Sexual conflict in spiders

Mgr. Lenka Sentenská, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Sexuální konflikt vychází z rozdílných zájmů samce a samice a můžeme se s ním setkat u všech pohlavně se množících organismů. U těch masožravých pak často bývá velmi intenzívní, neboť každá interakce mezi samcem a samicí přináší nebezpečí, že místo ke kopulaci dojde k zabití jednoho z jedinců. Karnivorní pavoukovci, mezi které patří například pavouci či štíři, jsou dobře známí svými kanibalistickými tendencemi. V rámci pavoukovců se studium konfliktu mezi pohlavími soustředilo nejvíce na pavouky, a to nejen kvůli častému výskytu sexuálního kanibalismu, ale také kvůli unikátní stavbě pohlavních orgánů obou pohlaví. Ta v kombinaci s častou polyandrií dále posiluje konflikt mezi samcem a samicí ve formě kompetice spermií, které se samci snaží vyhnout či ji redukovat pomocí nejrůznějších taktik. U štírů se samice obvykle páří pouze jednou před tím, než vyprodukují potomstvo, nicméně i u nich se s konfliktem mezi pohlavími setkáváme. Protože jsou samice často agresivní, samci předvádějí složité námluvy skládající se z mnoha různých komponentů, které slouží ke snížení agresivity samic a k vyvolání jejich spolupráce. Tato práce obsahuje šest studií zabývající se třemi vybranými jevy v rámci konfliktu mezi pohlavími. První dvě publikace se věnují vzácnému případu reversního sexuálního kanibalismu u pavouka mikarie pospolité (Micaria sociabilis). Pokusy v laboratoři a pozorování v terénu odhalily, že je kanibalismu namířen proti starým samicím v letech, kdy jsou výrazně početnější než samci. Důvodem, proč samci samice zabíjejí a konzumují, je pravděpodobně snížená potravní nabídka. Další tři studie se zaobírají pohlavními zátkami a morfologií kopulačních orgánů dvou pavoučích druhů, m. pospolité (M. sociabilis) a listovníka obecného (Philodromus cespitum). U obou druhů kontroluje zátkování samice, nicméně efektivita zátky měřená tím, zda-li je možné ji odstranit, se mezi zkoumanými druhy výrazně liší. Morfologická studie samčího kopulačního orgánu odhalila místo, kde je materiál tvořící zátku produkován. Rovněž bylo zjištěno, že orgán pro přenos spermií, který byl vždy považován za strukturu bez inervace, je vybaven smyslovým orgánem a nervovou tkání. Poslední studie se zabývá morfologickým aspektem samčího bodání samice během námluv u štíra západoalpského (Euscorpius alpha), u kterého samčí telzon dosahuje větších rozměrů než telzon samice. Naše studie ukázala, že jedové žlázy obou pohlaví jsou vybaveny podobnými buňkami, nicméně jejich proporcionální zastoupení se výrazně liší mezi samci a samicemi. Struktura buněk převládajících v jedové žláze samců napovídá, že samci produkují jed o jiných vlastnostech než samičí a je velmi pravděpodobné, že je tento jed použit právě při bodání, které provází námluvy.

Abstract:

Sexual conflict is pervasive in all sexually reproducing taxa and is especially intense in carnivorous species, because the interaction between males and females encompasses the danger of getting killed instead of mated. Carnivorous arachnids, such as spiders and scorpions, are notoriously known for their cannibalistic tendencies. Studies of the conflict between arachnid males and females focus mainly on spiders because of the frequent occurrence of sexual cannibalism and unique genital morphology of both sexes. The morphology, in combination with common polyandry, further promotes the sexual conflict in form of an intense sperm competition and male tactics to reduce or avoid it. Scorpion females usually mate only once per litter, but the conflict between sexes is also intense, as females can be very aggressive, and so males engage in complicated mating dances including various components considered to reduce female aggression and elicit her cooperation. This thesis includes six studies which focus on three selected phenomena associated with sexual conflict. The first two publications investigate a rare case of reversed form of sexual cannibalism, recorded in the spider Micaria sociabilis. Mating experiments and field observation revealed that cannibalism is directed towards old females during years when the sex ratio is female biased. The reason why males attack females is likely the decrease in prey availability. Another three studies focus on mate plugging and genital morphology in two spider species, M. sociabilis and Philodromus cespitum. In both species, the female seems to be in control of mate plugging but the plug efficacy measured as plug removal success differed between the two species. The morphological study of male copulatory organ revealed the production site of the plug material and, more importantly, a sensory organ and a neural tissue located in the male copulatory device (i.e. bulbus genitalis), which has been always considered to be a numb, insensitive structure. The last study deals with the morphological aspect of sexual stinging performed during courtship in the scorpion Euscorpius alpha, a species where males possess bigger telsons (i.e. structures encapsulating the venom gland) than females. Our study revealed that both sexes possess similar types of secretory cells in their venom gland, but the proportional representation of the cells largely differs. It indicates that males produce venom of different properties than females, which is likely employed during sexual stinging.

Keywords

Pohlavní výběr, Pavouci, Štíři, Sexuální kanibalismus, Pohlavní zátky, Morfologie genitálií, Námluvy Sexual selection, Spiders, Scorpions, Sexual cannibalism, Mating plugs, Genital morphology, Courtship

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 3. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 4. 5. 2017
• Supervisor: prof. Mgr. Stanislav Pekár, Ph.D.
• Reader: RNDr. Milan Řezáč, Ph.D., doc. Mgr. Jan Zukal, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Ecology