Valutazione della produttività delle colonie di vespe sociali (Vespinae) e introduzione alla tradizionale tecnica giapponese di caccia alle vespale

Si pensa che ogni specie sviluppi una strategia ottimale per la sopravvivenza e la riproduzione tra una vasta gamma di possibili strategie. Nella selezione naturale, gli individui con tratti che massimizzano il successo riproduttivo di un individuo lasceranno più prole (e geni) alla prossima generazione. Pertanto, il numero di prole prodotte da un individuo può essere utilizzato come indicatore della forma fisica evolutiva relativa dell’individuo. In un dato contesto ecologico, il confronto del numero di prole prodotte rispetto a strategie comportamentali alternative può aiutare i ricercatori a prevedere la migliore strategia per ottimizzare la forma fisica¹.

Gli imenotteri sociali (come vespe, api e formiche) hanno un sistema di tre caste diverse, che sono lavoratori (femmine sterili), regine (ginne) e maschi¹. Solo le nuove regine (gine) e i maschi contano verso la forma fisica nell’Imenoptera sociale. La produzione dei lavoratori non contribuisce direttamente all’idoneità in quanto il lavoratore è sterile. D’altra parte, una regina che può produrre una maggiore produttività della colonia (come un maggior numero di cellule totali o un nido più pesante) è considerata avere una maggiore forma fisica nell’ipmenotera sociale, indipendentemente dal numero di nuove regine e maschi effettivamente prodotti (vedi , ad esempio,Tibbetts e Reeve² e Mattila e Seeley³). In generale, è difficile contare con precisione il numero di prole prodotte da una colonia di imenotteri sociali. Infatti, le regine di molti insetti sociali vivono per più di 1 anno(ad esempio,le regine delle formiche tagliafoglie possono vivere >20 anni⁴ e le regine delle api possono vivere per 8 anni⁵). Inoltre, una regina può produrre migliaia di prole riproduttiva nel corso di diverse settimane o mesi, anche in specie annuali di generi Vespa e Vespula^6,7^,8. Inoltre, la durata della vita dei lavoratori è più breve di quella della loro regina madre, e spesso i lavoratori muoiono lontano dai loro nidi. Quindi, anche se si potesse contare con precisione tutti gli adulti in un nido in un dato momento, un tale conteggio non rappresenterebbe con precisione il numero di prole prodotte. Pertanto, il numero di prole prodotta è stato stimato approssimativamente dalle dimensioni del nido, dal numero di lavoratori nel nido o dal peso del nido in un dato momento nel tempo^3,9,10. Il numero di cellule larve potrebbe provocare una sopraelevazione della produzione della prole quando alcune cellule sono vuote. Lo stesso metodo potrebbe anche comportare una potenziale sottovalutazione della produzione della prole perché pettini di piccole cellule che contengono covata operaia possono produrre due o tre coorti di larve^6,7,11.

Il primo obiettivo di questo lavoro è quello di fornire un metodo migliore per stimare la produttività della colonia di vespine in termini di numero di adulti prodotti. Yamane e Yamane hanno suggerito che il modo migliore per stimare il numero di prole prodotte da una colonia è contare la meconia nel nido¹². La meconia è il pellet fecale che comprende cuticle larvale, intestino e contenuto intestinale che una larva lascia nella sua cellula quando si pupating (Figura 1A). Il numero totale di meconia prodotte per pettine è calcolato moltiplicando il numero totale di cellule presenti per il numero medio di meconia per cella. Ci sono spesso più strati di meconia in una cella, e ogni meconia indica che un individuo ha pupato con successo in quella cella^6,11 (Figura 1B). Quando si stima il numero medio di meconia per cella, se il numero di celle esaminate è piccolo (una piccola dimensione del campione), l’errore standard (SE) aumenta e, di conseguenza, l’errore per il numero totale di meconia per pettine diventa superiore a quello che se la dimensione del campione era maggiore. La SE della media (SEM) è una misura della dispersione dei mezzi campione intorno alla media della popolazione. Pertanto, in questo studio, mi concentro sul SEM del numero di meconia per cellula per stimare la popolazione (il numero di adulti prodotti) dalla media del campione (il numero medio di meconia per cellula). Questo studio tenta di determinare quanti campioni sono necessari per ottenere un tasso SE inferiore a 0,05 per cellula. A tale scopo, viene eseguita una simulazione numerica con dati reali sul numero di meconia per pettine, per determinare la dimensione minima del campione (sia per i pettini operai o regine) necessari per stimare accuratamente questo valore all’interno della SE definita di 0,05.

Le colonie di vespine vivono in nidi nascosti (sotterranei o aerei) composti da più pettini orizzontali, costruiti in serie dall’alto verso il basso^6,7,11. La dimensione media delle celle aumenta dal primo (in alto) all’ultimo pettine (in basso). Nei pettini inferiori, si può vedere un improvviso spostamento della dimensione media delle cellule. Queste celle più ampie sono costruite per lo sviluppo di nuove regine. Di conseguenza, una stimapiù accurata della produttività della colonia (cioè, il numero di individui prodotti) può essere ottenuta quando si considera il numero totale di meconia nelle celle operaie (piccole cellule) e nelle cellule regine (celle grandi). Al fine di stimare l’idoneità a livello di colonia, i ricercatori potrebbero stimare il numero di regine prodotte e concentrarsi sulla meconia solo nelle cellule della regina. Per quanto riguarda i maschi riproduttivi, questi vengono allevati nelle cellule operaie o regine, a seconda della specie. Così, può essere difficile stimare la produzione maschile di una colonia, tranne nelle specie in cui i maschi hanno una terza, dimensione cellulare unica¹³ (ad esempio, Dolichovespula arenaria).

Il secondo obiettivo di questo lavoro è quello di presentare una tecnica utile per localizzare le colonie di vespine selvatiche nel campo e trapiantarle in scatole di nido di laboratorio. Anche se alcuni ricercatori ottengono nidi di vespa dalle chiamate di disinfestazione(cioè, persone che li segnalano come parassiti^14,15), questo metodo non è sempre possibile o desiderabile. I ricercatori potrebbero dover raccogliere nidi in aree selvagge e abitate dove i controllori dei parassiti non operano, o condurre le loro ricerche ottenendo i nidi in modo più flessibile in momenti specifici. È interessante notare che le persone che vivono nelle zone montuose del Giappone centrale tradizionalmente raccolgono e posteriori vespe (Vespula shidai, Vespula flaviceps, e Vespula vulgaris) per il cibo. Pertanto, le tecniche di raccolta e allevamento artificiale per queste vespe sono ben sviluppate in quelle aree¹⁷.

Questo documento riassume anche i metodi impiegati per allevare vespe Vespula. L’organismo sperimentale per questo studio era V. shidai, una vespa sociale nidificante che abitava l’Asia occidentale e il Giappone. V. shidai possiede la più grande dimensione della colonia tra tutte le vespe di vespine giapponesi, per un totale di 8.000 a 12.000 cellule per nido, con un massimo di 33.400 cellule^14,18. I lavoratori di V. shidai hanno un peso medio bagnato di 67,62 x 9,56 mg. I maschi sono di solito allevati nelle celle dei lavoratori; al contrario, le nuove regine sono allevate in celle regine appositamente costruite e più larghe¹⁴.

Figura 1: Meconio in una cellula larvale. (A) Sezione trasversale di un pettine di Vespula shidai. Meconia è indicato da frecce rosse. (B) Due meconia sono stratificate. Ogni freccia blu indica un meconio. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.