Body-size influence on defensive behavior of Amazonian moths: an ecophysiological approach

ABSTRACT

Ectotherm locomotion is restricted by low temperatures, and many species, such as some flying insects, need to achieve thermal thresholds before taking off. Body size influences heat exchange between an animal and the environment. Therefore, larger animals have higher thermal inertia, and necessarily spend more time in pre-flight warming up, a critical period when they remain exposed and more susceptible to predators. Thus, one could expect larger animals, along their evolutionary history, to have developed a more diversified repertoire of defensive behaviors when compared to their smaller counterparts. Moths are an interesting model for testing this hypothesis, as they exhibit considerable variation in body size and many species present pre-flight warming up by muscle shivering, an evidence of thermal restriction on locomotion. I registered the responses of 76 moths immediately after simulating the attack of a predator and then associated behavioral response to body size. I conducted the experiments at 20 and 25ºC to check for possible thermal restrictions on behavior, and identified animals to the family level to check for the effects of a common phylogenetic history. When disturbed at 25ºC, smaller moths tend to fly, while larger ones tend to run. At 20ºC almost all moths ran, including the smaller ones, indicating a possible thermal restriction on flight. Corroborating the proposed hypothesis, a more diversified repertoire of defensive behaviors was registered among larger moths. An alternative interpretation would be that common behaviors among related moths could be explained by common phylogenetic histories. However, two facts support the physiological restriction hypothesis: (1) the analysis within Sphingidae and Geometridae (not closely related families) showed similar results to those of the overall analysis, and (2) a more diverse repertoire of defensive behaviors was associated to the lower, and therefore more restrictive to locomotion, temperature (20ºC).

RESUMO

A locomoção de animais ectotérmicos é restringida por temperaturas baixas, e muitas espécies, como alguns insetos, precisam atingir certas temperaturas antes de voar. O tamanho corpóreo influencia as trocas de calor entre um organismo e o ambiente, dessa forma, animais maiores, por apresentarem maior inércia térmica, passam mais tempo aquecendo-se antes do vôo, período em que ficam mais expostos à predação. Assim, seria esperado que, ao longo de sua história evolutiva, animais maiores desenvolvessem repertório de comportamentos defensivos mais diversificado que os menores. As mariposas são um grupo interessante para testar essa hipótese por apresentarem grande variação de tamanho e aquecerem-se com tremor muscular antes do vôo, uma evidência da restrição térmica à locomoção. Registrei o comportamento de 76 mariposas imediatamente após uma simulação de ataque de um predador, associando a resposta observada ao tamanho corpóreo. Conduzi os experimentos a 20 e 25ºC para averiguar eventuais restrições térmicas sobre o comportamento defensivo e identifiquei os animais até o nível de família para verificar os efeitos de história filogenética comum. Quando perturbadas a 25ºC, mariposas menores tenderam a voar, enquanto as maiores correram. A 20ºC, quase todos os animais correram, incluindo os menores, evidenciando possível restrição térmica ao vôo. As mariposas maiores apresentam repertório de comportamentos defensivos mais diversificado, corroborando a hipótese proposta. Uma interpretação alternativa seria a de que respostas comportamentais similares poderiam ser explicadas por uma história filogenética comum. Entretanto, duas evidências apóiam a hipótese de restrições fisiológicas à locomoção (1) a análise com Sphinghidae e Geometridae (famílias distantes filogeneticamente) apresentou o mesmo resultado que a análise geral e (2) foi detectada associação entre maior repertório de comportamentos defensivos e temperatura experimental mais baixa e, portanto, mais restritiva à locomoção.