Sound communication and effect of artificial rearing in the behavior of Bactrocera oleae

Abstract

Sexually mature male olive fruit flies produce a characteristic type of sound by rapidly vibrating their wings at dusk, at a time that is dedicated to courtship activities. Spectral analysis of this sound showed that its fundamental frequency varies between 300-390 Hz while the fundamental frequency of flight sounds varies from 170-190 Hz. Typically, sounds produced by the male wing vibration are short intermittent pulses, but we were able to record a sound of particularly long duration (>2 minutes) that contained harmonic frequencies up to 10kHz. The sounds produced are different when another male or female fly is present in the proximity. The fundamental frequency increases when virgin and sexually mature male flies are placed together in small cages, compared to male flies in solitary conditions or male flies near a virgin female of the same age. Additionally, the wing vibration behavior by males is more frequent when they are placed with another male fly than when they are placed together with a female. Aggression behaviors like fighting were also exhibited in alteration with wing vibration in male only groups. Airborne stimuli of broadcasted male sounds did not attract olive flies of either sex. A substrate-vibration means of communication is probable in the species, as it has been demonstrated in drosophila flies. At the second part of the thesis, we tracked the locomotor activity of olive fruit flies throughout day and night periods in minute detail. The equipment used was Locomotor Activity Monitor (by Trikinetics), a system based in infrared beams to track the movement of test organisms. Olive fruit flies of a wild population (reared in olive fruits) and of an artificially reared population (reared in artificial diet) were used. Virgin wild males have higher locomotor activity levels than the females, but these levels drop after mating. Artificially reared flies have lower activity levels than wild ones. Wild flies have mostly diurnal activity, with short periods of rest during the day, while at night their activity levels drop to almost zero with long continuous periods of rest. To the contrary, flies reared in artificial diet, have fragmented night sleep, with episodes of rest during the scotophase lasting much less than the wild flies. The third part of the research assessed the mating competitiveness between wild and artificially reared males. Although artificially reared male flies have different diurnal and nocturnal activity patterns than the wild ones, their mating competitiveness did not differ. The size of spermathecae was found to be statistically smaller in wild females that mated with artificially reared males compared to ones that mated with wild males. These results are important for the improvement of processes in laboratory rearing of insects on artificial diet, because their quality is crucial for the implementation of genetic control methods of pest populations.

Τα σεξουαλικά ώριμα αρσενικά άτομα του δάκου της ελιάς παράγουν έναν χαρακτηριστικό ήχο με ταχεία δόνηση των πτερύγων τους κατά το σούρουπο, χρονική περίοδο της ημέρας που είναι αφιερωμένη σε προσυζευκτικές δραστηριότητες του εντόμου. Η φασματική ανάλυση αυτού του ήχου έδειξε ότι η θεμελιώδης συχνότητά του κυμαίνεται μεταξύ 300-390 Hz, ενώ η θεμελιώδης συχνότητα του ήχου πτήσης του εντόμου βρίσκεται μεταξύ 170-190 Hz. Οι ήχοι που παράγονται από την ταλάντωση των πτερύγων των αρσενικών έχουν την μορφή διακοπτόμενων παλμών, αλλά πετύχαμε να ηχογραφήσουμε έναν ήχο ιδιαίτερα μεγάλης χρονικής διάρκειας (> 2 λεπτά) με αρμονικές συχνότητες που έφταναν στα 10kHz. Οι ήχοι της ταλάντωσης των πτερύγων αρσενικών διαφέρουν ανάλογα με την ύπαρξη άλλου αρσενικού ή θηλυκού ατόμου στο γειτονικό περιβάλλον του εντόμου. Η θεμελιώδης συχνότητα αυξάνεται όταν παρθένα και σεξουαλικά ώριμα αρσενικά άτομα τοποθετούνται μαζί σε μικρούς κλωβούς σε σχέση με αρσενικά άτομα που βρίσκονται είτε απομονωμένα είτε με ένα παρθένο θηλυκό άτομο. Επιπλέον, η συμπεριφορά ταλάντωσης των πτερύγων παρατηρείται συχνότερα σε ομάδες μόνο αρσενικών ατόμων. Επιθετικές συμπεριφορές παρατηρούνται σε εναλλαγή με τη συμπεριφορά ταλάντωσης των πτερύγων σε ομάδες αρσενικών ατόμων. Οι αναπαραγόμενοι ήχοι από μεγάφωνο δεν κατόρθωσαν να προκαλέσουν την προσέλκυση και στάθμευση αρσενικών ή θηλυκών ατόμων δάκου κοντά στην πηγή του ήχου. Ωστόσο, είναι πιθανό να υπάρχει επικοινωνία μέσω δονήσεων της στερεής επιφάνειας του υποστρώματος πάνω στο οποίο βρίσκονται τα άτομα του δάκου. Στο δεύτερο μέρος της διατριβής καταγράψαμε την κινητική δραστηριότητα του δάκου της ελιάς, χρησιμοποιώντας τον εξοπλισμό Locomotor Activity Monitor (Trikinetics). Το μοτίβο κινητικότητας και ηρεμίας των εντόμων αποτυπώθηκε για όλο το 24ωρο με ακρίβεια 1 λεπτού. Χρησιμοποιήθηκαν έντομα δάκου προερχόμενα από άγριο πληθυσμό (εκτρεφόμενα σε ελαιόκαρπο) και εργαστηριακά έντομα τεχνητής εκτροφής (εκτρεφόμενα στα ανήλικα στάδια σε τεχνητή τροφή). Τα παρθένα άτομα άγριου πληθυσμού είχαν υψηλότερα επίπεδα κινητικής δραστηριότητας σε σχέση με τα θηλυκά, αλλά αυτά τα επίπεδα μειώνονται στα συζευγμένα άτομα. Οι δάκοι τεχνητής εκτροφής έχουν χαμηλότερα επίπεδα κινητικής δραστηριότητας σε σχέση με τα άτομα άγριου πληθυσμού. Τα άτομα άγριου πληθυσμού είναι δραστήρια κυρίως την ημέρα, παρουσιάζοντας σύντομα διαστήματα ηρεμίας, ενώ τη νύχτα η δραστηριότητά τους είναι σχεδόν μηδενική και έχουν μεγάλης χρονικής διάρκειας διαστήματα ηρεμίας. Αντίθετα, τα άτομα τεχνητής εκτροφής έχουν διακοπτόμενα διαστήματα ηρεμίας τη νύχτα, μικρότερης μέσης διάρκειας σε σχέση με αυτά των άγριων ατόμων. Το τρίτο μέρος της διατριβής μελέτησε τη συζευκτική ανταγωνιστικότητα αρσενικών ατόμων άγριου πληθυσμού και τεχνητής εκτροφής. Και οι δύο κατηγορίες αρσενικών κατόρθωσαν να συζευχθούν σε παρόμοια ποσοστά με θηλυκά άτομα άγριου πληθυσμού. Ωστόσο, το μέγεθος των σπερμαθηκών θηλυκών που συζεύχθηκαν με άγριο αρσενικό άτομο ήταν μεγαλύτερο σε σχέση με αυτών που συζεύχθηκαν με αρσενικό τεχνητής εκτροφής. Τα αποτελέσματα αυτά είναι σημαντικά για τη βελτίωση των μεθόδων εργαστηριακής εκτροφής εντόμων σε τεχνητή τροφή, επειδή η ποιότητά τους είναι καθοριστική στην εφαρμογή γενετικών μεθόδων αντιμετώπισης εντομολογικών εχθρών.