Tests for attraction to prey and predator avoidance by chemical cues in spiders of the beech forest floor

Spiders leave draglines, faeces and other secretions behind when traveling through their microhabitat. The presence of these secretions may unintentionally inform other animals, prey as well as predators, about a recent and possible current predation risk or food availability. For a wolf spider, other spiders including smaller conspecifics, form a substantial part of their prey, and larger wolf spiders, again including conspecifics, are potential predators. We tested two hypotheses: that large wolf spiders may locate patches of potential spider prey through the presence of silk threads and/or other secretions; and that prey spiders may use secretions from large wolf spiders to avoid patches with high predation risk. We used large (subadult or adult) Pardosa saltans to provide predator cues and mixed dwarf spiders or small (juvenile) P. saltans to provide prey cues. Subadult wolf spiders were significantly attracted to litter contaminated by dwarf spiders or small conspecifics after 6 hours but no longer after 24 hours. In contrast, neither dwarf spiders nor small P. saltans showed significant avoidance of substrate contaminated by adult P. saltans. However, small P. saltans showed different activity patterns on the two substrates. The results indicate that wolf spiders are able to increase the efficiency of foraging by searching preferentially in patches with the presence of intraguild prey. The lack of a clear patch selection response of the prey in spite of a modified activity pattern may possibly be associated with the vertical stratification of the beech litter habitat: the reduced volume of spaces in the deeper layers could make downward rather than horizontal movement a fast and safe tactic against a large predator that cannot enter these spaces

Das Gelbe vom Ei

Elterntiere können die Qualität ihrer Nachkommen einerseits auf indirektem Weg über die Gene, andererseits auf direktem Weg, wie zum Beispiel über maternale Effekte beeinflussen. Maternale Effekte, bei denen aufgrund von genetischen oder umweltbedingten Unterschieden in der maternalen Generation phänotypische Unterschiede in der Nachkommengeneration entstehen, spielen besonders in frühen Lebensstadien häufig eine wichtige Rolle und wurden im Speziellen in eierlegenden Spezies untersucht, wo die Mütter ihren Nachkommen im Ei verpackt alle lebenswichtigen Stoffe mitgeben. Carotenoide sind einer jener Inhalte, die häufig in Eiern sowohl bei Vögeln als auch bei Fischen gefunden werden. Es wird weitläufig angenommen dass Carotenoide eine Reihe von positiven Eigenschaften besitzen, zum Beispiel die Wirkung als Antioxidantien oder in der Immuno-Regulation und Immuno–Stimulation. Carotenoide spielen im Tierreich aber noch eine andere tragende Rolle, indem sie bei vielen Arten für die Ausprägung von gelber bis roter (Signal)färbung verantwortlich sind, so auch für die typische rote Färbung des männlichen dreistacheligen Stichlings Gasterosteus aculeatus während der Brutsaison. Die Intensität der Färbung spiegelt die Qualität der Stichlingsmännchen wieder und ist somit ein so genanntes ehrliches Signal. Männchen vererben die Intensität ihrer Rotfärbung an ihre Söhne. Bei vielen Fischarten ist aufgrund chemischer Analysen bekannt, dass ihre Eier Carotenoide enthalten. Ein möglicher Zusammenhang zwischen Intensität von beobachteter Eifärbung und Carotenoidgehalt in Fischeiern wurde allerdings bisher wenig untersucht. Jedoch gerade bei Fischen mit ihrer transparenten Eihülle, die Färbung und somit möglicherweise Carotenoidgehalt sichtbar macht, könnte die Färbung der Eier eine tragende Rolle für parentales Investment spielen. Dies wäre dann der Fall, wenn unterschiedlicher Carotenoidgehalt auf unterschiedliche Ei- und somit Nachkommenqualität hinweist. In meiner Studie wurde untersucht, ob sich bei Stichlingen die Zufütterung von unterschiedlichen Carotenoid-Mengen in der maternalen Generation auf das Investment von Carotenoiden in die Eier – gemessen anhand der Eifärbung – auswirkt. Zweitens wurde getestet, ob (wenn vorhanden) das unterschiedliche Carotenoid-Investment in die Eier Auswirkungen auf die Fitness der Nachkommen hat. Drittens wurde untersucht ob Stichlingsmännchen, die wie erwähnt ihre Fähigkeit Carotenoide in Ornamente zu investieren an ihre Söhne weitergeben, dies auch an ihre Töchter vererben (was sich in dem Investment von Carotenoiden in die Eier niederschlagen könnte), oder ob je nach Geschlecht antagonistisch wirkende Gene vorhanden sind, sodass Söhne eines attraktiven Vaters zwar profitieren, Töchter aber einen Nachteil haben. Um die ersten beiden Fragen zu klären wurden drei unterschiedliche Diätgruppen etabliert, in denen Stichlingsweibchen mit Futter das entweder gar keine, eine niedrige (40mg/kg Futter) oder eine hohe (200mg/kg Futter) Menge an Carotenoiden enthielt gefüttert wurden. In Folge wurde die Eifärbung in den unterschiedlichen Diätgruppen gemessen, und die Nachkommen der jeweiligen Weibchen zur einen Hälfte in einer sterilen und zur anderen Hälfte in einer naturnahen Umwelt (Leitungswasser versus Teichwasser) aufgezogen. Die Schlupfrate, Überlebensrate und Wachstumsrate der Nachkommen wurden als Fitnessindikatoren dokumentiert. Um die dritte Frage bezüglich der möglicherweise antagonistisch wirkenden Gene zu beantworten, wurden Fischfamilien über drei Generationen hinweg untersucht und die Intensität der Brutfärbung der Männchen in Zusammenhang mit der Eifärbung ihrer Töchter gestellt. Die Menge an Carotenoiden in der Diät der Mütter wirkte sich auf die Eifärbung aus, wobei die Diät ohne und mit wenigen Carotenoiden ähnliche Ergebnisse brachte, während die Intensität der Gelbfärbung der Eier von Weibchen die viele Carotenoide in ihrer Diät erhielten deutlich höher war. Bezüglich der getesteten Fitnessparamter der Nachkommen ergab sich, dass die Umwelt in der die Jungfische aufwuchsen einen maßgeblichen Einfluss auf die Effekte von Carotenoiden hatte. Die Schlupfrate der Fische in Leitungswassser war unabhängig vom Carotenoidgehalt in der Diät der Mutter, wohingegen in Teichwasser zunehmender Carotenoidgehalt der maternalen Diät zu einer reduzierten Schlupfrate führte. Im Teichwasser groß gezogene Fische wiesen außerdem unterschiedliche Wachstumskurven auf: Nachkommen der Mütter mit hoher Carotenoiddiät wuchsen in den ersten Lebenswochen langsamer als die Nachkommen der Mütter die weniger Carotenoide erhalten hatten, konnten diesen Rückstand allerdings später durch schnelleres Wachstum wieder aufholen. Im Leitungswasser hingegen ergab sich kein Effekt von Carotenoidgehalt in der Diät der Mutter auf die Wachstumskurven der Nachkommen. Die Intensität der Paarungsfärbung eines Männchens hatte weder einen positiven noch einen negativen Einfluss auf das Carotenoidinvestment der Tochter in ihre Eier. Meine Arbeit zeigt, dass die Gelbfärbung der Eier tatsächlich vom Carotenoidgehalt der Diät der Mutter abhängt und mit zunehmender Intensität einen negativen Einfluss auf die gemessenen Fitnessparameter von Nachkommen hat, die unter naturnahen Bedingungen aufwachsen. Das Auftreten von antagonistisch wirkenden Genen wurde nicht gefunden. Hervorzuheben ist besonders das Ergebnis, dass Carotenoide auch innerhalb der Dosierungen in der sie in der Natur vorkommen negative Effekte haben können, was im Gegensatz zu bisher durchgeführten Arbeiten über die Auswirkungen von Carotenoiden steht, die zum Großteil über positive oder ein Fehlen von Effekten berichten. Zudem wurde festgestellt, dass sterile Laborbedingungen offensichtlich nicht immer ausreichend sind um diverse mögliche Auswirkungen von Carotenoiden in lebenden Organismen detektieren zu können. Vor diesem Hintergrund muss vor allem jene früheren Studien, die unter Laborbedingungen durchgeführt wurden und keine oder positive Effekte von Carotenoiden festgestellt haben, neu bewertet werden

Side preference difference (SPD) of females from different housing treatments regardless of paternal exposure.

Female responses over (A) the first min and (B) the entire five min playback. Error bars show mean ± SE. Asterisks show significant differences. Group sizes; SH (n = 26), IH (n = 22).</p

Side preference difference (SPD) of females from different paternal exposures regardless of housing treatment.

Female responses over (A) the first min and (B) the entire five min playback. Error bars show mean ± SE. Asterisks show significant differences. Group sizes: + PE (n = 26),–PE (n = 22).</p

Data file: USV preferences raw data- one min analysis.

Data file: USV preferences raw data- one min analysis.</p

Y-maze apparatus for testing female preferences of playbacks of male USVs versus control.

The maze was subdivided into the following sections: (A) a neutral arm, (B and D) two stimulus arms, and each of which is connected to (C and E) a circular arena. Acoustic stimuli, either USVs or control (background noise) were broadcast into the arenas as well as the stimulus arms. For analyses, each stimulus arm and the connected circular arena were combined and defined as one ’stimulus chamber’ (i.e., B and C versus D and E).</p

Data file: USV preferences raw data- habituation.

Male house mice (Mus musculus) produce complex ultrasonic vocalizations (USVs), especially during courtship and mating. Playback experiments suggest that female attraction towards recordings of male USVs depends on their social experience, paternal exposure, and estrous stage. We conducted a playback experiment with wild-derived female house mice (M. musculus musculus) and compared their attraction to male USVs versus the same recording without USVs (background noise). We tested whether female attraction to USVs is influenced by the following factors: (1) social housing (two versus one female per cage); (2) neonatal paternal exposure (rearing females with versus without father); and (3) estrous stage. We found that females showed a significant attraction to male USVs but only when they were housed socially with another female. Individually housed females showed the opposite response. We found no evidence that pre-weaning exposure to a father influenced females’ preferences, whereas estrous stage influenced females’ attraction to male USVs: females not in estrus showed preferences towards male USVs, whereas estrous females did not. Finally, we found that individually housed females were more likely to be in sexually receptive estrous stages than those housed socially, and that attraction to male USVs was most pronounced amongst non-receptive females that were socially housed. Our findings indicate that the attraction of female mice to male USVs depends upon their social experience and estrous stage, though not paternal exposure. They contribute to the growing number of studies showing that social housing and estrous stage can influence the behavior of house mice and we show how such unreported variables can contribute to the replication crisis.</div

Females’ preferences for male USVs over one min intervals.

Results of females socially housed and reared (A) with father (n = 13) and (B) without father (n = 13); and individually housed and reared (C) with father (n = 13) and (D) without father (n = 9). Preferences measure using USV preference ratio (UPR) and mean linear regression lines show significant differences. Data points displayed are the UPR of each female at each min block.</p