Zoologie Comportamentul și determinanții țânțarilor - Dincolo de aspirație și zumzet

Numărul bolilor infecțioase transmise de țânțari este în creștere pe Pământ, însoțit de o extindere constantă a ariei lor. La baza tendinței, cercetătorii își asumă impactul schimbărilor climatice. De exemplu, boala răspândită de țânțari care se răspândesc în Europa este febra Nilului de Vest, care apare într-un număr tot mai mare de cazuri și în Ungaria. În plus față de schimbările climatice, alte efecte umane, cum ar fi schimbarea utilizării terenurilor, pot contribui la creșterea bolilor transmise de țânțari.

Pe lângă tendințele negative pentru umanitate, este de asemenea îngrijorător faptul că aceste boli sunt încă o problemă gravă de sănătate pentru populația din zonele tropicale și subtropicale. Doar malaria ucide mai mult de un milion de copii pe an, mai ales în Africa subsahariană. Este de la sine înțeles că o serie de cercetări încearcă să înțeleagă natura pericolelor reprezentate de țânțari, tendințele lor așteptate și să găsească modalități posibile de a le controla. Controlul nu este posibil fără a înțelege factorii care determină comportamentul țânțarilor, activitatea sezonieră și selecția habitatului. Funcționarea eficientă a diferitelor capcane operate în scopuri de cercetare sau pentru controlul țânțarilor presupune, de asemenea, cunoașterea efectelor fizice și chimice care atrag țânțarii. Merită să discutăm separat unele aspecte ale modelelor comportamentale ale larvelor de țânțari și ale adulților și factorii care le influențează, deoarece mecanismele neurologice moștenite diferite sunt necesare pentru supraviețuire în două faze de dezvoltare care trăiesc în medii foarte diferite și cu anatomie.

Răspunsuri comportamentale la prădători

Deranjând larvele de țânțari din Aedes și Culex care se odihnesc în apele naturale mici, putem vedea că acestea sunt deja tremurate și scufundate de umbra apei noastre. În cazul Aedes aegypti, anumite metale grele (cadmiu, crom și cupru) inhibă fototaxia negativă a larvelor. În contrast, în cazurile neperturbate, larvele (și pupele) din speciile din genul Culex și Aedes fuscus, Culiseta inornatus și Aedes curriei prezintă fototaxie pozitivă, ceea ce este de înțeles având în vedere că acestea sunt în mod normal la limita apei/atmosferei pentru a-și asigura respirația. . Sih (1986) a demonstrat că răspunsul larvelor diferitelor specii de țânțari la potențiali prădători este moștenit și specific speciei. În apele mici, larvele de țânțari sunt un aliment ușor accesibil pentru speciile de bug-uri latente (genul Notonecta). Autorul a introdus bugurile Notonecta undulata în culturile larvare Culex pipiens și Aedes aegypti (figura 1).

figura 1. Larvele de țânțari din genul Culex (mai sus) (Sursa: msmosquito.com)
și bugul de saltare Notonecta undulata (jos) (Sursa: britannica.com)

Se știe că larvele speciilor anterioare apar adesea în apele naturale în care apare și bug-ul dorsal. În schimb, larvele celei de-a doua specii de țânțari trăiesc în ape calde, adesea foarte mici, care nu sunt colonizate de bug-uri latente. Principalele observații ale lui Sih (1986) au fost după cum urmează: 1) larvele ambelor specii au răspuns la prezența prădătorului cu mai puțină mișcare și relocare, 2) larvele Culex au căzut mai puțin frecvent ca pradă prădătorilor, 3) larvele Culex în prevenirea punctul definit în primul punct. strategiile au fost prezentate într-o măsură mai mare decât larvele celorlalte specii, 4) răspunsul comportamental al larvelor Culex a fost proporțional cu numărul de prădători și 5) Larvele Culex singure au prezentat un comportament antipredictiv în probele de apă din care bug-uri și-au consumat anterior colegii. Autorul a concluzionat că atâta timp cât larvele Aedes au răspuns doar la perturbarea directă a prădătorilor (acesta poate fi un răspuns moștenit comun la mai multe specii de țânțari), larvele Culex ar putea detecta factori chimici legați de presiunea curentă de prădare. Capabili să răspundă și să răspundă cu un o strategie adecvată de evitare care explică mortalitatea mai mică a acestora într-un astfel de mediu.

Fototaxie și căutare de alimente

Este un fapt empiric faptul că, la fel ca alte insecte zburătoare, țânțarii adulți sunt atrași în mod specific de lumina albă a corpurilor de iluminat artificiale. Cu toate acestea, gradul de atracție variază de la specie la specie. Wilton (1981), eliberând populații testate de femele de Culex pipiens pipiens și Culex pipiens quinquefasciatus și capturându-le din nou cu o capcană ușoară, a constatat că prima subspecie a fost mai mult atrasă de lumina artificială și a doua mai puțin. Autorul a creat, de asemenea, hibrizi ai celor două subspecii și a constatat că rata de retenție a acestora cu capcana de lumină a arătat o valoare între cele două subspecii. În orice caz, nu poate exista nicio îndoială cu privire la eficacitatea capcanelor de lumină (Figura 2).

Figura 2. Capcană de lumină în timpul funcționării

Femelele din majoritatea speciilor de țânțari consumă sângele animalelor cu sânge cald și al oamenilor, dar există și specii care suge sângele amfibienilor (de exemplu, Culex martinii). Vizitele la găzduirea animalelor și sugerarea cu succes a sângelui au necesitat adaptări complexe și răspunsuri complexe anatomice și comportamentale de la țânțari în timpul evoluției, în controlul cărora mirosul de țânțar joacă un rol fundamental. Percepția țânțarilor nu numai că determină în mod fundamental comportamentul lor în căutarea hranei, ci este, de asemenea, un important custode al capacității lor de a găsi locuri sexuale și reproductive (Figura 3).

Figura 3. Tânțarul feminin se hrănește pe suprafața corpului uman (Sursa: thespruce.com)

Percepția concentrației de dioxid de carbon este întotdeauna centrală pentru localizarea gazdei și un semnal important pentru practic toate speciile de țânțari (după cum știți, animalele expiră dioxid de carbon; animalele cu sânge cald au mai mult decât reptile sau amfibieni datorită metabolismului lor crescut) . În plus, țânțarii detectează o serie de semnale specifice sângelui care „furnizează” specii de animale, care pot fi diferite și specifice fiecărei specii, în funcție de sursa de sânge. De exemplu, diferiți acizi grași și acid lactic, care se găsesc în cantități deosebit de mari în transpirația umană, sunt perceptibili și atrăgători pentru mulți țânțari care consumă sânge uman în mod specific sau ocazional. Combinația de 1-octen-3-ol (octenol) și dioxid de carbon este principala atracție pentru țânțarii iubitori de sânge. Nu numai oamenii, ci și, de exemplu, vitele emit octenol (Figura 4).

Figura 4. Acid lactic (mai sus) și 1-octen-3-ol (R) -izomer
cadre structurale (mai jos)

Dintre țânțarii malariei, Anopheles gambiae, vectorul major al Plasmodium falciparum, agentul cauzal al malariei tropice, s-a dovedit că joacă un rol cheie în expresia proteinei AgOr1, care este produsă doar la țânțarii femele. O mai bună înțelegere a secvențelor genetice care codifică proteinele receptorilor este de așteptat să conducă la dezvoltarea unui mod posibil, specific de a controla țânțarii malariei. Trebuie remarcat aici că unele tipuri de capcane funcționează prin exploatarea efectului atractiv al luminii, dar și al dioxidului de carbon sau al anumitor compuși asupra țânțarilor. Extractele altor substanțe precum mirabilis jalapa, extractele de rozmarin (Rosmarinus officinalis) cu niveluri ridicate de acid rozmarin și tulsi (Ocimum tenuiflorum) conținând acid oleic, acid ursolic și acid rozmarin au un efect puternic de respingere asupra țânțarilor.

Figura 5. O imagine tridimensională a proteinei AgOR1
(În urma disertației lui Akash Deep Biswas, 2015)

Comportamentul reproductiv

Mirosul joacă, de asemenea, un rol în inducerea și localizarea ouălor la femele. Proteina din zer (lactalbumina) dizolvată în apă, precum și anumite produse bacteriene (cum ar fi neomicina) au un efect atractiv asupra țânțarilor femele. S-a dovedit, de asemenea, că esterii acizilor grași de 21 C au un efect puternic asupra activității de ouă a țânțarilor Aedes aegypti și Aedes albopictus. Unii esteri ai acizilor grași cu lanț lung au un efect respingător, alții un efect atractiv. Acest fenomen se poate datora faptului că mediul necesar dezvoltării larvelor trebuie să aibă o comunitate microbiană adecvată. Compușii menționați mai sus, ca indicatori, reprezintă starea și natura apei și prezența surselor de hrană disponibile. Sumba și colab. (2007) au colectat probe de apă naturală din siturile în care au apărut larvele de țânțari și apoi au modificat unele probe de apă în condiții de laborator prin adăugarea de apă filtrată, probă de sol autoclavizată (sterilizată) sau culturi bacteriene. Au descoperit că țânțarii femele preferă probele de apă naturală și evită apele modificate și artificiale.

Figura 6. Tentacolul unui țânțar mascul și organul lui Johnston la baza tentaculului (AS: tentacul, Pe: tulpină, Pr: scolopidia)
(Sursa: royalsocietypublishing.org)

Desen, orientare

Roirea este strâns legată de comportamentul reproductiv. Charlwood și Jones (1980) au observat în legătură cu specia Anopheles gambiae că masculii din specie preferă să atragă pe luminișuri la marginile mlaștinilor, comportament care poate fi indus și prin stabilirea de lumini artificiale. Femelele zboară în roiul masculilor pentru împerechere. Autorii au efectuat, de asemenea, experimente cu masculi și femele din specie. În laboratorul lor întunecat, au stabilit o zonă neagră pe podea. Au descoperit că, în timp ce masculii se învârteau în mod regulat peste partea întunecată, femelele treceau peste zonă doar pentru o scurtă perioadă de timp și apoi se întorceau repede de acolo. Au concluzionat din observațiile lor că, în timp ce bărbații caută vizual „arene” (poieni mici) pentru împerechere și rămân acolo până când apare, femelele caută aceste locuri până când găsesc roiurile formate de masculi (Figura 7).

Figura 7. Desenează țânțari în Alaska în iulie 2013

Roirea poate fi adesea deranjată de prădători, cu toate acestea, succesul împerecherii din punct de vedere al populației, la fel ca alte specii de desen, este semnificativ mai bun decât dacă specia nu s-ar împerechea într-un roi. Yuval și Bouskila (1993) au observat că succesul reproductiv al născutului liber Anopheles pe baza numărului de pradă de libelule împerechere/pradă în patch-uri de pădure mai eficiente decât în zonele deschise mari, în poieni. Examinând roirea Anopheles funestus începând imediat după apusul soarelui, Charlwood și colab. (2003) au constatat că primele perechi au fost observate la 11 minute după începerea roirii și numărul lor a fost invers proporțional cu timpul scurs de la începutul roirii. De asemenea, s-a observat că marea majoritate a femelelor se hrăneau numai după împerechere.

Proprietățile polarizante ale suprafețelor joacă un rol important în selectarea locurilor adecvate pentru ouă pentru multe insecte care se dezvoltă în apă. Cu toate acestea, conform studiului lui Bernáth și colab. (2008), femelele din Aedes aegypti nu au polarotaxie, ceea ce se poate explica prin faptul că apele mici pe care le caută nu pot fi identificate în acest fel. În contrast, femelele din speciile de țânțari orfani (familia: Chironomidae) care se reproduc în ape mai mari (lacuri, râuri) percep caracteristicile de polarizare ale apelor, la fel ca și femelele cerșetorilor (familia: Ephemeridae). Diferența este că, atâta timp cât larvele orfane și de țânțari se dezvoltă în noroi, ele evită în general prădătorii, astfel încât pot coloniza ape mai mari, iar larvele de țânțari se leagă de suprafața apei sau de vegetația scufundată, făcându-le ținte foarte ușoare pentru apă.

Activitate în timpul zilei

În mediul uman, dacă o anumită specie de țânțar preferă ziua sau noaptea pentru hrană sau dacă prezintă activitate de hrănire în exterior sau în interior sau în interior, poate fi de o mare importanță pentru transmiterea infecțiilor transmise de țânțari. De exemplu, se știe că unii țânțari de malarie - cum ar fi Anopheles darlingi din America de Sud sau Anopheles deaneorum - pică mai des în clădiri decât femelele altor specii de țânțari de malarie. Dacă apar împreună într-o zonă populată, Aedes aegypti poate fi responsabil în interior și Aedes albopictus poate fi responsabil pentru marea majoritate a mușcăturilor de țânțari dobândite în afara casei. Activitatea de înțepătură în interior a celor două specii Aedes arată, de asemenea, un ritm zilnic regulat, întrucât mult mai multe persoane suferă de mușcături dimineața decât în după-amiaza devreme. În schimb, majoritatea speciilor de țânțari domestici sunt cele mai active în amurg după apus. În cazul Culex tarsalis, de exemplu, s-a constatat că a atins apogeul la 2 ore după apus. Experiența a arătat că după apusul soarelui, pe măsură ce temperatura aerului se răcește, numărul țânțarilor care pot fi colectați cu o capcană ușoară scade spre miezul nopții (Figura 8).

Figura 8. Numărul de țânțari colectați pe oră pentru o noapte dintr-o colecție de capcane ușoare din Nagyharsány
(Pe baza colecției Attila János Trájer și Balázs Tánczos, 2014)

Zbor, răspândit

Figura 9. Anopheles gambiae este o femeie proaspăt suptă de sânge din specia de țânțari de malarie
(Sursa: igtrcn.org)

Adormire, iernare

Figura 10. Un țânțar care se sprijină pe un perete de peșteră
(Sursa: cambriancavingcouncil.org.uk)

Desigur, datorită limitărilor prezentului scriitor, el nu a putut să se angajeze să descrie în detaliu repertoriul comportamentului țânțarilor, într-o manieră similară disertației și să prezinte ipotezele legate de acestea. A fost posibil doar să se descrie principalele aspecte, factorii majori și caracteristicile comportamentale fără a pretinde completitudinea. Poate că aceasta este una dintre percepțiile pe care creaturile cu un sistem nervos la fel de mic precum țânțarii au răspunsuri comportamentale moștenite complexe pentru a ajuta populațiile de țânțari să supraviețuiască pe termen lung. Colectarea, descurajarea și controlul general al țânțarilor necesită, de asemenea, cunoașterea comportamentului țânțarilor în multe elemente și face încă obiectul unei cercetări active.