Insetos

Existem mais do que  750,000 espécies descritas de insetos.  Por isso, os insetos constituem a forma de vida terrestre dominante da Terra, seja na diversidade, números, ou biomassa. As maiorias dos insetos têm tempos de geração curtos, proporcionando um potencial reprodutivo imenso à maioria das espécies. Por exemplo, pares de mosca de fruta produzem 30 gerações por ano com um médio de  40 ovos por par. Com uma razão sexual de 1:1, reprodução sem limites e uma sobrevivência de 100% por ano resultaria numa camada de moscas de fruta de mais de 1,5 bilhões de kilometros de profundidade na Terra! Porém, a reprodução sem limites não ocorre, e todo organismo nascido não reproduz. Quando o tamanho da população aproxima a capacidade de suporte, do ambiente, a  competição para os recursos limitará a reprodução. Além disso, os predadores podem regular algumas populações de presas.

Defesas das presas

Porque a vida depende de tirar a vida de outro, quase todos os organismos da Terra são presas potenciais para pelo menos uma outra espécie. Para escapar da pressão de predação, a seleção natural favorece os indivíduos que são os mais dificies encontrar, capturar, subjugar, e consumir. As adaptações contra a predação incluem a coloração, comportamento, morfologia, fenologia, e fisiologia. Entre os exemplos das defesas anti-predador dos insetos variam de espécies quase invisíveis até espécies com armamento forte para evitar a predação. Outras espécies têm espinhas e muitas têm alguma forma de defesa química, como a joainha, que deixa um líquido fedido ao serem tocados. Freqüentemente, as espécies com defesas químicas também são aposemáticas, ou seja com coloração para advertir um   predador potencial.

Interações de insetos predadores e presos

Entre os insetos, três tipos de predadores são comuns. Muitas espécies predatórias de insetos, incluindo  formigas, agarram e  matam as presas com as mandíbulas. Um segundo grupo de insetos, incluindo os louva-deuses e baratas da água usam suas pernas frontais grandes  (pernas raptoriais) para agarrar e subjugar as presas. Uma terceira forma de captura de  presas usado mais por predadores aéreos consiste de agarrar as presas com todas as pernas em vôo. Os insetos que usam esse método incluem libélulas e vespas. Todos esses tipos de insetos são generalistas, se alimentando de qualquer artrópode encontrado do tamanho apropriado.

As presas sésseis têm mecanismos para  conter a eficiência dos predadores em cada passo do processo de predação. As presas podem ser difíceis encontrar se têm formas cripticas ou polymorficas e freqüentemente se dispersam no ambiente. Algumas espécies têm mecanismos de defesa potentes e bem desenvolvidos, incluindo venenos, armamento, e espinhas. Para reduzir o reconhecimento, o mimetismo  permite imitar espécies perigosas.

Geralmente, as características venenosas associadas à coloração de advertência  protegem os insetos de predadores mamíferos e avícolas. Porém, Berenbaum e Miliczky (1984) demonstraram que a coloração de advertência e venenos protegem alguns insetos de louva-deuses. Eles alimentaram um grupo de homópteros de sementes de Asclépio, que contem altas concentrações de glicosidas cardíacas. Eles alimentaram um segundo grupo de homópteros de Asclépio com sementes de girassol. Os dois grupos de homópteros parecem ser idênticos, mas os que se alimentaram de  Asclépio são venenosos e os outros não são. Berenbaum e Miliczky depois se alimentaram os louva-deuses de presas de qualquer grupo. Quando os louva-deuses comeram as presas venenosas, eles vomitaram e rapidamente aprenderam evitar as presas venenosas. Os lava-deuses também evitaram presas que  foram alimentados de sementes de girassol ao menos que eles previamente não encontraram uma presa venenosa. Um experimento com aranhas saltadoras demonstrou que os invertebrados terrestres podem exibir o aprendizagem associativo, não somente lembrando presas com gosto ruim, mas também lembrando o ambiente onde encontraram a presa (Skow e Jakob 2006).

Os insetos predadores podem ficar doentes ao comer presas venenosas e podem aprender evitar presas que tem a mesma aparência. Mas, o que mantém os insetos como os homópteros que comem Asclépio  e lagartas da borboleta monarca que se alimentam de Asclépio de serem capazes de experimentar o crescimento populacional exponencial? Como as plantas de  Asclépio sobrevivem uma vez que os insetos se especializaram e não são afeitados pelas compostas defensivas do Asclépio? Parte da resposta é que alguns insetos predadores se adaptaram a se alimentar de presas que são venenosas. Vários estudos demonstraram os efeitos dos predadores se alimentando de presas venenosas. Por exemplo, Strohmeyer et al. (1998) encontraram que marias fedidas predatórias cresceram mais rapidamente ao comer lagartas com menores teores de glicosidas iridoidas derivadas das plantas.

Outros estudos com herbívoros demonstraram que a capacidade de vencer as defesas das plantas e depois usar essas para se proteger também tem um custo em termos de taxa de crescimento. Por exemplo, Kopf et al. (1998) encontraram ligações entre a historia evolutiva dos besouros que comem folhas e suas plantas hospedeiras. Ballabeni e Rahier (2000) e Ballabeni et al. (2001) demonstraram trocas na performance de besouros se alimentando de plantas alternativas. Os besouros que adquiriam mais químicos defensivos tinham um crescimento mais lento. Mas, os predadores freqüentemente forçam esses herbívoros a escolher plantas nutricionalmente mais pobres (Ballabeni e Rahier 2000, Ballabeni et al. 2001). Dobler (1996) demonstraram que as trocas de reprodução associada ao uso de plantas alimentares em besouros que ou põem seus ovos ou partiram proles vivos. Nesses besouros que comem folhas, a concentração e distribuição dos químicos sintetizados usados na defesa do besouro também dependem da genética do besouro e a pressão de predação enfrentadas (Pasteels et al. 1995). Trocas similares provavelmente existem para muitos tipos de insetos. Por exemplo, Smith et al. (2001) demonstraram que uma espécie de mosca (Tipula montana) seleciona plantas para maximizar o crescimento das larvas.

(Um crescimento mais lento resultante de comer presas cheias de químicos neste caso as lagartas que comem plantas com glicosidas iridoidas que são amassadas na hemolinfa) também afeita os predadores que comem essas presas. Para alguns predadores, comendo presas com muitas defesas químicas retarda o crescimento e taxa reprodutiva (Strohmeyer et al. 1998). Experimentalmente, isso acontece em joaninhas que sintetizem suas próprias compostas de defesa. Holloway et al. (1993) encontraram trocas na produção de compostas defensivas, que as joaninhas produzem. As joaninhas que produziram mais compostas defensivas cresceram mais lentamente e ficaram menores. A diferencia entre as taxas de crescimento e a defesa química tem base genética (Holloway et al. 1993). Quando os indivíduos de uma espécie variam geneticamente na forma que usam a energia por reprodução ou defesa química, as populações que enfrentam poucos predadores se adaptarão para produzir poucas defesas químicas, mas altas taxas de crescimento e reprodução. As populações que tem exposição freqüente aos predadores terão níveis mais altos de defesa química.

Predação

A predação envolve quatro passos: procura, reconhecimento, captura, e manuseio. A possibilidade da co-evolução de predadores e  presas opera a cada um desses passos. Os predadores procuram no ambiente presas aceitáveis. As adaptações dos predadores para melhorar o sucesso de forrageio incluem melhor acuidade visual, desenvolvimento de uma imagem de procura, e a restrição de procuras a habitats ricos em presas. Os predadores aprendem rapidamente os tipos de presas e se adaptam para reconhecer presas e evitar as espécies não comestíveis. Os  predadores precisam capturar presas. As adaptações para melhorar a eficiência de captura incluem melhores destrezas motrizes e modificações dos apêndices. Finalmente, os predadores precisam manusear as  presas pela subjugação eficiente e a destoxificação de compostas defensivas. As adaptações que promovem a eficiência do manuseio incluem apêndices de forrageio melhorados para reduzir a probabilidade de dano e a especialização fisiológica para comer presas venenosas (Krebs e Davies, 1993).  O predador rapidamente aprende reconhecer espécies venenosas ou não palatáveis por meio da lembrança das reações adversas das  tentativas anteriores de predação (Brower 1988).

Interações de predador e presa

Mas para a espécie com coloração de advertência e para o predador potencial, o reconhecimento de presas potencialmente perigosas não é inato. Os predadores precisam aprender associar o gosto ruim ou doença com a alimentação de uma espécie que tem características para lembrar. Ecologicamente, as interações entre predadores e presas são complexas e mudam no tempo evolutivo porque os predadores e presas se adaptam ao ambiente e a outra parte. As espécies de presa podem variar na sua capacidade de criar e expressar as defesas químicas e dos custos associados com essa capacidade, freqüentemente resultam numa redução do crescimento e taxa reprodutiva mas uma vantagem de in proteção quando os predadores são abundantes. Porém, os predadores variam na sua capacidade de encontrar, capturar, subjugar e consumir as presas. Às vezes quando uma espécie de presa fica mais tóxica,  somente uma espécie predatória pode vencer suas defesas. Se uma espécie de predador se especializa de uma espécie tóxica de presa,  o predador seleciona as presas serem  mais tóxicas, o que seleciona o predador de ser mais capaz de vencer as presas mais tóxicas. Essa seleção que vai e vem pode resultar numa ligação forte entre as espécies de predador e presa. Quando existe uma associação forte das pressões mutuais de seleção atuando sobre duas ou mais espécies, esse fenômeno é chamado "co-evolução."

Predação e a estrutura de comunidades

Nesta prática, você aprenderá algo das relações predador presa e seu impacto sobre comunidades ecológicas. A competição e a predação já foram testadas repetidamente para determinar suas influencias sobre a comunidade. Os papeis da  competição e da predação na estruturação de comunidades são muito variáveis (Sih et al. 1985, Chase et al. 2002). Os predadores podem ter papeis múltiplos numa comunidade. Os predadores podem limitar a distribuição das presas ou reduzir a abundância das presas, o que pode resultar em maior diversidade de espécies (Levin 1970). A predação pode alterar a estrutura de uma comunidade pela sua influencia sobre a abundância de espécies em muitos níveis tróficos diferentes. Por exemplo, na ausência de predadores, os herbívoros podem se alimentar e aumentar seus números, o que resulta no declínio de material vegetal disponível. Mas, quando existem predadores no ambiente, o número de herbívoros diminua e por isso a quantidade de material vegetal aumenta. Esses fenômenos se expressam como o modelo de cascada de interações tróficas (Carpenter et al. 1985). Também, a predação é uma força seletiva significativa resultando em alguns casos na co-evolução de predador e presa (Krebs e Davies 1993).

Referencias

• Ballabeni, P., and M. Rahier. 2000. A quantitative genetic analysis of leaf beetle larval performance on two natural hosts: including a mixed diet. Journal of Evolutionary Biology 13:98-106.
• Ballabeni P, M. Wlodarczyk, and M. Rahier. 2001. Does enemy-free space for eggs contribute to a leaf beetle's oviposition preference for nutritionally inferior host plant? Functional Ecology 15:318–324.
• Berenbaum, M. R., and E. Muliczky. 1984. Mantids and asclepia bugs: efficacy of aposematic coloration against invertebrate predadores. American Midland Naturalist 111:64-68.
• Birch, L. C. 1957. The meanings of competição. American Naturalist 91:5-18.
• Brower, L. P. 1988. Avian predação on the monarch butterfly and its implications for mimicry theory. American Naturalist 131, (suppl.) S4-S6.
• Carpenter, S. R., J. F. Kitchell, and J. R. Hodgson. 1985. Cascading trophic interactions and lake productivity. BioScience 35:634-639.
• Chase, J. M., P. A. Abrams, J. P. Grover, S. Diehl, P. Chesson, R. D. Holt, S. A. Richards, R. M. Nisbet, and T. J. Case. 2002. The interaction between predação and competição: a review and synthesis. Ecology Letters 5:302-315.
• Dobler, S., J. M. Pastreels, and M. Rowell-Rahier. 1996. Host-Plant Switches and the Evolution of chemical defense and life history in the leaf beetle genus Oreina. Evolution 50:2373-2386.
• Hoback, W. W., and L. G. Higley. 2000. Insect predação, presas defense, and comunidade structure. 1999 ABLE Workshop/Conference Proceedings: Tested Studies for Laboratory Teaching 21:293-304.
• Holloway, G. J., P. W. deJong, and M. Ottenheim. 1993. The genetics and cost of chemical defense in the two-spot ladybird (Adalia bipunctata L.). Evolution 47:1229-1239.
• Kopf, A., N. E. Rank, H. Roininen, R. Julkunen-Tiitto, J. M. Pasteels, and J. Tahvanainen. 1998. The evolution of host-plant use and sequestration in the leaf beetle Genus Phratora (Coleoptera: Chrysomelidae). Evolution 52:517-528.
• Krebs, J. R., and N. B. Davies. 1993. An introduction to behavioural ecology. Blackwell Scientific Publications. Oxford, England.
• Levin, S. A. 1970. comunidade equilibria and stability, and an extension of the competitive exclusion principle. American Naturalist 104:413-423.
• Pasteels J. M., S. Dobler, M. Rowell-Rahier, A. Ehmke, L. Witte, and T. Hartmann. 1995. Distribution of autogenous and host-derived chemical defenses in Oreina leaf beetles (Coleoptera, Chrysomelidae). Journal of Chemical Ecology 21:1163-1179.
• Sih, A., P. Crowley, M. McPeek, J. Ptetranka, and K. Strohmeier. 1985. predação, competição, and presas communities: A review of field experiments. Annual Review of Ecology and Systematics 16:269-311.
• Skow, C. D., and E. M. Jakob. 2006. Jumping spiders attend to context during learned avoidance of aposematic presas. Behavioral Ecology 17:34-40.
• Smith, R. M., M. R. Young, and M. Marquiss. 2001. Bryophyte use by an insect herbivore: does the crane fly Tipula montana select food to maximise growth? Ecological Entomology 26:83-90.
• Strohmeyer, H. H. O. R. A. N., N. E. Stamp, C. M. Jarzomski, and D. M. Bowers. 1998. presas species and presas diet affect growth of invertebrate predadores. Ecological Entomology 23:68-79.