The photoprotective role of the pigmented cuticle in termites

Abstract

Pigmented animals are thought to have protection against the harmful effects of light, especially lights such as UV. The pigmented skin would function as a filter, preserving the internal metabolism from heat and oxidation. Insects that usually don’t face the light, such as termites, are not pigmented. However, some termites that face daylight are well pigmented, such as the alates and open forager species. We tested the hypothesis that the pigmented cuticle of open forager termites serves as a protective layer against the toxic effects of light exposure. To do so, we contrasted the survival of pigmented versus unpigmented termites which were kept in lightened or unlightened experimental arenas. Intra-specific tests contrasted soldiers with workers. Inter-specific tests contrasted individuals, irrespective of their caste, from Cornitermes cumulans and Constrictotermes cyphergaster. Broad spectrum light effects contrasted white light and darkness. Specific wavelength effects contrasted red, green, and blue light using darkness as a control. All termites kept under darkness lived longer than termites exposed to white light indicating harmful effects of light. Among those affected by light, pigmented termites lived longer than unpigmented termites, both in intra-specific and inter-specific comparisons. Termites’ survival was not affected by red, green, and blue light isolated exposure. Our results support the hypothesis that cuticle pigmentation protects termites against damaging effects of the light but these effects cannot be attributed to the isolated action of long (red), medium (green), or short (blue) wavelengths. Hence, whatever the mechanism behind light toxicity, it is either dependent on a combination of wavelengths of visible light or to a specific invisible light wavelength (such as ultraviolet). This conclusion finds support on the fact that foraging columns of C. cyphergaster pigmented termites are often seen exposed to light at dawn, when UV light composition is lower and RGB (red, green and blue) components are uneven. In summary, pigmented cuticle can ease termite foraging in the open. Assays demanding video footage can be used with red, green and blue lights without causing harm to termites. Keywords: Insect. Termite. Light damage.Acredita-se que os animais pigmentados têm proteção contra os efeitos nocivos da luz, especialmente luzes como a UV. A pele pigmentada funciona como um filtro, preservando o metabolismo interno do calor e da oxidação. Os insetos que geralmente não se deparam a luz, como os cupins, não são pigmentados. No entanto, alguns cupins que encaram a luz do dia são bem pigmentados, como os alados e as espécies forrageadoras a céu aberto. Testamos a hipótese de que a cutícula pigmentada de cupins forrageadores a céu aberto serve como camada protetora contra os efeitos tóxicos da exposição à luz. Para fazer isso, comparamos a sobrevivência de cupins pigmentados e não pigmentados mantidos em arenas experimentais iluminadas ou não iluminadas. Testes intraespecíficos compararam soldados com operários. Testes interespecíficos contrastaram indivíduos, independentemente de sua casta, de Cornitermes cumulans e Constrictotermes cyphergaster. Os efeitos de luz de amplo espectro contrastaram luz branca e a escuridão. Os efeitos de luzes de comprimento de onda específicos contrastaram a luz vermelha, verde e azul usando a escuridão como controle. Todos os cupins mantidos na escuridão viveram mais tempo do que os cupins expostos à luz branca, indicando os efeitos nocivos da luz. Entre os afetados pela luz, os cupins pigmentados viveram mais tempo do que os não pigmentados, tanto em comparações intraespecíficas quanto interespecíficas. A sobrevivência dos cupins não foi afetada pela exposição isolada à luz vermelha, verde e azul. Nossos resultados sustentam a hipótese de que a pigmentação da cutícula protege os cupins contra os efeitos prejudiciais da luz, mas esses efeitos não podem ser atribuídos à ação isolada dos comprimentos de onda longo (vermelho), médio (verde) ou curto (azul). Portanto, qualquer que seja o mecanismo por trás da toxicidade da luz, este é dependente de uma combinação de comprimentos de onda de luz visível ou de um comprimento de onda de luz invisível específico (como ultravioleta). Esta conclusão encontra suporte no fato de que colunas de forrageamento de cupins pigmentados de C. cyphergaster são frequentemente vistas expostas à luz ao amanhecer, quando a composição da luz UV é menor e os componentes RGB (Vermelho, verde e azul) são desiguais. Em resumo, a cutícula pigmentada pode facilitar o forrageamento de cupins a céu aberto. Testes que demandem imagens de vídeo podem ser usados com luzes vermelhas, verdes e azuis sem causar danos aos cupins. Palavras-chave: Inseto. Cupim. Dano da luz.