såsom getingar, bin, och myror) har ett system med tre olika kaster, som är arbetare (sterila honor), drottningar (gynes), och män1. Endast nya drottningar (gynes) och hanar räknas mot Fitness i sociala Hymenoptera. Arbetarproduktion bidrar inte direkt till fitness eftersom arbetaren är infertila. Å andra sidan anses en drottning som kan producera en högre koloniproduktivitet (t. ex. ett högre antal celler eller ett tyngre bo) ha en högre kondition i sociala Hymenoptera, oavsett antalet faktiskt producerade nya drottningar och hanar (se , t. ex.tibbetts och Reeve2 och Mattila och Seeley3). I allmänhet är det svårt att exakt räkna antalet avkomma som produceras av en koloni av sociala Hymenoptera. I själva verket, drottningarna av många sociala insekter lever i mer än 1 år (t. ex., blad-Cutter Myra drottningar kan leva > 20 år4 och honungsbidrottningar kan leva för 8 år5). Dessutom kan en drottning producera tusentals reproduktiva avkomma under loppet av flera veckor eller månader, även i årliga arter av släkten Vespa och Vespula6,7,8. Dessutom är arbetstagarnas livslängd kortare än deras mors drottning, och arbetstagarna dör ofta av sina bon. Därför, även om man exakt kunde räkna alla vuxna i ett bo vid en given tidpunkt, skulle en sådan räkning inte exakt skildra antalet producerade avkomman. Därför har antalet producerade avkomman uppskattats ungefär från storleken på boet, antalet arbetare i boet, eller vikten av boet vid en given tidpunkt i tid3,9,10. Antalet larv celler kan resultera i en överskattning av avkommans produktion när vissa celler är tomma. Samma metod skulle också kunna resultera i en potentiell underskattning av avkommans produktion, eftersom kammar av små celler som innehåller arbetarkull kan producera två eller tre kohorter av larver6,7,11.
Det första syftet med detta arbete är att ge en förbättrad metod för att uppskatta vespine Wasp-koloniproduktiviteten när det gäller antalet vuxna som produceras. Yamane och Yamane föreslog att det bästa sättet att uppskatta antalet avkomman som produceras av en koloni är att räkna meconia i boet12. Meconia är den fekala pelleten som består av larv nagelband, tarm och tarminnehåll som en larv lämnar i sin cell vid pupating (figur 1a). Det totala antalet meconia produceras per kam beräknas genom att multiplicera det totala antalet celler som förekommer med genomsnittligt antal meconia per cell. Det finns ofta flera skikt av meconia i en cell, och varje meconia indikerar att en individ framgångsrikt pupated i cellen6,11 (figur 1b). Vid uppskattning av medelvärdet för antalet meconia per cell, om antalet undersökta celler är litet (en liten urvalsstorlek), ökar standardfelet (SE), och därför blir felet för det totala antalet meconia per kam högre än om urvalsstorleken var större. SE av medlet (SEM) är en mäta av spridningen av tar prov hjälpmedel runt om befolkning medlet. Därför, i denna studie, jag fokuserar på SEM av antalet meconia per cell för att uppskatta befolkningen (antalet vuxna som produceras) från provet medelvärdet (det genomsnittliga antalet meconia per cell). Denna studie försöker avgöra hur många prover som krävs för att få en SE-frekvens på mindre än 0,05 per cell. För att göra detta utförs en numerisk simulering med verkliga data om antalet meconia per kam, för att bestämma den minsta Urvalsstorleken (för både arbetstagare och drottning kammar) som behövs för att uppskatta detta värde exakt inom den definierade SE 0,05.
Vespine Wasp kolonier bor i dolda Bon (underground eller antenn) består av flera horisontella kammar, inbyggd serie uppifrån och ned6,7,11. Den genomsnittliga storleken på cellerna ökar från den första (överst) till den sista (nedre) kam. I botten kammar, en plötslig förskjutning av den genomsnittliga cellstorleken kan ses. Dessa bredare celler byggs för utveckling av nya drottningar. Därför kan en mer exakt uppskattning av kolonins produktivitet (dvs.antalet producerade individer) erhållas när det totala antalet meconia i arbetarcellerna (små celler) och drottning cellerna (stora celler) beaktas. För att uppskatta kondition på kolonin nivå, forskarna kan uppskatta antalet drottningar produceras och fokusera på meconia i drottning cellerna ensam. När det gäller reproduktiv män, dessa föds upp antingen i arbetstagare eller drottning celler, beroende på arten. Således kan det vara svårt att uppskatta den manliga produktionen av en koloni, utom i arter där hanar har en tredje, unik Cellstorlek13 (t. ex., dolichovespula arenaria).
Det andra syftet med detta arbete är att presentera en användbar teknik för att lokalisera vilda vespine Wasp kolonier i området och transplanera dem till laboratorium fågelholkar. Även om vissa forskare få Wasp Bon från skadedjursbekämpning samtal (dvs, människor som rapporterar dem som skadedjur14,15), är denna metod inte alltid möjligt eller önskvärt. Forskare kan behöva samla Bon i vilda och bebodda områden där skadedjurs kontroller inte fungerar, eller för att bedriva sin forskning genom att mer flexibelt få Bon vid specifika tidpunkter. Intressant, människor som bor i bergiga områden i centrala Japan traditionellt samla in och bakre getingar (Vespula Shidai, Vespula Eukaryoter, och Vespula vulgaris) för livsmedel. Därför är insamling och artificiell uppfödnings teknik för dessa getingar väl utvecklade i dessa områden17.
Denna uppsats sammanfattar också de metoder som används för att bakre Vespula Wasps. Den experimentella organismen för denna studie var V. Shidai, en social, mark-häckande Wasp lever i västra Asien och Japan. V. Shidai äger den största kolonin storleksanpassar bland alla japanska vespine getingar, med sammanlagt 8 000 till 12 000 celler per bygga bo, med ett maximum av 33 400 celler14,18. Arbetare av V. Shidai har en genomsnittlig våtvikt på 67,62 ± 9,56 mg. hanar föds vanligtvis i arbetarceller; Däremot föds nya drottningar i specialbyggda, bredare drottning celler14.
Figur 1: Mekonium i en larv cell. (A) tvärsnitt av en kam av Vespula Shidai. Meconia indikeras av röda pilar. (B) två meconia är skiktade. Varje blått pil indikerar en Meconium. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kolonins produktivitet hos bin, myror och getingar har uppskattats tidigare av antalet arbetare och celler i Bon eller av vikten av Bon3,9,10. Denna studie visar att uppskattningen av antalet meconia ger en bättre uppskattning av det totala antalet individer som produceras (dvs., en bättre indikator på kolonin produktivitet). I själva verket konstaterades att, för både arbetstagare och drottning kammar, antalet me…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författaren skulle vilja tacka Katsuyuki Takahashi, Hiroo Kobayashi, Fumihiro Sato, Daikichi Ogiso, Toshihiro Hayakawa, och Hisaki Imai för att lära honom den traditionella Wasp Hunt metod. Författaren skulle vilja erbjuda särskilt tack till Kevin J. Loope och Davide Santoro för noggrann korrekturläsning manuskriptet. Författaren är tacksam till Masato Abe, Yasukazu Okada, Yuichiro Kobayashi, Masakazu Shimada och Koji Tsuchida för deras diskussion. Författaren vill tacka Yuya Shimizu och Haruna Fujioka för deras tekniska hjälp med att utvärdera kolonin produktivitet. Författaren skulle vilja tacka Tsukechi Black Bee Club för att stödja video skytte. Författaren vill tacka tre anonyma granskare för deras synpunkter på en tidig version av denna uppsats. Denna studie stöddes delvis av Takeda Science Foundation, Fujiwara Natural History Foundation, finansiering av Nagano Society för främjande av vetenskap, Shimonaka minnen stiftelse, Takara HARMONIST Fund, och Dream Project av Come on UP, Ltd.
Materials
| cuttlefish | Any | fresh/ as a bait | |
| dace | Any | fresh/ as a bait | |
| chichken heart | Any | fresh/ as a bait | |
| plastic bag (polyethylene) | Any | as a flag | |
| bamboo skewer | Any | ||
| industrial sewing thread | FUJIX Ltd. | King polyester, No.100 | |
| paint marker pen | Mitsubishi pencil | UNI, POSCA, PC5M | |
| fishing rod | ANY | ||
| carrying box | made of wood | ||
| nest box | made of wood |
Riferimenti
- Davies, N. B., Krebs, J. R., West, S. A. . An introduction to Behavioural Ecology. , (2012).
- Tibbetts, E. A., Reeve, H. K. Benefits of foundress associations in the paper wasp Polistes dominulus: increased productivity and survival, but no assurance of fitness returns. Behavioural Ecology. 14, 510-514 (2003).
- Mattila, H. R., Seeley, T. D. Genetic Diversity in Honey Bee colonies Enhances Productivity and Fitness. Science. 317, 362 (2007).
- Weber, N. A. Gardening Ants, the Attines. American Philosophical Society. , (1972).
- Baer, B., Schmid-Hempel, P. Sperm influences female hibernation success, survival and fitness in the bumble-bee Bombus terrestris. Proceedings: Biological Science. 272 (1560), 319-323 (2005).
- Spradbery, J. P. . Wasps. An Account of the Biology and Natural History of Social and Solitary Wasps, with Particular Reference to Those of the British Isles. , (1973).
- Matsuura, M., Yamane, S. . Comparative Ethology of the Vespine Wasps. , (1984).
- Greene, A. Production schedules of vespine wasps: an empirical test of the bang-bang optimization model. Journal of Kansas Entomological Society. 57 (4), 545-568 (1984).
- Cole, B. J. Multiple mating and the evolution of social behavior in the Hymenoptera. Behavior Ecology Sociobiology. 12, 191-201 (1983).
- Goodisman, M. A. D., Kovacs, J. L., Hoffman, E. A. The significance of multiple mating in the social wasps Vespula maculifrons. Evolution. 61 (9), 2260-2267 (2007).
- Greene, A., Ross, K. G., Matthews, R. W. Dolichovespula and Vespula. The Social Biology of Wasps. , 263-305 (1991).
- Yamane, S., Yamane, S. Investigating methods of dead vespine nests (Hymenoptera, Vespidae) (Methods of taxonomic and bio-sociological studies on social wasps. II). Teaching Materials for Biology. 12, 18-39 (1975).
- Loope, K. J. Matricide and queen sex allocation in a yellowjacket wasp. The Science of Nature. 103 (57), 1-11 (2016).
- Matsuura, M. . Social Wasps of Japan in Color. , (1995).
- Foster, K. R., Ratnieks, F. L. W., Gyllenstrand, N., Thoren, P. A. Colony kin structure and male production in Dolichovespula wasps. Molecular Ecology. 10 (4), 1003-1010 (2001).
- Loope, K. J., Chien, C., Juhl, M. Colony size is linked to paternity frequency and paternity skew in yellowjacket wasps and hornets. BMC Evolutionary Biology. 14 (1), 1-12 (2014).
- Nonaka, K. Cultural and commercial roles of edible wasps in Japan. Forest Insects as Food: Humans Bite Back. Proceedings of a workshop on Asia-Pacific resources and their potential for development. , 123-130 (2010).
- Yamane, S., Funakoshi, K. The unique ecology of Vespula shidai amamiana and the origin of distribution. Ecological Society of Japan. Biodiversity of the Nansei Islands, its formation and conservation. , (2015).
- . R: The R Project for Statistical Computing Available from: https://www.R-project.org/ (2018)
- Saga, T., Kanai, M., Shimada, M., Okada, Y. Mutual intra- and interspecific social parasitism between parapatric sister species of Vespula wasps. Insectes Sociaux. 64 (1), 95-101 (2017).
- Van Huis, A., et al. . Edible insects: future prospects for food and feed security. , (2013).
