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Pollen feeding in Heliconius butterflies (Nymphalidae, Lepidoptera)
the role of saliva and the salivary glands
Stefan Horst Eberhard
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Harald Krenn
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30278.02972.345553-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Die Nutzung von Blütenpollen durch Schmetterlinge der Gattungen Heliconius und Laparus ist einzigartig für Tagfalter. Diese neotropischen Nymphalidae sammeln mit Hilfe des Rüssels aktiv Pollen und gewinnen anschließend durch eine einzigartige Verhaltensweise („pollen feeding behaviour“) Aminosäuren und Proteine aus den Pollenkörnern. Bei dieser extraoralen Pollenbearbeitung wird eine klare Flüssigkeit unbekannten Ursprungs (Speichel oder hervorgewürgter Nektar) aus dem Rüssel abgegeben. Pollenfressen hat weitreichende Konsequenzen für die Biologie von Heliconius. Die vorliegende Doktorarbeit besteht aus vier Manuskripten, die unterschiedliche Aspekte des Themas „Pollen als Nahrung bei Heliconius“ behandeln, und deren Schwerpunkt auf der Untersuchung der Rolle des Speichels und der Speicheldrüsen in diesem Zusammenhang liegt. Mit Hilfe eines wasserunlöslichen Protein-Farbstoff-Komplexes und eines Spektrophotometers konnte proteolytische Aktivität im Speichel von Heliconius nachgewiesen werden. Dies stellt einen indirekten Nachweis für Proteasen im Speichel dar. Anpassungen der Speicheldrüsen an das Pollenfressen bei Heliconius konnten ebenfalls nachgewiesen werden. Pollennutzende Heliconiinae haben überproportional größere Speicheldrüsen als verwandte nicht-pollennutzende Nymphalidae. Da bei der Pollenbearbeitung mehr Speichel benötigt wird als bei der Nektaraufnahme, kann die größere Speicheldrüse als Anpassung an diese abgeleitete Nahrungspräferenz angesehen werden. Zu Klärung der Frage, ob Speichel oder hervorgewürgter Nektar für die Pollenbearbeitung verwendet wird, wurden verschiedene Experimente durchgeführt. Dazu wurden sowohl Laborpopulationen von H. melpomene als auch 6 Heliconius Arten und Laparus doris von frei lebenden Populationen aus Costa Rica untersucht. Die Resultate dieser Experimente zeigen eindeutig, dass die zur Pollenbearbeitung verwendete Flüssigkeit Speichel ist. Um besser zu verstehen, wie Heliconius-Falter Zugang zu den Polleninhaltsstoffen erhalten, wurden Pollenladungen von Individuen aus Freiland- und Laborpopulationen nach 200 Minuten Pollenbearbeitung untersucht. Das Pollenbearbeiten bewirkt ein Aufplatzen der Pollenkörner, wodurch deren Inhalt für die Aufnahme in den Körper des Schmetterlings zugänglich wird.
Abstract
(Englisch)
The pollen feeding behaviour exhibited by butterflies of the genera Heliconius and Laparus is unique among Lepidoptera. In addition to nectar feeding, these butterflies actively collect pollen with the aid of their proboscises. The pollen is then processed on the outer surface of the proboscis to extract amino acids and proteins. For this kind of extra-oral pollen exploitation a clear liquid of uncertain origin (saliva or regurgitated nectar) is released from the proboscis. Pollen feeding is the basis for the sophisticated biology of Heliconius. This doctoral thesis represents a series of four manuscripts dealing with various aspects of the topic “pollen feeding in Heliconius” and focussing on the role of saliva and the salivary glands in pollen feeding. In a first study, proteolytic activity could be determined in the saliva of Heliconius with the aid of a water-insoluble protein-dye-complex and a spectrophotometer. This is an indirect proof that proteases are present. Females exhibited higher proteolytic activity than males probably due to their higher amino acid investment in reproduction. Moreover, there is evidence for adaptations of the salivary glands to pollen feeding in Heliconius. Pollen feeding heliconiines have disproportionately larger salivary glands than non-pollen feeding Nymphalidae. This might be an advantage because exploitation of pollen requires higher amounts of saliva than nectar feeding. Since the fluid used by Heliconius in pollen feeding was of uncertain origin so far, experiments were performed to reveal whether saliva or regurgitated nectar is used. Therefore, laboratory populations of H. melpomene as well as natural populations of 6 Heliconius species and Laparus doris from Costa Rica were investigated. The results of these experiments unambiguously indicate that the liquid used in pollen feeding behaviour is saliva. To answer the question how Heliconius butterflies get access to the pollen contents, pollen loads of different species from the field and from green house populations were examined after 200 minutes of pollen processing. This study revealed that pollen processing makes the pollen grains burst open, thus, the pollen content is available for ingestion.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Heliconius butterflies Nymphalidae Lepidoptera Insecta salivary glands saliva proteases biometry
Schlagwörter
(Deutsch)
Heliconius Tagfalter Nymphalidae Lepidoptera Insecta Speicheldrüsen Speichel Proteasen Biometrie
Autor*innen
Stefan Horst Eberhard
Haupttitel (Englisch)
Pollen feeding in Heliconius butterflies (Nymphalidae, Lepidoptera)
Hauptuntertitel (Englisch)
the role of saliva and the salivary glands
Paralleltitel (Deutsch)
Pollenfressen bei Heliconius-Schmetterlingen (Nymphalidae, Lepidoptera) ; die Rolle des Speichels und der Speicheldrüsen
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
73 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Michael Boppré ,
Niels Kristensen
Klassifikationen
42 Biologie > 42.60 Zoologie: Allgemeines ,
42 Biologie > 42.62 Tiermorphologie, Tieranatomie ,
42 Biologie > 42.63 Tierphysiologie ,
42 Biologie > 42.75 Insecta
AC Nummer
AC05041141
Utheses ID
6747
Studienkennzahl
UA | 091 | 439 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1