Sexuelle Selektion und Plastizität der Körpergrösse bei Milben

Phänotypische Plastizität in Alter und Körpergröße bei Erreichen der Maturität erlaubt optimale Anpassung an variable Umweltbedingungen. Die meisten Arthropoden inkl. Milben sind sexuell dimorph mit großen Weibchen und kleinen Männchen. Sexueller Größendimorphismus und unterschiedliche Plastizität in der Körpergröße sind meist das Ergebnis unterschiedlicher, aber in Wechselbeziehung stehender, Selektionskräfte. Weibchengröße wird hauptsächlich durch Fekundität selektiert, Männchengröße wird hauptsächlich durch sexuelle Selektion bestimmt. Wir haben kürzlich die geschlechtspezifische Plastizität der Körpergröße bei den sexuell dimorphen Raubmilben Phytoseiulus persimilis und Neoseiulus californicus untersucht. Diese Studien haben ergeben, dass die Plastizität der Weibchen-Körpergröße bei beiden Arten ähnlich ist wohingegen die Männchen-Körpergröße bei P. persimilis weitaus weniger plastisch ist als jene bei N. californicus. Wir vermuten, dass letzteres im unterschiedlichen Paarungssystem der beiden Arten begründet ist. Die Männchen beider Arten sind ähnlich polygyn. Die Weibchen unterscheiden sich stark im Grad der Polyandrie. Weibchen von N. californicus müssen sich mehrmals paaren, um die maximale Anzahl an Nachkommen zu produzieren. Weibchen von P. persimilis paaren sich nur gelegentlich öfter als einmal, weil eine einzige Paarung für die maximale Eiablage ausreicht. Dies bedeutet weniger Paarungsmöglichkeiten und höhere Fitnesskosten für jede aufgrund geringer Größe nicht erfolgte Paarung für Männchen von P. persimilis als für Männchen von N. californicus. In Kooperation mit einem auf Molekularökologie von Milben spezialisiertem Kollegen der Universität Kyoto, Japan, versuchen wir nachzuweisen, dass Plastizität der Körpergröße stärkere negative Auswirkungen auf den Reproduktionserfolg von P. persimilis Männchen hat als auf jenen von N. californicus Männchen. Wir beabsichtigen Experimente über den Einfluss (1) der männlichen Körpergröße auf die Paarungshäufigkeit und die Anzahl der Nachkommen, (2) der Paarungsabfolge (erster, zweiter, dritter oder vierter Paarungspartner eines einzelnen Weibchens) auf den Anteil der Vaterschaft der jeweiligen Männchen, (3) der männlichen Körpergröße auf die Weibchenwahl und/oder die Männchenkonkurrenz um die Weibchen, und (4) der Paarungsabfolge und der männlichen Körpergröße auf den relativen Anteil der Vaterschaft, durchzuführen. Unser Projekt sollte zu einem besseren Verständnis der Evolution phänotypischer Plastizität beitragen, neue molekulare Marker für Milben entwickeln, und im weiteren Sinne helfen die Verwendung der beiden Raubmilbenarten in der biologischen Kontrolle von herbivoren Milben und Insekten zu optimieren.

Die Körpergröße von Männchen spielt im Tierreich eine tragende Rolle, insbesondere bei Vorgängen rund um die Fortpflanzung. Kleine Männchen sind in Konkurrenzsituationen um paarungsbereite Weibchen und beim Fortpflanzungserfolg gegenüber normal großen Männchen oft benachteiligt. Bei Arten, bei denen sich die Weibchen nur selten mit mehreren Männchen paaren, ist die Chance auf eine Verpaarung für kleine Männchen noch geringer als bei Arten mit hohen weiblichen Paarungsraten. Als Folge dieses erhöhten Selektionsdruckes auf die männliche Körpergröße sollten bei Arten mit niedrigen weiblichen Paarungsraten starke Abweichungen von der männlichen Standardgröße im Laufe der evolutionären Zeit geringer werden. Dies sollte sich letztlich in einer geringeren Plastizität der männlichen Körpergröße manifestieren. Genau diese Unterschiede in der Plastizität der männlichen Körpergröße und der weiblichen Paarungshäufigkeit (Polyandrie) liegen bei den beiden Raubmilbenarten Phytoseiulus persimilis (geringe Größenplastizität; mild ausgeprägte Polyandrie) und Neoseiulus californicus (moderate Größenplastizität; moderat ausgeprägte Polyandrie) vor. Wir überprüften daher die Hypothese, dass Abweichungen von der normalen männlichen Körpergröße beim lebenslangen Reproduktionserfolg, bei der Konkurrenz um Weibchen, und dem Vaterschaftserfolg bei mehrfach verpaarten Weibchen höhere Kosten für Männchen von P. persimilis als N. californicus verursachen. Polyandrie brachte bei N. californicus klare direkte und indirekte Vorteile: mehrfach verpaarte Weibchen produzierten mehr Nachkommen, über längere Zeiträume, mit höheren Überlebenschancen als einfach verpaarte Weibchen. Im Gegensatz dazu produzierten einfach und mehrfach verpaarte Weibchen von P. persimilis ähnlich viele Nachkommen mit ähnlich hohen Überlebenschancen. Bei beiden Arten resultierte Mehrfachpaarung der Weibchen in gemischte Vaterschaft der Nachkommen. Die Konkurrenz um paarungsbereite Weibchen und der lebenslange Reproduktionserfolg war bei N. californicus Männchen nicht von ihrer Körpergröße beeinflusst, während kleine P. persimilis Männchen konkurrenzschwächer waren und weniger Nachkommen zeugten als normal große Männchen. Bei Zweifach-Paarungen der Weibchen mit kleinen und großen Männchen war der Vaterschaftserfolg des ersten Paarungspartners nur bei P. persimilis nicht aber bei N. californicus von der männlichen Körpergröße beeinflusst. Zusammenfassend bestätigt unser Projekt die Hypothese, dass eine kleine Körpergröße der Männchen für P. persimilis größere Nachteile bezüglich Fortpflanzung hat als für N. californicus. Die geringere Plastizität der Körpergröße der Männchen von P. persimilis im Vergleich zu N. californicus ist das Resultat des vergangenen stärkeren sexuellen Selektionsdruckes auf dieses Merkmal.