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Tipo: Tese
Título: Behavioral manipulation of spiders by parasitoid wasps: natural history and mechanism of action
Manipulação comportamental de aranhas por vespas parasitoides: história natural e mecanismo de ação
Autor(es): Kloss, hiago Gechel
Abstract: Host-parasite and host-parasitoid relationships are common in nature and present interesting systems for gaining understanding of evolutionary mechanisms. One of the central topics in the ecology of parasitic organisms is transmission between hosts. Parasites often have specific adaptations that increase the likelihood of transmission. One of the most interesting strategies is behavioral manipulation, in which the parasite or parasitoid increases the probability of transmission by changing host behavior. One well-studied example of behavioral manipulation is that of parasitoid wasps in the Polysphinctine clade (Insecta: Hymenoptera), which manipulate spider behavior. The wasp stings a spider causing temporary paralysis, then deposit a single egg on abdomen. After a short period of time the egg then hatches into a larva that feeds on spider hemolymph. During the final stage of parasitoid larval development, the spiders modify web architecture, then the larva kills the spider and pupates in the center of the modified web. The origin and evolution of these interactions are not well understood. This thesis work investigates the natural history of two parasitoid wasp and two spider species, focusing on the adaptive value of behavioral modifications in terms of parasitoid survival and the mechanisms used by parasitoid wasps to induce spider behavioral changes. I used as model systems Cyclosa fililineata and Cyclosa morretes (Araneae: Araneidae), which are parasitized by Polysphincta sp. nr. purcelli and Polysphincta janzeni (Hymenoptera: Ichneumonidae), respectively. In the first chapter, I describe the attack behavior and life cycle of Polysphincta sp. nr. purcelli and Polysphincta janzeni. I assert that this behavior is facilitated by biological characteristics of the host, as has been observed for other species. In the second chapter, I use a manipulative experiment to show that web modification by C. fililineata and C. morretes enhances parasitoid survival, indicating adaptive value of this behavior for Polysphinctine wasps. I also present results from a second manipulative experiment evaluating whether changes in web architecture are caused by reduced nutritional status of spiders (i.e., due to parasite exploitation of host resources). I demonstrated that behavioral modification of parasitized spiders is not the result of food restriction, which I interpret as evidence of a chemical mechanism for spider behavioral changes. In the third chapter, I investigated possible chemical mechanisms and found high levels of ecdysone in parasitized spiders with altered behavior, but not in either parasitized spiders with unaltered behavior or in nonparasitized spiders. Thus, behavioral modification in spiders may occur through activation of mechanisms controlling ecdysis, resulting in construction of modified webs and increased parasitoid survival.
Relações entre parasitas ou parasitoides e seus hospedeiros são comuns no reino animal e representam sistemas interessantes para o entendimento de mecanismos de evolução. Um dos tópicos centrais na ecologia de organismos parasíticos é a forma com que eles ou os seus propágulos são transmitidos de um hospedeiro para outro. O sucesso na transmissão entre hospedeiros geralmente está associado a adaptações muito específicas que aumentam a probabilidade de transmissão. Uma das estratégias de transmissão parasitária mais interessante é a manipulação comportamental, onde o parasita ou parasitoide aumenta a probabilidade de transmissão por meio da alteração do comportamento do hospedeiro. Um dos exemplos de manipulação comportamental mais estudado é o das vespas da tribo Ephialtini (Insecta: Hymenoptera), que manipulam o comportamento de aranhas. As vespas injetam substâncias que paralisam temporariamente as aranhas e então depositam um único ovo nos abdomens ou cefalotórax desses hospedeiros. Após um curto período de tempo, as larvas dos parasitoides eclodem e se alimentam por meio da sucção da hemolinfa das aranhas. No estágio final de desenvolvimento larval dos parasitoides, as aranhas modificam a arquitetura das teias. Em seguida as larvas matam as aranhas e empupam no centro das teias modificadas. Informações importantes para compreender a origem e a evolução dessas interações são escassas. Na presente tese eu apresento informações sobre aspectos da história natural das espécies, investigações sobre o valor adaptativo das modificações comportamentais para a sobrevivência dos parasitoides e o mecanismo utilizado pelas vespas parasitoides para induzir as modificações comportamentais. Utilizei como modelo de estudo as espécies Cyclosa fililineata e Cyclosa morretes (Araneae: Araneidae) que são parasitadas respectivamente por Polysphincta sp. nr. purcelli e Polysphincta janzeni (Hymenoptera: Ichneumonidae). No primeiro capítulo, descrevo o comportamento de ataque e o ciclo de vida de Polysphincta sp. nr. purcelli e Polysphincta janzeni. Sugiro que esse comportamento está relacionado com características biológicas dos hospedeiros, como observado para outras espécies. No segundo capítulo, constatei, por meio de experimento manipulativo, que as teias modificadas de C. fililineata e C. morretes aumentam a sobrevivência dos parasitoides, o que demonstra o valor adaptativo dessas teias para vespas Ephialtini. Além disso, apresento no segundo capítulo, os resultados de outro experimento manipulativo, avaliando se as modificações na estrutura das teias são causadas pela redução da condição nutricional das aranhas (i.e., provocada pela alimentação das larvas dos parasitoides). Eu demonstrei que a modificação comportamental das aranhas parasitadas não é resultante de restrição alimentar, o que interpretei como evidência adicional para a existência de um mecanismo químico responsável por induzir tais modificações comportamentais. No terceiro capítulo eu investiguei esse mecanismo químico e constatei a presença de altos níveis de ecdisona em aranhas parasitadas com comportamento alterado, em comparação com aranhas parasitadas que ainda não tinham alterado o comportamento de construção das teias e aranhas não parasitadas. Dessa forma, a modificação comportamental das aranhas possivelmente ocorre por meio da ativação do mecanismo responsável por controlar sua ecdise, o que resulta na construção de teias modificadas, que por sua vez aumentam a sobrevivência dos parasitoides.
Palavras-chave: Aranhas
Aranhas - Comportamento - Modificação
Parasitismo
Relação hospedeiro parasito
Parasitóides
Cyclosa fililineata
Cyclosa morretes
Polysphincta
CNPq: Entomologia Agrícola
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Doutor em Entomologia
Citação: KLOSS, Thiago Gechel. Behavioral manipulation of spiders by parasitoid wasps: natural history and mechanism of action. 2015. 86 f. Tese (Doutorado em Entomologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://locus.ufv.br//handle/123456789/26899
Data do documento: 2-Dez-2015
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