Original paper

Courtship Behaviour and Possible Pheromone Spread by Hindleg Raising in Sexual Females of Aphids (Homoptera: Aphidinea)

Steffan, A. Wilhelm

Entomologia Generalis Volume 15 Number 1 (1990), p. 33 - 49

45 references

published: Feb 1, 1990

DOI: 10.1127/entom.gen/15/1990/33

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Abstract

Compared with their pedes-I and -II, the pedes-III in aphids also have to perform special tasks, e g to act as a means of defense against predators. Apart from this usage in virginoparae, the sexualis-females of many heteroecious and paramonoecious species which release a sex pheromone from scent glands in their swollen P-III-tibiae, show a characteristic courtship behaviour. During a distinct daily phase of readiness for copulation, they raise their P-III high above the abdomen and sometimes perform waving or trembling movements. This 'Calling Position' recorded already for a number of aphid species is investigated here for its meaning and efficiency in the Appletree-ribwort-aphid, Dysaphis plantaginea Passerini 1860, and in the Large grain-aphid, Sitobion avenae (Fabricius 1775). The peculiar hindleg raising enables the respective Sx-females to use breezes for the more efficient spread of pheromone vapours over larger areas, and thus to attract searching sexualis-males from greater distances. This precopulatory mechanism might have evolved from the evolutionary advantage that those Sx-females within a population which are capable to distribute their pheromones further, have better chances of being detected earlier and more often by homospecific Sx-males, thus to guarantee multiple copulation and higher reproduction. Earlier investigations as well as the cross pairing experiments with sexuals of D. plantaginea and S. avenae show that Sx-males also may react to pheromone vapours of heterospecific Sx-males, though with many combinations in a less distinct way. This can be attributed to the known fact that some species produce identical but others different pheromone compounds or compound mixtures. In cases where there are 2 or more species, having identical pheromones and sharing one and the same hostplant species as rendezvous site for courtship and mating of the bisexual generation, and if their sexual activities concur seasonally and at the very same hours of the day, there should be another discriminating cue. Most possibly, this is a visual sign like characteristic body shape or colour, but probably also peculiar movements. This optical signal, however, succeeds the olfactorial one in the sequence of intersexual communication mechanisms and is subordinated to this.

Kurzfassung

Bei Blattläusen haben die Pedes-III im Vergleich zu den Pedes-I und -II weitergehende spezielle Aufgaben zu erfüllen: Verteidigung gegen Prädatoren, Wegschleudern klebriger Kottropfen. Neben dieser häufig bei Virginoparae üblichen Sondernutzung dienen sie Sexualis-Weibchen heterözischer und paramonözischer Arten, die Sexualpheromone in den verdickten P-III-Tibiae produzieren, bei der Anlockung von Kopulationspartnern: Während einer bestimmten, spezifisch unterschiedlichen, täglichen Zeitspanne zeigen die Sx-Weibchen ihre Paarungsbereitschaft an, indem sie die P-III anheben, hoch über das Abdomen strecken und manchmal winkend oder zitternd aufabbewegen. Diese bereits von mehreren Blattlaus-Arten bekannte Lockstellung der Sx-Weibchen wird hier hinsichtlich ihrer Bedeutung und Wirkungsweise bei der Apfel-Spitzwegerich-Blattlaus, Dysaphis plantaginea Passerini 1860, und der Großen Getreideblattlaus, Sitobion avenae (Fabricius 1775) untersucht. Das auffällige Anheben der Hinterbeine ermöglicht den betreffenden Sx-Weibchen anscheinend die Nutzung leichter Windströmungen zur wirksameren Verbreitung ihrer an den Unterschenkeln abgegebenen Sexual-Duftstoffe und damit die Anlockung von Sx-Männchen aus größerer Entfernung. Diejenigen Sx-Weibchen einer Population, die zur weiteren Ausbreitung ihres Duftstoffes befähigt sind, können mit größerer Wahrscheinlichkeit eher und öfter von konspezifischen Sx-Männchen aufgespürt werden, häufiger kopulieren, sich stärker und rechtzeitig vermehren. Diese paarungsforderliche Verhaltensweise dürfte sich mit dem dabei gebotenen Selektionsvorteil bereits bei den Vorfahren der nach bisheriger Prüfung darin weitgehend übereinstimmenden Aphidoidea-Species entwickelt und manifestiert haben. - Frühere Zufallsbeobachtungen sowie wechselweise Paarungsversuche mit Sexuales von D. plantaginea und S. avenae zeigen, daß Sx-Männchen der einen auch auf Sexualduftstoffe jeweils der anderen Art zu reagieren vermögen, wenngleich bei bereits vorausgegangenen Kopulationen oder auch in manchen Kombinationen weniger intensiv. Letzteres mag der bekannten Tatsache zugeschrieben werden, daß manche Arten Pheromone übereinstimmender und andere unterschiedlicher Zusammensetzung produzieren. Wenn die Sexuales zweier oder mehrerer Arten mit gleicher Pheromon-Zusammensetzung eine bestimmte Wirtspflanzen-Art als Paarungs-Treffpunkt benutzen, und wenn ihre jahres- und tageszeitliche Paarungsaktivität übereinstimmen, müssen andere innerartliche Sexualpartner-Erkennungszeichen vorliegen. Höchstwahrscheinlich bestehen diese in visuell erfaßbaren Eigenheiten wie Körpergröße, -form und -farbe, aber möglicherweise auch in der charakteristischen Bewegungsweise der Hinterbeine. Solche optischen Signale jedoch sind in der Aufeinanderfolge zwischengeschlechtlicher Kommunikationsmechanismen den olfaktorischen zeitlich nach- und rangmäßig untergeordnet.

Keywords

Homoptera: Aphidineacourtship behaviourhindleg raisingpheromone spreadprecopulatory periodsexual pheromonesexualis-female