More on the secret sounds of insects

Membracid treehoppers in one of our reserves. Photo: Luis Recalde/EcoMinga.

Membracid treehoppers in one of our reserves. Photo: Luis Recalde/EcoMinga.

In my last post I wrote about how treehoppers can communicate with each other using complex songs that are transmitted through their host tree’s branches rather than through the air. That’s amazing enough, but there is more to the story, according to an old article in Natural History magazine by Rex Cocroft, a treehopper expert who appears in one of the TV clips I included in the previous thread.

Many treehoppers, including the thorn-shaped ones studied by Dr Cocroft in Costa Rica, are social, with the nymphs living near the mother. The nymphs are prey for wasps, who carry them off and mash them up. Here’s what happens when a treehopper baby is threatened by a wasp:

“As a wasp closes in, the nearest nymphs make a brief vibration that sounds, when converted for human ears, like “ch.” This starts a chain reaction as neighboring nymphs, sensing the vibration through their legs, respond immediately with “ch” signals of their own. The wave of signaling spreads in a flash, and the signals of the whole group pile up into one collective vibrational shout. Heard through headphones, these group efforts sound as if someone has tuned a radio to the static between stations and then flicked the volume from zero to maximum and back again every second or so…Alerted that her offspring are in danger, the mother moves to their defense.”

Dr Cocroft explains that the mother fights off the wasp, though often not successfully, since treehoppers are not terribly ferocious. After the danger as passed, the mother makes its own special noises that calm down the babies, a treehopper version of a “Soft kitty, warm kitty” lullaby.

Dr. Cocroft’s full article, in Natural History magazine, is worth a read.

Treehopper mother surrounded by juveniles. Click to enlarge so you can see many orange parasitic mites on them. Many social treehoppers are parasitized by these mites; if you look carefully at the other treehopper picture on this page, you will see mites on them too. Photo: Lou Jost/EcoMinga.

Treehopper mother surrounded by juveniles. Click to enlarge so you can see many orange parasitic mites on them. Many social treehoppers are parasitized by these mites; if you look carefully at the other treehopper picture on this page, you will see mites on them too. Photo: Lou Jost/EcoMinga.

Treehopper mothers aren’t very good fighters, but that’s alright. They and their offspring can afford to “hire” more ferocious babysitters. They are tapped into a nearly infinite supply of nutritious tree sap, far exceeding their needs. Many species secrete droplets of this sap, which attract nasty ants who “farm” and care for the treehoppers. Life is easy for ants that have herds of treehoppers under their control. These ants don’t want to lose their little gold-mines so they fight off predators that would eat the treehoppers.

These ants react appropriately to the same treehopper alarm calls that mother treehoppers respond to. The ants respond by becoming agitated, increasing the odds that they will encounter the predator. An article by Morales et al proved this experimentally: “In field trials, playback of a recorded treehopper alarm signal resulted in a significant increase in both ant activity and the probability of ladybeetle discovery by ants relative to both silence and treehopper courtship signal controls.”

Riodinid butterflies also manipulate ants for defense. Reise der Österreichischen Fregatte Novara um die Erde in den Jahren 1857, 1858, 1859 unter den Befehlen des Commodore B. von Wüllerstorf-Urbair. (1864) Zoologischer Theil. 2. Band. Zweite Abteilung: Lepidoptera. Tafel XXXVI. Riodinidae  Image: Creative Commons.

Riodinid butterflies also manipulate ants for defense. Reise der Österreichischen Fregatte Novara um die Erde in den Jahren 1857, 1858, 1859 unter den Befehlen des Commodore B. von Wüllerstorf-Urbair. (1864) Zoologischer Theil. 2. Band. Zweite Abteilung: Lepidoptera. Tafel XXXVI. Riodinidae Image: Creative Commons.

Treehoppers are not the only insects that use ants for protection. Some butterfly caterpillars in the families Riodinidae (the “metalmarks”) and Lycaenidae (including the “hairstreaks” and “blues”) secrete nutritious liquids in order to manipulate ants. In the 1990’s my friend Phil DeVries discovered that these caterpillars also make special sounds, transmitted through plant leaves, to call their ant “babysitters”. The calls were roughly similar the ants’ own sounds. He called them “singing caterpillars”. Plants also pay ants with sugars and proteins to protect themselves against herbivores, but these “singing caterpillars” had evolved a way to subvert the ant defenders of plants by bribing them with higher-quality liquid. Once the caterpillars evolved the means to control ants, they could eat these plants, and could also have access to the aphid and treehopper larvae that would otherwise be protected by the ants. We normally don’t think of butterfly caterpillars as predators, but several species of Lycaenid caterpillars do eat these ant-tended bugs. Some Lycaenids are such masters at ant communication (chemical and/or sonic) that they can trick ants into feeding them or carrying them into the ant nest, where they eat the brood, right under the noses of the duped guardian ants. Some (all?) of these caterpillars protect themselves and manipulate the ants with fake ant pheromones and fake ant sounds. Some caterpillars specifically imitate the sounds of the queen ants, so that they too get “the royal treatment” inside the nest.

Remarkably, the plants themselves are not just passive instruments for all these insect noises. People have long claimed that plants can hear and react to music or speech, and while most of those claims were dubious, we now know that some of them are true: PLANTS CAN HEAR! Not only that, they can respond appropriately to what they hear.

Some of the most important noises for plants are the sounds of insects chewing leaves. Even a human can hear a caterpillar chewing, and a plant hears these same sounds as they are transmitted through their leaves, or through the leaves of nearby plants. Plants can distinguish caterpillar-chewing sounds from other less-threatening sounds. When they hear these sounds, they produce more defensive chemicals to fight off insects. Dr Heidi Appel and Dr Cocroft played recordings of chewing caterpillars to plants, and measured the plants’ production of defensive chemicals compared to control plants which only heard recordings of wind or leafhopper noises. They showed that the plants which heard chewing caterpillars produced significantly more defensive chemicals than the controls. Plant communication, even more than substrate-born insect communication, is a vast secret dimension of nature that we are only beginning to uncover.

Further information:
DeVries, Phil (1991). Call production by myrmecophilous riodinid and lycaenid butterfly caterpillars (Lepidoptera): morphological, acoustical, functional, and evolutionary patterns.
https://cocroft.biology.missouri.edu/publications/
http://piercelab.oeb.harvard.edu/publications

Lou Jost
EcoMinga Foundation

Más de los sonidos secretos de los insectos.
 

 

En mi último post escribí sobre como los membrácidos pueden comunicarse entre ellos usando canciones complejas que son transmitidas a través de las ramas de su árbol en lugar de a través del aire. Es lo suficientemente increíble, pero hay más en la historia, de acuerdo con un viejo artículo en la revista de Historia Natural, por Rex Cocroft, un experto en membrácidos que aparece en uno de los clips de TV que incluí en el hilo anterior. 
 
Muchos membrácidos, incluyendo los que parecen espinas estudiados por el Dr. Cocroft en costa Rica, son sociales, con las ninfas viviendo cerca de la madre. Las ninfas son presas para las avispas, que se las llevan y las machacan. Aquí lo que pasa cuando un membrácido bebé es amenazado por una avispa: 
 
“A medida que una avispa se acerca, las ninfas cercanas emiten una breve vibración que suena, cuando se convierte para los oídos humanos, como “ch”. Esto inicia una reacción en cadena cuando las ninfas vecinas, al sentir la vibración a través de sus piernas, responden inmediatamente con sus propias señales “ch”. La ola de señales se propaga en un instante y las señales de todo el grupo se acumulan en un grito vibratorio colectivo. Oídos a través de auriculares, estos esfuerzos grupales suenan como si alguien hubiera sintonizado una radio con la estática entre estaciones y luego hubiera cambiado el volumen de cero al máximo y viceversa cada segundo más o menos. Alertada por que su descendencia está en peligro, la madre se mueve en su defensa”
 
Dr. Cocroft explica que la madre lucha contra la avispa, aunque a menudo no con éxito, ya que los membrácidos no son terriblemente feroces. Después de que pasó el peligro, la madre hace sus propios ruidos especiales que calman a los bebés, una versión membrácida de “Gatito suave, Gatito cálido”. 
 
El artículo completo del Dr. Cocroft, en la revista de Historia Natural, vale la pena leerlo. 
 
IMG – Madres membrácidas rodeadas de juveniles. Click para agrandar de modo que puedas ver muchos ácaros parásitos anaranjados en ellos. Muchos chicharrones sociales son parasitados por estos ácaros; si miras detenidamente la otra imagen de los membrácidos en esta página, también verás ácaros en ellos. Fotografía: Lou Jost/EcoMinga
 
Las madres membrácidas no son muy buenas peleadores, pero está bien. Ellas y su descendencia pueden permitirse “contratar” niñeras más feroces. Ellas se aprovechan de un suministro casi infinito de savia de árbol nutritiva, que supera con creces sus necesidades. Muchas especies segregan gotitas de esta savia, que atraen a las desagradables hormigas que “cultivan” y cuidan a los saltamontes. La vida es fácil para las hormigas que tienen manadas de membrácidos bajo su control. Estas hormigas no quieren perder sus pequeñas minas de oro, por lo que luchan contra los depredadores que se comerían a los membrácidos. 
 
Estas hormigas, reaccionan apropiadamente a la misma llamada de alarma de membrácidos que los membrácidos responden. Las hormigas responden volviéndose agitadas, incrementando las probabilidades de que se encuentren con el depredador. Un artículo de Morales et al demostró esto experimentalmente: “En las pruebas de campo, la reproducción de una señal de alarma de saltamontes grabada resultó en un aumento significativo tanto en la actividad de las hormigas como en la probabilidad de que las hormigas descubrieran la mariquita en relación con los controles de señales de membrácido de cortejo y silencio”. 
 
IMG – Las mariposas de Riodinido también manipular hormigas por defensa. Viaje de la fragata austriaca Novara alrededor de la tierra en los años 1857, 1858, 1859 bajo las órdenes del comodoro B. von Wüllerstorf-Urbair. (1864) Parte zoológica. 2do volumen. Segunda división: Lepidoptera. Placa XXXVI. Imagen Riodinidae: Creative Commons
 
Los membrácidos no son los únicos insectos que usan hormigas para protegerse. Algunas orugas de las mariposas de las familias Riodinidae (las “marcas de metal”) y Lycaenidae (incluyendo las “rayas de pelo” y los “azules”) secretan líquidos nutritivos para manipular hormigas. En los 1990s, mi amigo Phil DeVries descubrió que estas orugas también hacen sonidos especiales, transmitidos a través de las hojas de las plantas, para llamar a sus hormigas “niñeras”. Las llamadas eran más o menos similares a los propios sonidos de las hormigas. Los llamó “orugas cantantes“. Las plantas también ponen hormigas con azucares y proteínas para protegerse de los herbívoros, pero estas “orugas cantantes” habían desarrollado una forma de subvertir a las hormigas defensoras de las plantas sobornándolas con un líquido de mayor calidad. Una vez que las orugas desarrollaron los medios para controlar hormigas, podrían comer estas plantas y también podrían tener acceso a las larvas de pulgones y membrácidos que de otro modo estarían protegidas por las hormigas. Nosotros normalmente no pensamos que las mariposas son predadores, pero varias especies de Lycaenid comen estos insectos atendidos por hormigas. Algunos Lycaenidos son maestros en la comunicación de las hormigas (química y sónica), que pueden engañar a las hormigas para que las alimenten o las lleven al hormiguero, donde se comen la cría, justo debajo de las narices de las hormigas guardianas engañadas. Algunas (¿todas?) estas orugas se protegen a si mismas y manipulan a las hormigas con feromonas y sonidos de hormigas falsas. Algunas orugas imitan específicamente los sonidos de las hormigas reina, de modo que ellas también reciben “el tratamiento real” dentro del nido. 
 
VIDEO 01 – Huevos de mariposa y sobrevivencia de orugas. 
 
Sorprendentemente, las plantas por sí mismas no son solo instrumentos pasivos para todos estos ruidos de insectos. La gente ha afirmado durante mucho tiempo que las plantas pueden escuchar y reaccionar a la música o el habla, y aunque la mayoría de estas afirmaciones eran dudosas, nosotros ahora sabemos que algunas de ellas son verdad: ¡Las plantas pueden oír! No solo eso, ellas pueden responder apropiadamente a lo que escuchan. 
 
Algunos de los ruidos más importantes para las plantas son los sonidos de los insectos masticando hojas. Incluso un humano puede escuchar una oruga masticando, y una planta escucha estos mismos sonidos a medida que son transmitidos a través de las hojas, o a través de las hojas de plantas cercanas. Las plantas pueden distinguir los sonidos al masticar las orugas de otros sonidos menos amenazantes. Cuando escuchan estos sonidos, producen químicos más defensivos para combatir a los insectos. Los Dr. Heidi Appel y Dr. Cocroft reprodujeron grabaciones de orugas masticando a las plantas y midieron la producción de sustancias químicas defensivas de las plantas en comparación con las plantas de control que solo escuchó grabaciones de ruidos de viento o saltahojas. Demostraron que las plantas que escucharon masticar orugas producían sustancias químicas significativamente más defensivas que los controles. La comunicación de las plantas, incluso más que la comunicación de los insectos nacidos del sustrato nacidos del sustrato, es una vasta dimensión secreta de la naturaleza que apenas estamos comenzando a descubrir. 
 
VIDEO 02 – Peligro de escuchar: vibraciones de los depredadores activan las defensas químicas de las plantas. 
 
Más información: 
 
Lou Jost, Fundación EcoMinga
Traducción: Salomé Solórzano Flores

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