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Brutpflege, Lebensgeschichte und Taxonomie südostasiatischer Membraciden (Insecta: Homoptera)
(2000)
Diese Arbeit untersucht die systematische Verbreitung der Brutpflege bei südostasiatischen Buckelzirpen (Homoptera: Membracidae) sowie verhaltensökologische Aspekte dieses Verhaltens bei Pyrgauchenia tristaniopsis. Ergänzend dazu wurden Aspekte der Taxonomie, Lebensgeschichte, Reproduktionsbiologie und Morphometrie dieser Art untersucht, deren Kenntnis für die Interpretation des Brutpflegeverhaltens erforderlich waren. Die Ergebnisse (1) widersprechen der starken Version der Semelparitie-Hypothese (ein Fortpflanzungsereignis pro Fortpflanzungsperiode als Voraussetzung für Brutpflege bei Insekten), und sie zeigen, dass (2) Brutpflege bei altweltlichen Centrotinae - entgegen früherer Vermutungen - keine Ausnahme ist. Außerdem konnten erstmals einige grundlegende Aspekte der Biologie eines südostasiatischen Vertreters der Familie Membracidae geklärt werden. Aufsammlungen in der bodennahen Vegetation wurden in 16 Untersuchungsgebieten in West-Malaysia und Sabah (Borneo) von 1996-1998 durchgeführt. Weibliche Brutfürsorge in Form von Gelegebewachung wurde bei 11 Arten aus folgenden Gattungen gefunden: Pyrgauchenia, Pyrgonota, Hybandoides, Gigantorhabdus (Hypsaucheniini), Centrochares (Centrocharesini), Ebhul (Ebhuloidesini). Larven dieser Arten lebten in Aggregationen zusammen. Drei Arten werden neu beschrieben (Pyrgauchenia biuni, P. pendleburyi, P. tristaniopsis). Zwei nominelle Arten (P. angulata Funkhouser und P. brunnea Funkhouser) sind Junior-Synonyme von P. colorata Distant. Die Arbeiten zu Pyrgauchenia tristaniopsis fanden im unteren Montanregenwald des Kinabalu Nationalparks (Borneo) statt. Diese Art wurde nur dort gefunden (zwischen 1350 m und 1650 m ü. NN), und sie war polyphag (alle Entwicklungsstadien auf 11 Pflanzenarten aus 8 Familien). Es gab fünf Larvenstadien, deren Entwicklungszeit zusammen 63-83 Tage betrug (Embryonalentwicklung: 22 Tage). Larven lebten aggregierend und wurden von Ameisen besucht (insgesamt 4 Morphospecies). Es gab Hinweise, dass frisch gehäutete Imagines noch etwa 10 Tage in der Aggregation verblieben. Spätestens 5 bzw. 10 Tage nach der Imaginalhäutung waren Weibchen bzw. Männchen zu einer Erstkopulation bereit. Bei der Paarung kletterte das Männchen nach der Kontaktaufnahme auf das Weibchen und blieb dort im Median 138 Sekunden sitzen (Präkopula), worauf eine im Median 116-minütige Kopulation folgen konnte. Während der Präkopula sandte das Männchen Vibrationssignale aus. Die Art war promiskuitiv, und manche Weibchen paarten sich während der Gelegebewachung. Das Geschlechterverhältnis war zum Zeitpunkt der Imaginalhäutung ausgeglichen. Die Eimortalität aufgrund einer Kohortenanalyse betrug 35 Prozent. Prädatoren der Larven und Imagines waren besonders Springspinnen (Salticidae). Die Eier wurden von Brachygrammatella sp. (Trichogrammatidae) parasitiert. Eier wurden als Gelege ins Gewebe von Wirtspflanzenzweigen gelegt (Unterseite). Die Anzahl Eier pro Gelege (etwa 57) nahm mit der Bewachungsdauer des Weibchens zu. Bevorzugungen von Gelegepositionen ober- oder unterhalb bereits vorhandener Gelege waren nicht festzustellen. Im Median wurden 3-4 (1998er, 1997er Zensus) Gelege zusammen auf einem Zweig gefunden. Bei einem Wiederfangversuch legte mindestens die Hälfte aller Weibchen während ihres Lebens mindestens zwei Gelege. Zwischen Verlassen des ersten Geleges (auf dem ein Weibchen gefunden wurde) und der Oviposition ihres Folgegeleges vergingen im Median 5 Tage. Folgegelege wurden meist auf derselben Wirtspflanze wie das erste Gelege abgelegt. Der Fettkörper vergrößerte sich wieder nach der Oviposition, aber noch während der Bewachung des aktuellen Geleges. Weibchen saßen 26-28 Tage lang (nach Beginn der Oviposition) auf ihrem Gelege, d.h. bis zum 5.-8. Tag nach Schlupfbeginn der Larven (die Larven schlüpften sukzessiv, erst 9 Tage nach Schlupfbeginn waren die meisten LI geschlüpft). Weibchen kehrten nach experimenteller Vertreibung vom Gelege auf dieses zurück. In Wahlversuchen wurde aber das eigene Gelege gegenüber einem fremden nicht präferiert. Weibchen wichen bei Störungen stets zur Seite aus und begannen ihre Suche immer mit Seitwärtsbewegungen. Experimentell herbeigeführter Kontakt mit dem Eiparasitoid Brachygrammatella sp. genügte, um die Beinabwehr bewachender Weibchen zu erhöhen. Die Häufigkeit von Beinbewegungen war nicht nur vom Vorhandensein eines Geleges, sondern auch von der Tageszeit abhängig. Gelegebewachung förderte das Überleben der Eier: Die Eimortalität stieg mit experimenteller Verkürzung der weiblichen Bewachungsdauer an (unabhängig von der Gelegegröße). Gelegebewachung verzögerte die Ablage von Folgegelegen, wie durch experimentelles Verkürzen der Bewachungsdauer aktuell bewachter Gelege gezeigt wurde. Abgebrochene pronotale Dorsaldornen minderten nicht die Paarungswahrscheinlichkeit: Die Häufigkeit kopulierender Männchen und Weibchen mit abgebrochenem Dorn wich nicht von ihrer jeweiligen Häufigkeit in der Population ab. Bei 52 Prozent aller Gelege bewachenden Weibchen war der Dorsaldorn abgebrochen. Weibchen waren länger und schwerer als Männchen, und einige pronotale Merkmale (z.B. der Caudaldorn) waren ebenfalls bei den Weibchen länger. Dorsaldorn und Distallobus waren dagegen bei Männchen länger, und zwar bei gleicher Körpergröße. Geschwister ähnelten sich besonders hinsichtlich Gewicht sowie Körper- und Dorsaldornlänge, was durch große Heritabilität, gleiche Umweltbedingungen und Inzucht erklärt werden könnte.
The production of extrafloral nectar and food bodies plays an important role in many tropical ant-plant mutualisms. In Malaysia, a close association exists between ants and some species of the pioneer tree genus Macaranga (Euphorbiaccac). Macaranga is a very diverse genus which exhibits all stages ofintcraction with ants, from facultative to obligatory associations. The ants nest inside the hollow inlcrnodes and reed mainly on food budies provided by the plants. Food body production had previously been reported only in myrrnecophytic Macaranga species, where it is usually coneentrated on protected parts or the plants such as recurved stipules. We found that non-myrmecophytic Macaranga species also produce food bodies on leaves and stems, where they are collected by a variety or ants. Levels of food body production differ between facultatively and obligatorily ant-associated species but also among the various non-myrmecophytes. This may he rdated to the degree of interaction with ants. Food body production starts at a younger age in the myrmccophytic species than in the transitional or non-myrmcccophytic Macaranga. Although food bodies of the non-inhabited Macaranga species are collected by a variety of ants, there is nu evidence of association with specific ant species. Our observations suggest that food bodies enhance the evolution of ant-plant interactions. Production of food bodies alone, however, does not appear to be the most important factor for the development of obligate myrmccopllytism in Macaranga.
So me species of the paleotropical tree genus Macaranga (Euphorbiaceae) live in elose association with ants. Thc genus comprises the full range of species from those not regularly inhabited by ants to obligate myrmecophytes. In Malaysia (peninsular and Borneo) 23 ofthe 52 species areknown to be ant-associated (44%). The simplest structural adaptation of plants to attract ants are extrafloral nectaries. We studied the distribution of extraflural nectaries in the genus Macaranga to assess the significance of this character as a possible predisposition for the evolution of obligate myrmecophytism. All species have marginal glands on the leaves. However, only the glands of nonmyrmecophytic species function as nectaries, whereas liquids secreted by these glands in myrmecophytic species did not contain sugar. Some non-myrmecophytic Macaranga and transitional Macaranga species in addition have extrafloral nectaries on the leaf blade near the petiole insertion. All obligatorily myrmecophytic Macaranga species, however, lack additional glands on the lamina. The non-myrmecophytic species are visited by a variety of different ant species, whereas myrmecophytic Macaranga are associated only with one specific ant-partner. Since these ants keep scale insects in the hollow sterns, reduction of nectary production in ant-inhabited Macaranga seems to be biologically significant. We interpret this as a means of (a) saving the assimilates and (b) stabilization of maintenance of the association's specificity. Competition with other ant species for food rewards is avoided and thereby danger ofweakening the protective function ofthe obligate antpartner for the plant is reduced. A comparison with other euphorb species living in the same habitats as Macaranga showed that in genera in which extrafloral nectaries are widespread, no myrmecophytes have evolved. Possession of extrafloral nectaries does not appear to be essential for the development of symbiotic ant-plant interactions. Other predispositions such as nesting space might have played a more important role.