(Erebidae: Arctiinae)?, RCCB

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ARTÍCULO original ¿Es imprescindible la comunicación acústica en la conducta de apareamiento de Empyreuma pugione (Erebidae: Arctiinae)? Is accoustic communication essential in the mating behavior of Empyreuma pugione (Erebidae: Arctiinae)?

Yohami Fernández,1 Martha Pérez1 y Emanuel C. Mora1*

1 Departamento de Biología Animal Resumen y Humana, Facultad de Biología, La comunicación química y acústica participa en el reconocimiento y la Universidad de La Habana, Cuba. aceptación de la pareja durante la conducta de apareamiento de muchas * autor para correspondencia: especies de lepidópteros nocturnos. En el presente trabajo, se analiza el [email protected] efecto de la audición y la emisión de sonido sobre la probabilidad de aparearse en Empyreuma pugione. Para ello, se combinaron hembras y machos capaces de producir y detectar sonido con individuos sordomudos y se cuantificó el número de apareamientos exitosos entre tres grupos experimentales: (1) hembras y machos intactos, (2) machos intactos y hembras sordomudas, (3) machos sordomudos y hembras intactas. Se observaron apareamientos exitosos en las tres combinaciones sin diferencias significa- tivas entre las tres condiciones experimentales. El 29 % de los apareamientos tuvo lugar entre machos sordomudos y hembras intactas, mientras el 24 % correspondió a hembras sordomudas que se aparearon con machos intactos. Este hallazgo sugiere que la emisión de sonido en E. pugione no resulta imprescindible para el éxito del apareamiento, y probablemente la comunicación mediante feromonas conjuntamente con otros sistemas sensoriales sean suficientes para seleccionar y aceptar a la pareja.

palabras clave: comunicación acústica, apareamiento, Empyreuma pugione.

Abstract Chemical and acoustic communication are involved in species recognition and in female mate-choice during the mating behavior of many nocturnal Lepidoptera. Here, we analyzed the effect of audition and sound production in Empyreuma pugione reproductive behavior. For this, we combine intact females and males with deaf-mute animals and measured the number of successful matings in three experimental conditions: (1) couples of intact females and males, (2) couples of deaf-mute males and intact females, (3) couples of intact males and deaf-mute females. We found successful matings for the three tested combinations without significant difference between experimental conditions. 29 % of the successful mating occurred between deaf-mute males and intact females and 24 % between deaf-mute females and intact males. Our results suggest that sound production in E. pugione is not essential during courtship behavior and probably the chemical communication combined with other sensory systems is enough for select and accept mates. recibido: 9/2012 aceptado: 11/2012 keywords: acoustic communication, mating behavior, Empyreuma pugione.

Introducción química y la acústica participan en la conducta La liberación de feromonas desempeña un papel de apareamiento y que su eliminación reduce el esencial en el cortejo de la mayoría de las especies número de acoplamientos exitosos. Sin embargo, de lepidópteros nocturnos estudiados hasta el mo- en muchos casos, ninguna de las dos resulta im- mento. Adicionalmente, en un creciente número de prescindible para que se produzca la cópula entre especies de polillas, se ha descrito el uso de señales algunas parejas. Sobre esta base formulamos la acústicas en combinación con las feromonas para el hipótesis de que la probabilidad de apareamiento reconocimiento y la aceptación de la pareja (Nakano en E. pugione se incrementa si se favorecen los et al., 2006; Takanashi et al., 2010). La producción contactos físicos entre los individuos, independien- de sonido en este contexto ha sido demostrada temente de su capacidad de producir y detectar principalmente en las familias Pyralidae, Arctiidae, sonido. Noctuidae, Geometridae y Crambidae (Spangler En este trabajo se analiza el efecto de la audi- et al., 1984; Spangler, 1985; Snedden et al., 1994; ción y la emisión de sonido sobre la probabilidad Sanderford y Conner, 1995; Conner, 1999; Nakano de aparearse en E. pugione. Para ello, se colocaron et al., 2006, 2008, 2009a, 2009b, 2010a, 2010b; grupos de 45 ejemplares en recipientes de aproxi- Takanashi et al., 2010). De acuerdo con esos resul- madamente 25 L. En cada grupo se combinaron tados, la importancia relativa del sonido respecto a hembras y machos capaces de detectar y pro- la emisión de feromonas varía según la especie. ducir sonido, y sordomudos. Como indicador del Las características espectrales y temporales éxito en el apareamiento se valoró el número de de las señales emitidas por los órganos produc- parejas de cada tipo que se apareaban en cada tores de sonido de Empyreuma pugione (= affinis) día de observación. han sido descritas por Coro et al. (1983) y Sander- ford et al. (1998). El papel de la emisión acústica Materiales y métodos durante el apareamiento se ha investigado tanto Se utilizaron 330 individuos de la especie Empyreuma en condiciones de laboratorio como en el campo. pugione (Noctuoidea: Erebidae, Arctiinae), 247 hem- Portilla et al. (1987) analizaron el efecto de la pér- bras y 83 machos, recolectados en los municipios dida de la audición sobre el tiempo dedicado a la Playa y Plaza de la Revolución en La Habana, en actividad sexual y la probabilidad de apareamiento, estadio adulto. En el laboratorio, los ejemplares en parejas de esta especie aisladas en recipientes se mantuvieron en condiciones de temperatura, de un litro. En estas condiciones, describieron una humedad y fotoperiodo semejantes a las de su disminución del tiempo de actividad sexual y ausen- medio natural y fueron alimentados con solución cia casi total de apareamientos cuando uno de los de sacarosa al 30 % ad libitum. Los experimentos dos miembros de la pareja era sordo. Tal evidencia se llevaron a cabo entre el 12 y el 22 de diciembre de de la participación del sonido en la comunicación 2008, en el periodo de 5:30 a.m. a 8:00 a.m., que entre los sexos fue demostrada por Sanderford y es el horario del día en que esta especie se aparea Coro (1998) al registrar señales acústicas durante (Otazo et al., 1984). el cortejo de esta especie en condiciones naturales. Para comprobar la emisión de sonido durante el Estos últimos autores refieren que el macho emite apareamiento y el papel de las emisiones acústicas sonido cuando se acerca a una hembra que libera en el éxito de esta actividad, se diseñó un experi- feromona y mientras intenta copular con ella. La mento utilizando polillas intactas y sordomudas. hembra puede o no emitir sonido durante la fase La condición de sordera se logró destruyendo la táctil del cortejo. Cuando lo hace, comienza después membrana timpánica de ambos órganos auditivos de la señal del macho y se mantiene entre uno y dos con un alfiler entomológico, bajo un estereoscopio segundos después que esta cesa. ZEISS modelo KL1500 (Nakano et al., 2006, 2009a, Los resultados obtenidos en otras especies de 2010a). De forma similar, la posibilidad de emitir polillas (Conner, 1987; Sanderford y Conner, 1995; sonido se evitó rasgando la banda estriada de los Nakano et al., 2006, 2009a, 2010a, 2010b; Taka- timbales a lo largo de toda su longitud (Nakano et nashi et al., 2010) indican que la comunicación al., 2010b). Con esta manipulación, la deformación

Revista cubana de ciencias biológicas rnps: 2362 • issN: 2307-695x • vol. 2 • n.o 1 • enero-abril • 2013 • pp. 32-37 ¿Es imprescindible la comunicación acústica eN la conducta de apareamiento DE eMPYREUMA PUGIONE (EREBIDAE: ARCTIINAE)? 34 Yohami Fernández • Martha Pérez • Emanuel C. Mora mecánica del episternito, que se produce al pre- individuos incapaces de establecer comunicación sionar el tórax entre los dedos índice y pulgar por acústica se comparó con la distribución de pro- la zona de inserción de las alas (Coro et al., 1983), babilidades obtenida para los individuos intactos. no originaba pulsos acústicos. Lo anterior se Se tomó como criterio de diferencia significativa comprobó con un micrófono ultrasónico colocado p < 0,05, lo cual equivale a que las probabilidades cerca de la preparación. de apareamiento fueran diferentes en más de un Una vez manipulados, los animales se separa- 95 % de las veces analizadas. ron en tres contenedores cilíndricos de malla, de 32 x 31 cm y aproximadamente 25 L de capacidad. Resultados En cada contenedor se colocaron 45 individuos Durante los once días de observación se produje- (30 hembras y 15 machos). La mayor proporción ron 34 apareamientos exitosos. De manera ge- de hembras tuvo como objetivo aumentar la neral, se aparearon tanto parejas formadas por probabilidad de que alguna de ellas emitiera individuos intactos, como parejas formadas feromonas y atrajera al macho (Nakano et al., por al menos un individuo incapaz de establecer 2009a, 2010a; Takanashi et al., 2010). El primer comunicación acústica (sordomudo). La figura 1 contenedor se conformó con individuos intactos. ilustra el número de apareamientos por día y el En el segundo se incluyeron machos intactos y total para cada tipo de pareja a lo largo de los hembras sordomudas y, en el tercero, machos once días de observación. Entre los individuos sordomudos y hembras intactas. Durante once intactos se registraron 16 apareamientos (47 % días consecutivos se controló visualmente la del total) distribuidos en siete de los once días. ocurrencia, o no, de apareamientos en todos los En las parejas formadas por machos sordo- contenedores. En días alternos se registraron las mudos y hembras intactas, se observaron 10 emisiones acústicas de los individuos manteni- cópulas (29 %) en seis de los días muestreados. dos en los contenedores segundo y tercero. Para Los machos intactos copularon con hembras el registro de las emisiones acústicas se utilizó sordomudas solamente en cinco días, y en tres un detector de murciélagos (modelo U30, Ultra de ellos lo hizo solo una pareja, para un total de Sound Advice, Londres, Gran Bretaña) sensible 8 apareamientos (24 %). a una gama espectral entre 15-120 kHz (± 3 dB). Al analizar estadísticamente estos resultados, La salida de alta frecuencia del detector se a través de las simulaciones de Monte Carlo, se acopló a una computadora portátil (Celeron encontró que la frecuencia con que se aparearon Mobile, 1 500 MHz) a través de una tarjeta aná- las hembras sordomudas con los machos intac- logo/digital PCM-DAS 16S/330. La presencia de tos resultó diferente del valor de frecuencia de sonido se controló acústicamente sintonizando apareamiento calculado a partir del modelo nulo, la salida audible del sistema heterodino del en 89 % de los mil remuestreos. A su vez, la fre- micrófono a 35 kHz. cuencia de apareamiento de las parejas formadas Con el objetivo de analizar estadísticamente por machos sordomudos y hembras intactas fue el efecto de la comunicación acústica sobre el diferente de la calculada para el modelo nulo en éxito del apareamiento, se creó un modelo nulo a 81 % de los remuestreos. Ambos valores resultan partir del número de apareamientos observados inferiores al 95 % establecido como criterio de entre los individuos intactos durante los días de diferencia significativa. muestreo. Para ello se volvieron a muestrear los El registro de la producción de sonido durante datos mil veces, utilizando el método de simulacio- el apareamiento realizado en días alternos en nes de Montecarlo con la herramienta Pop Tools los recipientes segundo y tercero mostró que (Microsoft Excel). Con las matrices derivadas de en estas parejas, en las cuales uno de los sexos era cada remuestreo se obtuvo la distribución de las sordomudo, el individuo normal emitió sonido. En la probabilidades de ocurrencia de apareamientos mayoría de los casos, las emisiones se produjeron exitosos entre individuos intactos. La probabilidad durante las interacciones físicas entre ambos indi- de ocurrencia de apareamiento observada entre viduos antes de la cópula y durante los intentos de

5 18

16 Sumatoria 4 14

Total de apareamientos 12 3 10

8 2 6

1 4 2

0 0 1234567891011 Días LEYENDA Individuos intactos Sordomudos Sordomudas Intactas Intactos

Figura 1. Número de apareamientos por día entre parejas formadas por individuos intactos y parejas en las cuales a uno de los dos sexos se le destruyeron los órganos timpánicos y el timbal (sordomudo). En el extremo derecho, se representa la sumatoria del número de apareamientos observados en todos los días de muestreo, para cada tipo de pareja. copular, dentro de los que se incluyen trece intentos domudo. Tales resultados difieren de lo descrito fallidos. por Sanderford y Conner (1995) en Syntomeida epilais, una especie cercana filogenéticamente a Discusión E. pugione, en la cual los machos prácticamente Como muestra la figura 1, el comportamiento no se aparean con las hembras mudas. También de los apareamientos por día resultó bastante son diferentes de los resultados reportados en la irregular. En el octavo día no se detectó ningún propia E. pugione por Portilla et al. (1987). Estos apareamiento y en los días primero, quinto y noveno, autores encontraron que el tiempo de actividad las parejas formadas por individuos intactos no se sexual disminuía considerablemente en parejas aparearon. Estos datos sugieren que diversos fac- en las cuales uno de los dos miembros era sordo tores pueden estar incidiendo en la probabilidad y que las parejas formadas por machos intactos y de aparearse exitosamente, tales como la edad de hembras sordas nunca se aparearon. Las diferen- los individuos y la temperatura ambiental (Otazo cias entre ambos estudios con una misma especie et al., 1984), variables que no fueron controladas pueden deberse a aspectos metodológicos de los en nuestro experimento. diseños experimentales. En primer lugar, Portilla et El análisis estadístico mostró que, aunque al. (1987) analizaron el tiempo de actividad sexual existe una tendencia a que los individuos sin y no el número de parejas apareadas. Además, comunicación acústica se apareen menos que aplicaron parafina sobre la membrana timpánica los intactos, en ninguna de las dos posibilidades para ensordecer a los animales, la cual pudo ha- la disminución fue significativa. Este resultado ber tenido un efecto inhibidor sobre la actividad puede estar influenciado por la variabilidad en el sexual, que no fue descartado mediante animales número de parejas que se aparearon cada día. sham. También hubo diferencias en el tamaño A pesar de las irregularidades encontradas, en de los contenedores y el número de individuos la mayoría de los días hubo apareamiento entre por contenedor. Portilla et al. (1987) aislaron las parejas en las cuales uno de los miembros era sor- parejas en recipientes independientes, de 1 L, con

Revista cubana de ciencias biológicas rnps: 2362 • issN: 2307-695x • vol. 2 • n.o 1 • enero-abril • 2013 • pp. 32-37 ¿Es imprescindible la comunicación acústica eN la conducta de apareamiento DE eMPYREUMA PUGIONE (EREBIDAE: ARCTIINAE)? 36 Yohami Fernández • Martha Pérez • Emanuel C. Mora lo cual se eliminó el efecto de grupo. En nuestro individuos de sexos opuestos encuentra apoyo diseño, se incluyeron 45 individuos en un mismo en la observación de un macho de E. pugione que recipiente de mayor tamaño (≈ 25 L), siempre con intentaba copular con una hembra silente de Syn- mayor proporción de hembras, lo cual se asemeja tomeida epilais. Estos autores argumentan que la a los protocolos experimentales usados por otros semejanza en la estructura química de las feromo- autores (Nakano et al., 2009a, 2010a; Takanashi nas emitidas por ambas especies pudo haber sido et al., 2010). Con un mayor número de individuos la causa de dicho comportamiento. Teniendo en por recipiente, las probabilidades de interacción y cuenta que este sistema de comunicación química de selección de una pareja para llevar a cabo la no fue manipulado en nuestros experimentos, cópula pueden haber sido favorecidas. podría suponerse que haya sido suficiente para Nuestros resultados apoyan el planteamiento de lograr éxito en el apareamiento. que en E. pugione ambos sexos emiten sonido (Coro El hallazgo del presente trabajo respecto a que et al., 1983; Sanderford et al., 1998) y coinciden, en las hembras normales emiten sonido mientras se general, con la descripción de la emisión de sonido aparean con un macho sordomudo permite sugerir durante la conducta de apareamiento. Difieren, sin que la producción de sonido puede ser estimulada embargo, en que la emisión de las hembras no es por otra vía, como la táctil o la visual. La posible siempre en respuesta a la señal acústica del ma- participación de estas otras señales podría expli- cho, ya que las hembras intactas que se aparearon car por qué en C. tenera (Conner, 1987) más del con machos sordomudos emitieron sonido. 50 % de los machos privados de comunicación quí- El hecho de que E. pugione emita sonido du- mica y acústica tuvo éxito reproductivo. Trabajos rante la conducta de cortejo, sin que sea impres- futuros donde se manipulen estos otros sistemas cindible para un apareamiento exitoso, coincide de comunicación podrían ayudar a comprender con lo descrito en otras especies. En el crámbido mejor la compleja conducta de apareamiento Ostrinia furnacalis, el 59 % de las hembras sordas de las polillas y la participación de los sistemas aceptó al macho y el 63 % de los machos sordos sensoriales en la comunicación. fue eventualmente aceptado por la hembra después de varios intentos (Nakano et al., 2006, 2010a). En el noctuido Spodoptera litura, el 52 % Literatura citada de las hembras sordas aceptó al macho y, aunque Conner, W.E. (1987): «Ultrasound : its role in the courts- las intactas prefirieron copular con machos hip of the arctiid moth, Cycnia tenera», Experientia, que producían ultrasonido, el 41 % de los casos vol. 43, pp. 1029-1031. aceptó a machos mudos para aparearse (Nakano Conner, W.E. (1999): «“Un chant d’appel amoureux”: et al., 2009a, 2010b). Es de suponer, entonces, Acoustic communication in moths», Journal of Ex- que en estos casos la comunicación mediante perimental Biology, vol. 202, pp. 1711-1723. las feromonas sea suficiente para el encuentro Coro, F.; M. Pérez y J.R. López (1983): «Emisión de de la pareja. En Cycnia tenera se encontró que ni señales acústicas en Empyreuma pugione (Lepi- los machos sordomudos, ni aquellos privados de doptera, Ctenuchidae)», Ciencias Biológicas, vol. 10, comunicación química a través de las feromonas, pp. 5-18. presentaron –con respecto a los intactos– des- Nakano, R.; Y. Ishikawa, S. Tatsuki, A. Surlykke et al. ventaja en la probabilidad de aparearse. El éxito (2006): «Ultrasonic courtship song in the Asian en el apareamiento disminuyó solamente cuando corn borer moth, Ostrinia furnacalis», Naturwissen- se eliminaron de forma simultánea ambos tipos schaften, vol. 93, pp. 292-296. de comunicación (Conner, 1987). Pero aun en Nakano, R.; N. Skals, T. Takanashi, A. Surlykke et estas condiciones el 57 % de los machos tuvo al. (2008): «Moths produce extremely quiet ul- éxito reproductivo. trasonic courtship songs by rubbing specialized La hipótesis planteada por Sanderford y scales», Proceedings of the National Academy of Conner (1995) acerca de que la comunicación quí- Sciences of the United States of America, vol. 105, mica puede ser suficiente para la atracción entre pp. 11812-11817.

Nakano, R.; T. Takanashi, T. Fujii, N. Skals et al . (2009a): Sanderford, M.V. y W.E. Conner (1995): «Acoustic «Moths are not silent, but whisper ultrasonic court- courtship communication in Syntomeida epilais Wlk. ship songs», Journal of Experimental Biology, vol. 212, (Lepidoptera: Arctiidae: Ctenuchinae)», Journal of pp. 4072-4078. Insect Behavior, vol. 8, n.o 1, pp. 19-31. Nakano, R.; Y. Ishikawa, S. Tatsuki, N. Skals et al. Sanderford, M.V.; F. Coro y W.E. Conner (1998): (2009b): «Private ultrasonic whispering in moths», «Courtship behavior in Empyreuma affinis roths Communicative and Integrative Biology, vol. 2, n.o 2, (Lepidoptera, Arctiidae, Ctenuchinae): Acoustic pp. 123-126. signals and tympanic organ response», Naturwis- Nakano, R.; T. Takanashi, N. Skals, A. Surlykke et senschaften, vol. 85, pp. 82-87. al. (2010a): «Ultrasonic courtship songs of male Snedden, W.A.; C.R. Tosh y M.G. Ritchie (1994): «The ul- Asian corn borer moths assist copulation attempts trasonic mating signal of the male lesser wax moth», by making the females motionless», Physiological Physiological Entomology, vol. 19, pp. 367-372. Entomology, vol. 35, pp. 76-81. Spangler, H.G. (1985): «Sound production and com- Nakano, R.; T. Takanashi, N. Skals, A. Surlykke munication in the greater wax moth (Lepidoptera: et al. (2010b): «To females of a noctuid moth, Pyralidae)», Annals of Entomological Society of male courtship songs are nothing more than bat America, vol. 78, pp. 54-61. echolocation calls», Biology Letters, vol. 6, n.o 5, Spangler, H.G.; M.D. Greenfield y A. Takessian pp. 582-584. (1984): «Ultrasonic mate calling in the lesser Otazo, A.; N. Portilla, F. Coro y P. Barro (1984): wax moth», Physiological Entomology, vol. 9, «Biología y conducta de Empyreuma pugione (Lepi- pp. 87-95. doptera: Ctenuchidae)», Ciencias Biológicas, vol. 11, Takanashi, T.; R. Nakano, A. Surlykke, H. Tat- pp. 37-48. suta et al. (2010): «Variation in courtship ultra- Portilla, N.; F. Coro, A. Otazo, M. Pérez et al. (1987): sound of three Ostrinia moths with different «Mating behavior and auditory information flow sex pheromones», [14/03/12]. ...

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