Трофалаксис - Trophallaxis

Трофаллаксис у азиатско-австралийских ткач муравей О. смарагдина, Таиланд

Трофалаксис (/ˌтрoʊжəˈлæksɪs/) - это передача пищи или других жидкостей между членами сообщество через рот в рот (стомодил ) или анус в рот (проктодальный ) кормление. Наряду с питательными веществами, трофаллаксис может включать перенос молекул, таких как феромоны, таких организмов, как симбионты, а также информация, служащая формой общения.[1] Трофалаксис используется некоторыми птицы, серые волки, летучие мыши-вампиры, и наиболее развито в социальные насекомые Такие как муравьи, осы, пчелы, и термиты.

Этимология

Tropho- (префикс или суффикс) происходит от греческого слова trophé, что означает «питание». Греческое «аллаксис» означает «обмен».[2] Слово ввел энтомолог Уильям Мортон Уиллер в 1918 г.[3]

Эволюционное значение

В прошлом трофалаксис использовался для поддержки теорий о происхождении социальности насекомых.[4][5] Швейцарский психолог и энтомолог Огюст Форель также считал, что совместное использование пищи является ключом к развитию муравьиного общества, и использовал иллюстрацию этого в качестве фронтиспис для его книги Социальный мир муравьев по сравнению с миром человека.[6] Проктодальный трофалаксис разрешен термиты для переноса целлюлолитических жгутиков, которые сделали переваривание древесины возможным и эффективным.[7] Помимо социальности, трофалаксис развился у многих видов как метод питания взрослых и / или молодых особей,[8] выживание родственников,[8] перенос симбионтов,[9] передача иммунитета,[10] признание колонии[11] и пищевое общение.[12] У некоторых видов трофалаксис даже развился как паразитическая стратегия получения пищи от хозяина.[13] Трофаллаксис также может приводить к распространению химических веществ, таких как феромоны, по всей колонии; что важно для функционирования социальной колонии.[14]

У видов эволюционировала анатомия, позволяющая им участвовать в трофалаксисе, например, преджелудок у сельскохозяйственных культур. Formica fusca муравьи.[14] Эта структура действует как клапан для увеличения емкости хранения пищевых продуктов.[14] Точно так же медоносная пчела Apis mellifera может высовывать свой хоботок и глотать нектар из открытых челюстей пчелы-донора.[12] Определенные механизмы также эволюционировали, чтобы инициировать совместное использование пищи, такие как стратегия сенсорной эксплуатации, которая эволюционировала у обычных паразитов выводка кукушки.[15] У этих птиц развились ярко окрашенные щели, которые стимулируют хозяина переносить пищу.[15]

Беспозвоночные

Трофалаксис в Camponotus sp.

Трофалаксис - это форма социального питания многих насекомых, которая способствует формированию социальных связей.[5] Трофалаксис служит средством коммуникация, по меньшей мере в пчелах, подобно М. genalis,[16] и муравьи.[17] Трофалаксис в М. genalis является частью системы социального обмена, в которой пчелы-доминанты обычно являются получателями пищи.[16] Это увеличивает продолжительность жизни пчел, у которых меньше доступа к пище, и снижает агрессию между товарищами по гнезду.[16] У красного огненного муравья члены колонии хранят пищу в своих зерновых культурах и регулярно обмениваются этой едой с другими членами колонии и личинками, образуя своего рода «общий желудок» для колонии.[17] Это также верно для некоторых видов Лазиоглоссум, например, потная пчела Lasioglossum hemichalceum. L. hemichalceum часто обменивается едой с другими членами, независимо от того, являются они сокамерниками или нет.[18] Это потому, что сотрудничество между лицами, не являющимися родственниками, приносит группе больше пользы, чем затрат.[18]

Многие осы, вроде Protopolybia exigua и Белоногастер петиолата, демонстрируют пищевое поведение, когда взрослые особи совершают трофаллаксис со взрослыми особями и между взрослыми особями и личинками.[19][8] P. exigua переносить нектар, древесную массу и мацерированную добычу вместе с урожаем с поля в гнездо для передачи; для выживания личинок они несут количество добычи, пропорциональное количеству личинок в гнезде.[19] Добровольный трофалаксис в Xylocopa pubescens пчелы привели к тому, что этот вид охраняет гнезда.[20] Этот вид пчел позволяет одной взрослой особи добывать корм и приносить нектар для остальной части населения гнезда, чтобы постоянно защищать гнездо, получая питательные вещества для всех членов колонии.[20]

У термитов[9] проктодальный трофалаксис имеет решающее значение для замены кишечника эндосимбионты которые теряются после каждой линьки. Симбионты кишечника также переносятся анальным трофаллаксисом у древесных термитов и тараканов.[21] Перенос кишечных симбионтов у этих видов необходим для переваривания древесины в качестве источника пищи. Муравьи-плотники передача иммунитета через трофаллаксис путем прямой передачи антимикробных веществ, повышая сопротивляемость болезням и социальный иммунитет колонии.[10][20]

У некоторых видов муравьев он может играть роль в распространении запаха колонии, который идентифицирует членов.[22]

Медоносные пчелы-фуражиры используют трофалаксис в ассоциативном обучении для формирования долговременных обонятельных воспоминаний, чтобы научить своих товарищей по гнезду кормиться и где искать пищу.[12]

Кроме того, Веспула австрийская осы также участвуют в трофаллаксисе как форме паразитизма со своим хозяином для получения питательных веществ.[23] V. austriaca облигатный вид паразитов, который вторгается в гнезда хозяев и добывает пищу, прижимая хозяина ногами и вызывая трофаллаксис.[23]

Позвоночные

Разделение пищи между родителем и цыпленком Pygoscelis antarctica пингвины.

Позвоночные например, некоторые виды птиц, серые волки, и летучие мыши-вампиры также кормят своих детенышей за счет возобновления пищи, что является формой трофалаксиса. Совместное использование пищи у позвоночных - это форма взаимности, демонстрируемая многими социальными позвоночными.[24]

Дикие волки транспортируют пищу в своем желудке к детенышам и / или размножающимся самкам и делятся ею путем срыгивания, что является формой трофалаксиса.[25] Волки-реципиенты часто облизывают или нюхают морду волка-донора, чтобы активировать регургитацию и получить питательные вещества.[25] Летучие мыши-вампиры делятся кровью с родственниками посредством срыгивания, чтобы улучшить их физическую форму посредством отбора родственников.[24]

Птицы отрыгивают пищу и напрямую переносят ее в рот своего потомства в рамках родительской заботы, например, «молоко урожая», которое пернатые голуби переносят в рот своим детенышам.[26] Паразит выводка кукушки - еще один вид птиц, участвующий в трофаллаксисе. Кукушка использует мимикрию, например, имитируя цвета яичной скорлупы и рисунок яиц хозяина, чтобы поместить своих птенцов в гнездо вида-хозяина, где их будут кормить и выращивать бесплатно для матери-кукушки.[15] Молодые кукушки часто могут имитировать умоляющий зов целого гнезда молодых особей вида-хозяина, и у них развилась ярко окрашенная походка; оба из которых действуют как сверхнормальные стимулы, побуждая птицу-хозяина доставлять им пищу поверх собственного птенца посредством трофаллаксиса.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Э., Суарес, Марк; Л., Торн, Барбара (01.01.2000). "Скорость, количество и распределение переноса пищевой жидкости через трофаллаксис у трех видов термитов (Isoptera: Rhinotermitidae, Termopsidae)". Анналы энтомологического общества Америки. 93 (1): 145. Дои:10.1603 / 0013-8746 (2000) 093 [0145: RAADPO] 2.0.CO; 2. ISSN  0013-8746.
  2. ^ "trophallaxis | Определение trophallaxis в американском английском по Oxford Dictionaries". Оксфордские словари | английский. Получено 2018-03-22.
  3. ^ Уиллер, В. М. (1918). «Изучение некоторых личинок муравьев с учетом происхождения и значения социальных привычек среди насекомых». Proc. Являюсь. Филос. Soc. 57 (4): 293–343. JSTOR  983940.
  4. ^ Рубо, Э. (1916). "Recherches biologiques sur les guepes solitaires et sociales d'Afrique. La genese de la vie sociale et l'evolution de l'instinct maternel chez les vespides". Энн Ски Нат (На французском). 1: 1–160.
  5. ^ а б Wcislo, W. T .; Гонсалес, В. Х. (01.05.2006). «Социальные и экологические контексты трофаллаксиса у факультативно социальных пчел, Megalopta genalis и M. ecuadoria (Hymenoptera, Halictidae)». Насекомые Sociaux. 53 (2): 220–225. Дои:10.1007 / s00040-005-0861-6. ISSN  0020-1812.
  6. ^ Сани, Шарлотта (2002). «Дивные новые миры: трофалаксис и происхождение общества в начале двадцатого века». Журнал истории поведенческих наук. 38 (2): 133–156. Дои:10.1002 / jhbs.10033. PMID  11954038.
  7. ^ Брюн, Андреас; Дитрих, Карстен (2015-10-15). «Кишечная микробиота термитов: переваривание разнообразия в свете экологии и эволюции». Ежегодный обзор микробиологии. 69 (1): 145–166. Дои:10.1146 / annurev-micro-092412-155715. ISSN  0066-4227.
  8. ^ а б c Хранение, Малькольм Г. (1997-03-01). «Социальное поведение и снижение расплода в репродуктивных колониях Belonogaster petiolata (Degeer) (Hymenoptera: Vespidae)». Журнал поведения насекомых. 10 (2): 265–278. Дои:10.1007 / BF02765559. ISSN  0892-7553.
  9. ^ а б Китаде, Осаму (2004). "Сравнение симбиотических фаун жгутиковых термитов и древесных тараканов этого рода" Криптоцерк". Микробы и окружающая среда. 19 (3): 215–220. Дои:10.1264 / jsme2.19.215. ISSN  1342-6311.
  10. ^ а б Гамильтон, Кейси; Lejeune, Brian T .; Розенгаус, Ребека Б. (23 февраля 2011 г.). «Трофаллаксия и профилактика: социальный иммунитет у муравьев-плотников Camponotus pennsylvanicus». Письма о биологии. 7 (1): 89–92. Дои:10.1098 / рсбл.2010.0466. ЧВК  3030872. PMID  20591850.
  11. ^ Дахби, Абдаллах; Хефец, Авраам; Cerdá, Xim; Ленуар, Ален (1999-07-01). "Трофаллаксис опосредует однородность запаха колонии у муравьев Cataglyphis iberica (Hymenoptera, Formicidae)". Журнал поведения насекомых. 12 (4): 559–567. Дои:10.1023 / А: 1020975009450. ISSN  0892-7553.
  12. ^ а б c Гил, Мариана; Марко, Родриго Дж. Де (2005-02-15). «Обонятельное обучение посредством трофаллаксиса у Apis mellifera». Журнал экспериментальной биологии. 208 (4): 671–680. Дои:10.1242 / jeb.01474. ISSN  0022-0949. PMID  15695759.
  13. ^ Reed, H.C .; Акре, Р. Д. (1983-09-01). «Колония поведения облигатного социального паразита Vespula austriaca (Panzer) (Hymenoptera: Vespidae)». Насекомые Sociaux. 30 (3): 259–273. Дои:10.1007 / BF02223984. ISSN  0020-1812.
  14. ^ а б c Чепмен, Р. Ф. (2013). Строение и функции насекомых. Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета. п. 42. ISBN  978-0-521-11389-2.
  15. ^ а б c d Стивенс, Мартин (2013-10-21). «Паразитизм птичьего расплода». Текущая биология. 23 (20): R909 – R913. Дои:10.1016 / j.cub.2013.08.025. ISSN  0960-9822. PMID  24156805.
  16. ^ а б c Wcislo, W. T .; Гонсалес, В. Х. (01.05.2006). «Социальные и экологические контексты trophallaxis у факультативно социальных пчел, Megalopta genalis и M. ecuadoria (Hymenoptera, Halictidae)». Насекомые Sociaux. 53 (2): 220–225. Дои:10.1007 / s00040-005-0861-6. ISSN  0020-1812.
  17. ^ а б Кэссилл, Деби Ли; Чинкель, Вальтер Р. (1 января 1995 г.). «Распределение жидкой пищи личинкам через трофаллаксис в колониях огненных муравьев Solenopsis invicta». Поведение животных. 50 (3): 801–813. Дои:10.1016/0003-3472(95)80140-5. ISSN  0003-3472.
  18. ^ а б Кукук, П. Ф .; Сейдж, Г. К. (1994-12-01). «Репродуктивность и родство в общей halictine beeLasioglossum (Chilalictus) hemichalceum». Насекомые Sociaux. 41 (4): 443–455. Дои:10.1007 / BF01240647. ISSN  0020-1812.
  19. ^ а б Роча, Агда; Джаннотти, Эдильберто; Бичара-Филью, Карлос (01.01.2009). «Ресурсы, доставленные в гнездо Protopolybia exigua (Hymenoptera, Vespidae) на разных фазах цикла колонии, в районе реки Медиу-Сан-Франсиску, Баия, Бразилия». Социобиология. 54: 439–456.
  20. ^ а б c ван дер Блом, Ян (1988). «Социальное поведение пчелы-плотника Xylocopa pubescens (Spinola)». Этология Международный журнал поведенческой биологии. 79 (4): 281–294. Дои:10.1111 / j.1439-0310.1988.tb00717.x.
  21. ^ Класс, Клаус-Дитер; Налепа, Кристина; Ло, Натан (март 2008 г.). "Тараканы, питающиеся деревом, как модели эволюции термитов (Insecta: Dictyoptera): Cryptocercus vs. Parasphaeria boleiriana". Молекулярная филогенетика и эволюция. 46 (3): 809–817. Дои:10.1016 / j.ympev.2007.11.028. ISSN  1055-7903. PMID  18226554.
  22. ^ Дахби, А .; Hefetz, A .; Cerda, X .; Ленуар, А. (1999). "Трофаллаксис обеспечивает однородность запаха колонии в Cataglyphis iberica муравьи (Hymenoptera, Formicidae) ". Журнал поведения насекомых. 12 (4): 559–567. Дои:10.1023 / А: 1020975009450.
  23. ^ а б Reed, H.C .; Акре, Р. Д. (1983). "Колоническое поведение облигатных социальных Веспула австрийская (Panzer) (Hymenoptera: Vespidae) ". Насекомые Sociaux. 30 (3): 259–273. Дои:10.1007 / bf02223984.
  24. ^ а б Картер, Джеральд; Уилкинсон, Джеральд (2013-11-01). «Демонстрирует ли совместное использование пищи у летучих мышей-вампиров взаимность?». Коммуникативная и интегративная биология. 6 (6): e25783. Дои:10.4161 / cib.25783. ЧВК  3913674. PMID  24505498.
  25. ^ а б Мех, Л. Дэвид; Вольф, Пол С; Паккард, Джейн М. (1999-11-01). «Срыгивающий перенос пищи среди диких волков». Канадский журнал зоологии. 77 (8): 1192–1195. Дои:10.1139 / z99-097. ISSN  0008-4301.
  26. ^ Лерман, Дэниел С. (1955-01-01). «Физиологические основы пищевого поведения родителей кольчатого голубя (Streptopelia Risoria)». Поведение. 7 (1): 241–285. Дои:10.1163 / 156853955X00094. ISSN  1568-539X.