Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

De grenzen van de erkenning van de ei met ei afwijzing experimenten langs fenotypische verlopen sonderen

Published: August 22, 2018 doi: 10.3791/57512
Automatic Translation
1, 2, 3, 2, 4, 5, 1
1Department of Biology, Long Island University-Post, 2Department of Animal Biology, School of Integrative Biology, University of Illinois, 3Departamento de Ecología, Genética y Evolución, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, 4Department of Zoology and Laboratory of Ornithology, Palacký University, 5Institute of Vertebrate Biology, Academy of Sciences of the Czech Republic

Summary

Dit protocol biedt richtlijnen voor het uitvoeren van ei afwijzing experimenten: overzicht technieken voor het schilderen van experimentele ei modellen om te emuleren de kleuren van natuurlijke vogel eieren, uitvoeren van veldwerk en het analyseren van de verzamelde gegevens. Dit protocol biedt een uniforme methode voor vergelijkbare ei afwijzing experimenten uitvoeren.

Abstract

Brood parasieten leggen hun eieren in nesten andere vrouwtjes, verlaten de ouders van de host om uitkomen en hun jongen aan de achterkant. Bestuderen hoe brood parasieten manipuleren hosts in het verhogen van hun jongen en hoe hosts detecteren parasitisme bieden belangrijke inzichten op het gebied van coevolutionary biologie. Brood parasieten, zoals koekoeken en cowbirds, krijgen een evolutionair voordeel omdat zij niet hoeven te betalen van de kosten van het fokken van hun eigen jongen. Echter, deze kosten selecteren voor host verdedigingen tegen alle ontwikkelingsstadia van parasieten, zoals eieren, hun jongeren en volwassenen. Ei afwijzing experimenten zijn de meest voorkomende methode gebruikt bij het bestuderen van de verdediging van de gastheer. Tijdens deze experimenten, een onderzoeker plaatst een experimentele ei in een nest van de host en controleert hoe hosts reageren. Kleur is vaak gemanipuleerd, en de verwachting is dat de kans op ei discriminatie en de mate van verschil tussen de host en experimentele ei positief zijn gerelateerd. Dit document dient als een gids voor ei afwijzing experimenten uit met een beschrijving van methoden voor het maken van consistente ei kleuren bij de analyse van de resultaten van dergelijke experimenten uitvoeren. Speciale aandacht is besteed aan een nieuwe methode waarbij uniek gekleurde eieren langs kleurovergangen die heeft het potentieel om te verkennen kleur vertekeningen in host erkenning. Zonder standaardisatie is het niet mogelijk om te vergelijken bevindingen tussen studies op een zinvolle manier; een standaardprotocol binnen dit gebied zal zorgen voor steeds meer nauwkeurige en vergelijkbare resultaten voor verdere experimenten.

Introduction

Brood parasieten leggen hun eieren in nesten van andere soorten die vervolgens kan bijdragen tot hun jongen en betalen van de kosten in verband met ouderlijke zorg1,2,3. Deze daad van bedrog naar outwit de host van de kant van de parasiet en sleuthing detecteren de parasiet van de kant van de host biedt sterke selectieve druk op beide partijen. In sommige gevallen van vogelgriep brood parasitisme kiest van de host erkenning van ongelijksoortige parasitaire eieren voor parasieten die host eieren, na te bootsen die een evolutionaire wapenwedloop tussen de host en parasiet4 produceert. Bestuderen van brood parasitisme is belangrijk omdat het een modelsysteem voor het onderzoeken van de dynamiek van de coevolutionary en de besluitvorming in het wild5. Ei afwijzing experimenten zijn een van de meest voorkomende methoden die worden gebruikt voor het bestuderen van aviaire brood parasitism in het veld en een belangrijk instrument waarmee ecologen interspecifieke interacties6onderzoeken.

In de loop van ei afwijzing experimenten, onderzoekers meestal voeren natuurlijke of model van eieren en beoordelen van de host reactie op deze experimentele eieren over een periode van gestandaardiseerde. Dergelijke experimenten kunnen betrekking hebben op de echte eieren (die verschillen in uiterlijk) wisselen tussen nesten7, of het verven of schilderen van de oppervlakken van de echte eieren (eventueel toevoegen patronen) en hen terug te keren naar hun oorspronkelijke nesten8, of het genereren van model dat eieren hebben gemanipuleerd eigenschappen zoals kleur9,10,11van de grootte en/of vorm12spotten. De reactie van de gastheer op eieren van verschillende verschijning kan waardevolle inzicht bieden in de informatie-inhoud dat ze gebruiken om een ei afwijzing besluit13 en gewoon hoe anders dat ei moet te verduidelijken met een reactie14te bereiken. Optimale acceptatie drempel theorie15 bepaalt dat hosts in de risico's evenwicht moeten van ten onrechte het aanvaarden van een parasitaire ei (aanvaarding fout) of per ongeluk verwijderen van hun eigen ei (afwijzing fout) door het onderzoek van het verschil tussen hun eigen eieren (of een interne sjabloon van die eieren) en de parasitaire eieren. Zo bestaat een acceptatie drempel waarboven hosts dat een stimulans is te verschillend beslissen te tolereren. Wanneer het risico van parasitisme is laag, is de kans op aanvaarding fouten lager dan wanneer het risico van parasitisme hoog is; Dus, besluiten specifieke context en zal verschuiven naar behoren als vermeende risico's verandering14,16,17.

Optimale acceptatie drempel theorie gaat ervan uit dat hosts besluiten op continue variatie in host en parasiet fenotypen baseren. Daarom is het noodzakelijk vast te stellen hoe tolerant een gastbevolking (met eigen fenotypische variatie) is voor een aantal parasitaire fenotypen meten host reacties op verschillende fenotypes van de parasiet. Vrijwel alle voorafgaande studies hebben echter vertrouwd op categorische ei kleur en maculation behandelingen (bvmimetische/niet-mimetische). Alleen als de host eierschaal fenotypen doen niet verschillen, die niet een biologisch praktische verwachting, zou alle antwoorden rechtstreeks vergelijkbaar zijn (ongeacht de mate van mimicry). Anders, zal een "mimetische" ei-model verschillen in hoe vergelijkbaar aan host eieren binnen en tussen bevolkingsgroepen, die leiden tot verwarring is kunnen bij het vergelijken van bevindingen18. Theorie suggereert die host beslissingen zijn gebaseerd op het verschil tussen de parasitaire ei en hun eigen14, niet noodzakelijkerwijs een bijzondere parasitaire ei kleur. Met behulp van een enkel ei model type is dus niet een ideale aanpak voor het testen van hypothesen over host besluit drempels of capaciteiten van de discriminatie, tenzij het alleen merkbaar verschil (hierna JND) tussen het ei model type en de kleur van afzonderlijke host ei is de variabele van belang. Dit geldt ook voor experimentele studies dat ruilen of natuurlijke eieren om te testen host reacties op een natuurlijke verspreidingsgebied van kleuren19toe te voegen. Echter terwijl deze studies voor variatie in de host- en parasiet fenotypen laat, worden ze begrensd door natuurlijke variatie gevonden in eigenschappen6, met name bij het gebruik van conspecific eieren7.

Daarentegen, onderzoekers waardoor kunstmatige eieren van gevarieerde kleuren zijn vrij van de beperkingen van natuurlijke variatie (bijvoorbeeld, ze kunnen onderzoeken reacties op superstimuli20), waardoor ze de grenzen van host perceptie6sonde. Recent onderzoek heeft nieuwe technieken gebruikt om te meten van host-reacties in een fenotypische-reeks, door experimentele eieren schilderen ontworpen om te voldoen aan en overtreffen het natuurlijke verspreidingsgebied van de variatie in eierschaal9 en steunkleuren21. Onderliggende cognitieve processen kan bestuderen host reacties op eieren met kleuren langs verlopen ontdekken, omdat theoretische voorspellingen, zoals acceptatie drempels15 of coevolved mimicry4, zijn gebaseerd op continue verschillen tussen Eigenschappen. Bijvoorbeeld met behulp van deze aanpak, Dainson et al. 21 vastgesteld dat wanneer chromatisch contrast tussen eierschaal grond kleuring en ter plaatse verkleuring hoger is, de Amerikaanse Robin Turdus migratorius neigt te verwerpen eieren sterker. Deze bevinding biedt waardevolle inzichten over hoe deze host gegevens, in dit geval verwerkt door het spotten, om te beslissen of u wilt verwijderen van een parasitaire ei. Door te passen verf mengsels, kunnen onderzoekers precies de gelijkenis tussen een experimentele ei van kleur en van host ei, manipuleren tijdens het standaardiseren van andere storende factoren zoals spotten patronen10, ei grootte22 en ei vorm van23.

Ter bevordering van verdere replicatie en metareplication24 van klassieke en recente ei afwijzing werk, is het belangrijk dat wetenschappers gebruiken methodologieën die zijn gestandaardiseerd over fylogenie (andere host soorten)7,22, ruimte (andere host populaties)7,22,25,26 en tijd (verschillende fokken seizoenen)7,22,25,26 ,27, die slechts zelden werd gedaan. Methodologieën die niet gestandaardiseerde28 waren werden later aangetoond te leiden tot artefactual resultaten29,30. Dit document dient als een reeks richtsnoeren voor onderzoekers proberen te repliceren deze soort ei afwijzing experiment dat onderzoekt reacties op continue variatie en noemt een aantal belangrijke methodologische concepten: het belang van controle nesten, a priori hypothesen, metareplication, pseudoreplication, en kleur en spectrale analyse. Ondanks ei afwijzing experimenten domineert het gebied van aviaire gastheer-parasiet coevolution, bestaat geen uitgebreide protocol nog. Deze richtsnoeren zullen dus een waardevolle bron aan het verhogen van inter - en intra-lab herhaalbaarheid als de echte test van elke hypothese ligt in metareplication, dat wil zeggen, herhalende hele studies over fylogenie, ruimte en tijd van24, die kan slechts zinvol gebeuren bij het gebruik van consistente methoden29,30,31.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle methoden die hier worden beschreven zijn goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van Long Island University-Post.

1. mengen acryl verven

  1. Meng de eierschaal grond kleuring, die is de kleur die uniform betrekking op het gehele oppervlak van de eierschaal hebben zal. Het volgende recept zal het maken van 50 g van verf, die een beetje meer dan twee 22 mL aluminium verf buizen vullen zal.
    1. Genereren van een blauw-groene kleur, die een blauw-groene "eggshell" (bijvoorbeeld, een Amerikaanse Robin T. migratorius "eggshell"), met behulp van 18.24 g van kobalt turkoois licht, 20.77 g titanium wit 6.52 g van kobalt groen en 2.86 van kobalt turkoois en 1.61 g van verbrande wintervlinder.
    2. Het genereren van een bruine kleur, die vertegenwoordigt een bruin "eggshell" (bijvoorbeeld, een kip Gallus gallus domesticus "eggshell"), met behulp van 4.12 g rood ijzeroxide, 9,75 g van cadmium oranje, 22.15 g rauwe verdraagbaarheid licht en 13,97 g titaanwit.
    3. Genereer een beige kleur en vertegenwoordigen een beige "eggshell" (bijvoorbeeld, een kwartel- Coturnix japonica "eggshell"), met behulp van 10.60 g bruin ei kleur, 8.28 g blauw-groene kleur, 18.51 g titaanwit en 12.61 g Gele oker.
    4. Het genereren van een witte kleur met titaanwit zonder mengen.
  2. Meng een donker bruin steunkleur vertegenwoordigen de plekjes gevonden op C. japonica kwarteleitjes, met behulp van 8.38 g bruin ei kleur en 26.04 g van verbrande Najaarsspanner 15.59 g mars zwart.
  3. Meng tussenliggende kleuren verspreid over de eierschaal kleurengamma van blauw-groen tot bruin, door het mengen van blauw-groene en bruine verf samen en hun bijdrage samengebouwd variëren (b.v., delen van de blauw-groene tot bruine verf: 10:0, 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9 en 0:10, Zie figuur 1E).
    1. Voor het genereren van meer tussenliggende kleuren, zelfs hoeveelheden van deze tussenliggende kleuren meng en herhalen totdat het gewenste aantal unieke kleuren maken. De zelfs mengsel van blauw-groen en bruin zal produceren een neutrale grijze kleur, maar deze kleur kan worden aangepast met behulp van wit of beige als dit nodig is. Als een meer exacte kleur (bijvoorbeeldvan een specifieke host ei) vereist is, gebruik subtractieve kleur mengen modellen te voorspellen de spectrale reflectiecoëfficiënt van unieke combinaties van verf en gebruik het mengsel laagste produceren alleen merkbaar verschil (JND) naar de gewenste kleur (Zie stappen 3.3 – 3.7).
  4. Opslaan verf in lege 22 mL aluminium verf buizen.
    1. Plaats de verf in de zak van een kunststof sandwich met een klein deel van één hoek afgesneden. Plaats het uiteinde van de plastic zak in de buis en knijp de verf in de buis, op de tube zachtjes tegen de tafel te tikken.
    2. Zegel buis met behulp van de zelfklevende rand en vouwen van het einde over zelf ten minste 3-4 keer.

2. schilderij experimentele ei modellen

  1. Experimentele ei modellen te verkrijgen.
    1. Afdrukken van model eieren met behulp van een drie-dimensionale (hiernamaals, 3D) printer of aankoop van een distributeur28. Deze eenvoudige aanpak wordt aanbevolen omdat het genereert van eieren die van consistente grootte zijn en vorm van28.
      Opmerking: Model eieren kunnen ook worden gevormd uit gips, klei, hout of andere stoffen.
  2. Voeg een zelfs vacht van titaanwit over elk ei te belemmeren de onderliggende kleur.
  3. Houd elk ei met pincet, verf de gewenste kleur met behulp van hoge kwaliteit acrylverf en een schone borstel aan elk ei een unieke kleur.
  4. Gebruik een föhn op een koele instellen om het droogproces van elk vers beschilderde ei te versnellen.
  5. Gebruik een schuurpapier om zand naar beneden bultjes die op het ei worden kunnen zodra het ei volledig droog is.
    1. Herhaal stap 2.3 totdat het ei een gelijke deklaag van verf zonder klonten heeft. Eieren nodig maar liefst twee jassen.
  6. Eventuele vlekken aan model eieren toevoegen door nauwkeurige toepassing van deze met een penseel en zorgvuldig het spatten van de verf met een tandenborstel. Slechts een enkele vacht is noodzakelijk.
    Let op: Als replicatie ultraviolet (UV) reflectiecoëfficiënt wordt gewenst, breng een zelfs laagje UV verf; Dit is echter niet aanbevolen tenzij toestemming voor het gebruik van deze verf is verkregen van institutionele staat/provinciale en federale kantoren het toelaat.

3. het kwantificeren van kleur

  1. De spectrometer inschakelen door op de power-knop te drukken.
  2. Invoegen SD kaart in de SD-kaartsleuf en link het op het systeem door te drukken op de rode knop, annuleren Selecteer "File System" door op de groene accepteren-knop, selecteer "Vinden SD kaarten" door op het menu van de knop te drukken. Daarna, druk op de rode knop twee keer of annuleren door op de home-knop te drukken.
  3. Hechten de glasvezelkabels aan de spectrometer en licht bron.
    1. Sluit het uiteinde geëtiketteerd "Light Source" naar de lichte module en sluit het uiteinde geëtiketteerd "Spectrometer" aan de module van de spectrometer.
  4. Breng de sonde tip op het einde van de fiber optic sonde.
    Opmerking: Een voorbeeld sondepunt afdrukbare op een 3D-printer is beschikbaar als een aanvullende Code-bestand. Dit object zal vereisen threading een duimschroef van uw keuze.
    1. Vast een afstand (b.v., 5 mm) tussen het monster en de meting sonde die de signaal / ruisverhouding maximaliseert. Zorgen voor een consistente meetafstand met behulp van een flexibele liniaal.
      Opmerking: De exacte afstand zal variëren met elke individuele spectrometer unieke combinatie van raspen en breedte van de gleuf, optische breedte en lichtbron. Het handhaven van dezelfde afstand bij alle metingen. Een flexibele regel is beschikbaar om te downloaden als een aanvullende Code-bestand.
    2. Gebruik een samenvallende normale meting hoek (90°), tenzij de natuurlijke gastheer eieren of model eieren een glanzend oppervlak hebben, in welk geval het gebruik van een hoek van 45° samenvallende schuine meting. Alle eieren, echte en kunstmatige, met behulp van dezelfde hoek te meten.
    3. Wassen van de sondepunt met 95% ethanol.
  5. De lichtbron inschakelen door te drukken op de knop omlaag driemaal PX-Lamp selecteren door te drukken op de knop groene accepteren, instellen door op de juiste toets scroll , "Timing besturingselementen" selecteren door op de juiste knoop te drukken, klik op de down driemaal, en selecteer vervolgens gratis uitvoeren door te drukken op de knop ' Accepteer '.
    1. Wacht ten minste 15 minuten voordat alle metingen.
  6. Kalibreren en configureren van de spectrometer. Om dit te doen, druk op de home-knop en selecteer vervolgens "Tools" door te drukken op de scroll links, selecteer "Manual Control" door te drukken op het menu van de knop en selecteer "Verwerven Parameters" door te drukken op de menu knop omhoog.
    1. Boxcar effenen naar vijf door te drukken op de rechterknop scroll, verplaatsen van de cursor naar de rechts twee ruimtes door tweemaal op de scroll-knop rechts te drukken en vervolgens de boxcar instelling verhogen door vijf keer op het menu van de knop te drukken wordt ingesteld. Selecteer "Accept" door te drukken op de groene knop ' Accepteer ' na afloop.
    2. Set gemiddelden tot en met 10 door druk op de menu knop ingedrukt, dan verplaatsen naar de rechterzijde twee plaatsen door tweemaal op de scroll-knop rechts te drukken en de aanpassing van de waarde in de tientallen plaatsen door eenmaal op de menu knop omhoog te drukken en te verhuizen naar degene plaatsen door te drukken op de scroll rechterknop o Nvu en het verminderen van dit op nul door eenmaal op de menu knop ingedrukt te drukken. Selecteer "Accept" door te drukken op de groene knop ' Accepteer ' na afloop.
    3. Druk op de home-knop, selecteer reflectie door op het menu van de knop te drukken en plaats van de sonde stevig op de witte standaard. Sla een witte standaard door op het menu van de knop te drukken. Een donkere standaard opslaan door op de juiste toets scroll en Bekijk de reflectiecoëfficiënt door te drukken op de menu knop ingedrukt.
  7. Meten van elke "eggshell" reflectie zesmaal door het meten van tweemaal in de buurt van de botte paal (brede einde van ei), tweemaal op het ei de evenaar, en tweemaal in de buurt van de scherpe paal (smaller eind). Zorg dat u te rapporteren of vlekken of niet worden vermeden. Voeren dit op zowel experimentele eieren, alsook van de host eieren.
  8. Een lokaal gewogen polynomiale functie gebruiken met een 0,25 nm smoothing span om geluid in de bochten van de reflectiecoëfficiënt, met behulp van kleur analyse software29. Als kleur scores, zoals helderheid, niet aanzienlijk herhaalbare tussen de regio's van de ei-model (stap 3.7), repaint het ei (stappen 2.2 – 2.6); anders, gemiddelde de ei model kleur over het ei.
  9. Beslissen over de meest geschikte set relatieve fotoreceptor gevoeligheden voor de vraag.
    Opmerking: Dit mogelijk een generieke ultraviolet gevoelige of violet gevoelige vogel, of eens kunt relatieve gevoeligheden30,31,32model.
  10. Kwantificeren van quantum vangsten33 voor elke fotoreceptor, zowel één34 en double kegels35,36, door de integratie van het product van de eierschaal reflectiecoëfficiënt, fotoreceptor gevoeligheden en een passende bestralingssterkte spectrum over het aviaire zichtbare spectrum (dat wil zeggen, 300 – 700 nm).
    1. Gebruik relatieve quantum vangen schattingen voor het genereren van coördinaten binnen de aviaire tetrahedral kleur ruimte33,37. Zorgen dat, in tegenstelling tot quantum vangsten, deze relatieve quantum vangsten bedragen op 1.
  11. Gebruik quantum vangsten (stap 3.10) te schatten van de discriminability, in JND, tussen host "eggshell" kleur (zie stap 2.6.1) en de waargenomen kleuren van elk buitenlands ei met behulp van een neuraal lawaai-beperkt visueel model32 , 38 , 39.
    1. Het meten van de eierschaal kleuring van eigen gebruik van de dezelfde spectrometer en lichtbron gebruikt voor het meten van de model-eieren (stap 3.7), indien mogelijk.
      Opmerking: Praktische of logistieke overwegingen kunnen dit onmogelijk maken, in welk geval het meten van een subset van host eieren van verschillende nesten om een gemiddelde host eierschaal kleuring.
    2. Gebruik een Weber-fractie voor de lange-golf-gevoelige kegel van 0.140.
    3. Goed voor de relatieve overvloed van kegels en het belangrijkste lid van de dubbele conus30.
      Opmerking: Als de kleuren van de ei gebruikt alleen op een helling die overeenkomt met de natuurlijke eierschaal kleuren, de JND tussen de host en experimentele ei vermenigvuldigd kan worden 1 of -1 om te onderscheiden van de verschillen op beide extreme (bijv., blauw-groen of bruin, zie stappen 1.1.1–1.1.2). Als ei kleuren over meerdere hellingen vallen of vul de kleurruimte, vatten de waarneembare kleurverschillen tussen eieren met behulp van perceptually uniform kleurkwaliteit diagrammen41. De coördinaten binnen dit type diagram beschrijft zowel de richting en de omvang van de waargenomen kleurverschillen tussen experimentele eieren en host ei kleur en deze kunnen worden gebruikt in de verdere analyses.

4. de veldwerk

  1. Het bepalen van de soorten om te studeren.
    Opmerking: Te overwegen factoren omvatten (maar zijn niet beperkt tot) de overvloed van de gastheer en/of parasiet soorten en of de host een greep42 of punctie43 rejecter, die zal het effect van het soort ei moet worden gebruikt (b.v.niet hard gebruiken kunstmatige model eieren voor punctie ejectoren44).
  2. Systematisch zoeken naar nesten in het studiegebied. Selectievakje vorige nesten records die een redelijke startpunt in sommige soorten45kunnen bieden.
    Opmerking: Zichtbare markeringen of markeren kan verhogen het risico van predatie46; Daarom kunt u overwegen een handbediende GPS in plaats daarvan.
  3. Toezicht op de nesten dagelijks directe of video-opname-methoden gebruiken voor het opnemen van de aanwezigheid van elk host ei tot de start van het experiment (stap 4.4); bijvoorbeeld, één dag na de voltooiing van de koppeling.
    Opmerking: Deze dagelijkse monitoring wordt voortgezet totdat het experiment heeft gesloten (stap 4.6).
    1. Luisteren naar alarm oproepen door volwassenen en verlaten van het gebied, als ze voor meer dan 30 blijven s. Benaderen een nest niet bij elke potentiële nest roofdier aanwezig is, vooral als het een visueel georiënteerde roofdier (bijvoorbeeld, corvid).
    2. Aanpak en laat nesten vanaf verschillende locaties, dat wil zeggen, lopen langs nesten, zodat zoogdieren roofdieren chemische signalen rechtstreeks naar nesten niet volgen.
      Opmerking: Deze aanpak kan onhaalbaar zijn in sommige habitats, namelijk dichte reed-bed.
    3. Altijd het minimaliseren van de fysieke verstoring van het nest en het gebied rond het nest.
    4. Kom niet dicht bij de nesten tijdens de periode van de nest-gebouw, omdat veel vogels de nesten verlaten zal als ze gestoord voorafgaand aan ei leggen van46.
  4. Zachtjes een experimentele ei aan van een host nest toevoegen door deze te schuiven in de zijkant van de kop van het nest. Geen druppel de experimentele modellen zoals het van de host eieren kan beschadigen.
    Opmerking: Willekeurig toewijzen van behandelingen.
    1. Record als de ontvangende ouder in de buurt en dus blijft heeft een kans om te getuigen van de wet van kunstmatige parasitisme47. Record en statistisch controle voor een variabele die aangeeft of de host van de nest-47was leeggemaakt. Ei introducties te voeren terwijl de ouders weg.
    2. Verzamel een ei host als de parasiet in het systeem Hiermee verwijdert u een host-ei.
      Opmerking: Dit kan niet noodzakelijk zijn in hosts waar ei verwijderen heeft geen invloed op host reacties op experimentele eieren22.
  5. Een set van controle nesten (nesten die worden bezocht, gecontroleerd en behandeld maar geen experimentele ei eieren wordt toegevoegd of verwisseld) in dienst om de natuurlijke nest desertie tarieven. Verwijder een host ei uit het nest van de controle alleen als ze worden verwijderd uit de experimentele nesten (zie stap 4.5.1).
    Opmerking: Dit is cruciaal omdat desertie mag niet een antwoord gericht op bepaalde buitenlandse eieren maar kan een antwoord voor andersoortige ei.
    1. Kies het aantal controle nesten een priori gebaseerd op de bekende of verwachte steekproefomvang en geraamde effect. Toewijzen elke nth nest als het nest van een controle tot statistische bepaling of nest desertie zijn een reactie van de gastheer op experimentele eieren of niet kan worden verkregen (stap 5.1).
      Opmerking: Als een host ei wordt verwijderd, verwijderen van hetzelfde aantal eieren van de host zoals in de experimentele behandeling, houdt één host in de hand voor 5 s en vervolgens vervangen het ei en blijven bij het nest voor de dezelfde tijdsduur als behandeling nesten. Als host eieren worden niet verwijderd, Houd één host in de hand voor 5 s en vervolgens vervangen het ei, blijven op het nest voor de hoeveelheid tijd doorgebracht op experimentele nesten (bijvoorbeeld10 s).
  6. Opnieuw het nest genoeg om te bepalen van de reactie bij elke host van het nest, met inbegrip van controles. Controleer het nest binnen een paar uur van de experimentele manipulatie.
    Opmerking: Bij sommige soorten, afwijzingen treedt op dezelfde dag als experimentele parasitisme; Daarom is het belangrijk om te controleren van het nest binnen een paar uur van de experimentele manipulatie48.
    1. Gebruik een telescopische spiegel bij het controleren van het nest te voorkomen van het directe contact met het nest of de koppeling.
    2. Vermijd opmerkingen in zwaar weer (regen, warmte of koude) omdat hierdoor het gevaar voor de pinda en de eieren46kan toenemen.
    3. Voer dagelijks controles tot de host heeft gereageerd op de geïntroduceerde ei of een bepaalde hoeveelheid tijd is verstreken.
      Opmerking: Door de Conventie, als het ei in het nest 5-6 dagen gedurende, de host wordt beschouwd als een accepteerder22; echter sommige individuen host reageren zelfs later49 en weglating van dergelijke reacties noodzakelijkerwijs vooroordelen ei afwijzing tarief schattingen. Idealiter moeten de onderzoekers bepalen de bovenste 95% family-wise betrouwbaarheidsinterval van latentie tot verwerping in hun systeem en gebruik dit als hun criterium.

5. statistische Analyses

  1. Gebruik een Fisher's exacte test in een perfect gerandomiseerde studie (dat wil zeggen, experimentele en controle nesten perfect worden afgewisseld en dus niet van elkaar verschillen in tot vaststelling van de datum, koppeling of een andere parameter bekend bij nest desertie) te vergelijken het aantal desertie tussen controle (stap 4.5) en behandelingen nesten. Gebruik anders een veralgemeende lineair model (GLM) met potentieel relevante covariates (zie hieronder), als een in het algemeen meer terughoudende benadering.
    1. Als experimentele nesten een aanzienlijk hoger percentage van de desertie dan controle nesten hebben, code, beide verwijderd eieren en verlaten eieren als "verworpen".
      Opmerking: Door de Conventie de host heeft "verworpen" het ei wanneer het de parasitaire ei heeft erkend en hetzij het verwijderd of verlaten het (met het hele nest).
    2. Als desertie tarieven niet tussen experimentele verschillen en controle nesten, uitsluiten desertie uit de analyse, omdat ze niet een reactie van de gastheer op parasitisme en code reacties als 'weggestuurd'.
      Opmerking: Door Conventie 'weggestuurd' verwijst naar wanneer een ei is eigenlijk verwijderd uit haar nest.
    3. Het vastleggen van de datum en tijd wanneer de host het ei heeft verworpen. Recode de variabele reactie afhankelijk van uw zoeken op stappen 5.1.1–5.1.2.
  2. Verslag the Fisher's exacte test, de bijbehorende kansen-verhouding en de juiste betrouwbaarheidsinterval.
  3. Beslissen over een zinvolle covariates die zal worden toegevoegd aan voorspellende modellen (bijvoorbeeld, stappen 5.4-5.5).
    1. Geef de codering (bijvoorbeeldcontinu, categorisch of ordinale) van elke covariate.
    2. Code dateert als ordinale dagen en center data afzonderlijk binnen jaar om eventuele verwarren als gevolg van variatie toe te schrijven aan jaar of seizoensgebonden7,47,50,51.
    3. Hiermee centreert u elke covariates deelnemen aan een interactie met het oog op gemakkelijker interpretatie van hun lagere bestel voorwaarden in model uitvoer.
      Opmerking: Schalen covariates maakt eenvoudige vergelijking van effecten tussen studies en soms model convergentie kunt verbeteren.
  4. Voorspellen van host-Reacties (uitwerpen of afwijzen vs accepteren) met behulp van een veralgemeende lineair model (GLM) of een veralgemeende lineaire gemengd model (GLMM) met een fout van de binomiale verdeling en logit link-functie.
    Opmerking: De keuze tussen een GLM of GLMM hangt af van de gegevens, en als je een willekeurig effect (bijvoorbeeldnest ID, jaar). Toevallige factoren moeten ten minste 5 niveaus anders afwijkingen zijn waarschijnlijk slecht worden geschat52.
    1. Verslag van de determinatiecoëfficiënt (meestal R2) om te laten zien welk deel van de variantie werd verklaard door een lineair model53,54.
  5. Voorspellen hoe lang duurt de vogel inspelen op experimentele parasitisme met behulp van een GLM met een fout in minus binomiale verdeling (of een Poissonverdeling fout als de gegevens niet overdispersed zijn) en meld u koppeling.
    Opmerking: Onderzoekers verwijzen naar de lengte van de tijd die nodig is voor een vogel om te reageren als 'latency naar antwoord,' die wordt gemeld met precisie te dagen, zodat de eieren op de dag van het experiment verworpen hebben een vertraging van nul. Model antwoord variabelen met te veel nullen (> 50%) met behulp van nul-opgeblazen of hindernis modellen55.
  6. Diagnostische hulpprogramma's om te controleren of het model voorspelt de gegevens naar tevredenheid en verslag model samenvatting statistiek te kwantificeren van welk deel van de variantie model uitgelegd56 gebruiken , 57. verslag van de determinatiecoëfficiënt (meestal R2), zie stap 5.4.2.
    1. Negatieve binomiale modellen met behulp van grafische validatie door de productie van een kwantiel-kwantiel plot en uitzetten van storingswaarden van Pearson tegen de ingerichte waarden valideren.
      Opmerking: Een goed geleide model zal hebben geen uitschieters of onverwachte patronen55.
    2. Valideren binomiale modellen met behulp van goedheid-van-fit testen zoals Hosmer-Lemeshow tests en andere diagnostische tests die beschikbaar zijn in de R-pakket, 'binomTools'58 met geheel van diagnostische hulpprogramma's.
  7. Overwegen controle voor consistente covariates ten behoeve van consistentie en vergelijkbaarheid tussen studies.
    Opmerking: Gemeenschappelijke covariates zou omvatten koppeling grootte22, tot vaststelling van datum59, nesten manipulatie49, leeftijd en of de host was gespoeld uit het nest of niet47. Veel, vooral vroege, studies gebruikten niet elke covariates. Indieners overwegen bovendien analyseren van de gevolgen van de ei-typen (of verschillende verlopen) zonder covariates zodat hun resultaten kwantitatief vergelijkbaar met deze studies covariates ontbreekt.
    1. Gebruik van een informatie-theoretische benadering en verslag van het resultaat van gemiddeld veel potentiële modellen host gedrag60uit te leggen.
      Opmerking: Gebruik als alternatief, Stapsgewijze regressie-analyse als een model selectie algoritme61. Onderzoekers moeten gebruik van een vooraf gedefinieerde criterium (b.v., aangepast R2, Mallows' Cp, Akaike van informatie criterium, Schwarz van BIC of p-waarde) en bieden zowel het volledige model (met gemeenschappelijke covariates) en een uiteindelijke verlaagd model.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Genereren van kleurrijke ei modellen

Reflectie spectra van de verf van de douane mengsels en natuurlijke eieren worden weergegeven in figuur 1A-D. Verf mengsels gebruikt in brood parasitisme studies moeten nauw overeen met natuurlijke reflectiecoëfficiënt metingen op het gebied van spectrale vorm (kleur) en omvang (helderheid). Als dat is bereikt, moet de kleur van het experimentele ei door de host worden opgevat als een natuurlijke ei kleur. Om te beoordelen host erkenning, moeten deze reflectanties worden omgevormd tot een relevante aviaire kleurruimte. U doet dit door het product van deze reflectie spectra, kan zonnestraling en fotoreceptor gevoeligheid worden geïntegreerd om te berekenen quantum vangsten33. Aviaire kleur perceptie is anders dan bij de mens, omdat vogels zien kleuren met behulp van vier, in plaats van drie researchdieren. De quantum vangst uit deze vier receptoren kan worden omgezet in coördinaten binnen een tetraëdrische kleurruimte (figuur 1E), waarbij elk hoekpunt vertegenwoordigt de relatieve stimulatie van een specifieke fotoreceptor: ultraviolet, korte, middellange en lange golflengte-gevoelige researchdieren37. Coördinaten binnen deze ruimte bieden een methode voor het vergelijken van kleuren en fenotypische verscheidenheid van kleuren, die is relatief beperkt met betrekking tot de kleur van vogels eierschalen62. Uitzetten van experimentele ei kleuren in een kleurruimte is belangrijk, omdat hun coördinaten binnen die ruimte bepalen zal als deze eieren natuurlijk lijkt. Figuur 1 illustreert de kleuren van aangepaste verven (kleurrijke stippen, letters corresponderen met de spectra van de reflectiecoëfficiënt wordt weergegeven in figuur 1A-D) die worden beschreven in dit document en hoe ze te vergelijken met natuurlijke vogels eierschaal kleuren. Deze nieuwe benadering biedt mogelijkheden voor nieuwe experimentele designs en nieuwe inzichten in host ei erkenning kan bieden.

Kwantificeren van de host reacties op eierschaal kleuren

Expliciet of impliciet, al maar één9 eerdere studie heeft aangenomen dat hosts op het voorbeeld van de eigenschap, bijvoorbeeld, het verschil tussen een parasitaire ei reageren en hun eigen, in een absolute of symmetrische mode (Figuur 2, streepjes). Dit verschil varieert meestal van identieke (0) tot oneindig verschillende; echter, de meeste eigenschappen variëren langs meerdere dimensies en er is geen een priori reden om te veronderstellen van hun reacties moeten vergelijkbaar zijn in de fenotypische ruimte. Onderzoek dat manipuleert eigenschappen in hun volledige fenotypische scala (Figuur 2, solide), kan het testen van deze veronderstelling. Voor twee Turdus spp., Hanley et al. 9 bleek dat tussen een bruin en blauw-groene ei, beide even anders dan de eigen, van de host het bruin ei meer kans om te worden afgewezen. Met ei modellen met bekende coördinaten binnen een standaard aviaire kleurruimte (figuur 1E) kunnen onderzoekers werken binnen het natuurlijke verspreidingsgebied van de fenotypische of uitbreiden dat fenotypische bereik (bijvoorbeeldnaar blauw-groen of bruin) om te verkennen host reactie en sonde van de perceptuele grenzen van host erkenning. Een dergelijke aanpak biedt een context (gebaseerd op de fenotypische ruimte) om te begrijpen van de antwoorden van de gastheer.

Kwantificeren van de host reacties op eierschaal steunkleuren

Een recente studie21 bleek dat Amerikaanse robins meer kans om te verwerpen gevlekte experimentele eieren hebben wanneer zij die plekken als browner dan de blauw-groene kleur van de "eggshell" (Figuur 3 waarnemen). Deze host eieren onbevlekt, maar hun parasiet de Bruinkop-koevogel Molothrus ater heeft bruine vlekken en daarom deze beslissingsregel adaptieve lijkt. Dergelijke bevindingen versterken eerdere bevindingen, die hebben aangetoond dat Amerikaanse robins besluiten op beide grond kleur en vlekken13 baseren; echter waren door het meten van hun antwoorden over een kleur verloop Dainson et al. in staat om vast te stellen dat Amerikaanse roodborstjes het chromatisch contrast tussen grond en steunkleur in ei afwijzing besluiten21gebruiken. Experimentele designs met dergelijke continu variatie in kleur kunnen onderzoekers te verkennen van de rol van gastheer zintuiglijke en perceptuele mechanismen in ei erkenning meer grondig.

Figure 1
Figuur 1: vertegenwoordiger variatie in natuurlijke aviaire en kunstmatige eierschaal kleuren. De gemiddelde van de tien spectrale reflectiecoëfficiënt metingen van (A) de blauw-groen, beige (B), (C) bruin, wit (D) en (E) donker bruine verf mengsels (1.2.1 tot en met 1.2.5, ononderbroken lijnen) naast de reflectiecoëfficiënt van een echte ei met een vergelijkbare weergave: (A) Amerikaanse robin T. migratorius, (B) kwartel C. japonica, een bruin (C) en (D) white binnenlandse kippenei Gallus g. domesticus (onderbroken lijnen). De piek in ultraviolet reflectiecoëfficiënt in (D) is te wijten aan de verwijdering van de cuticula67. Foto's van echte eieren op de linker- en kunstmatige eieren naar links om de schaal inzet (de balk boven "kunstmatige" vertegenwoordigt 1 cm). Het imago van de echte kwartel ei (inzet B) werd vanaf een foto genomen door Roger Culos , die is beschikbaar onder de CC door 4.0gewijzigd. We illustreren volwassen vogels als inzet afbeeldingen (foto's van vogels inzetstukken A-D respectievelijk: Tomáš Naect, Ingrid Taylar onder CC door 2.0, Sheroolen Dejungen onder CC-BY-SA-3.0). De aviaire waargenomen kleuren worden ook uitgezet binnen de (E) aviaire tetrahedral kleurruimte voor de gemiddelde ultraviolet-gevoelige aviaire kijker. De hoekpunten vertegenwoordigen de relatieve stimulatie van het ultraviolet (U), korte (S), medium (M) en lange (L) golflengte-gevoelige researchdieren. Grijze stippen geven de kleuren van natuurlijke vogeleieren over de volledige fylogenetische diversiteit66, van eerder gepubliceerde gegevens68, terwijl de kleurrijke stippen vertegenwoordigen de kleuren van de formuleringen van de verf van de douane hier (in stappen van 1.1.1 tot 1.2), en solide puntjes vertegenwoordigen tussenliggende kleuren (stap 1.3). Cursieve letters naast kleurrijke stippen verwijst naar spectrale reflectanties aangegeven in deze figuur, terwijl (e) verwijst naar de donkere vlekken van een kwartel ei. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: vertegenwoordiger host ei afwijzingen van eieren met variabele eierschaal kleuring. Traditioneel, de waarschijnlijkheid van de voorspelde (onderbroken) afwijzing voor een host is gebaseerd op het absolute verschil tussen de hosts ei en buitenlandse ei waargenomen (dat wil zeggen, zoals de buitenlandse egg meer verschillende is reacties op dat ei zijn waarschijnlijker, ongeacht de richting van het verschil in de kleurruimte). Deze praktijk negeert natuurlijke variatie in de eigen ei kleur. Het is echter waarschijnlijker dat Amerikaanse robins (N = 52) bruine eieren dan even ongelijke blauw-groene eieren (vaste lijn), waarin wordt gewezen op het belang van de behandeling van host reacties over een fenotypische kleurovergang9zal verwerpen. Dit cijfer werd vanaf Hanley et al. gewijzigd 9 en deze gegevens65 zijn gelicentieerd onder CC door 4.0. Inzet eieren zijn representatief voor het kleurbereik, maar hun posities zijn bij benadering. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.  

Figure 3
Figuur 3: vertegenwoordiger host ei afwijzing van eieren met variabele ter plaatse verkleuring. Het chromatisch contrast (JND) tussen de steunkleuren geschilderd op experimentele model eieren en de kleur van de grond van deze modellen voorspeld host reactie (0 = aanvaarding, 1 = uitwerpen) in de Amerikaanse robin. Dit cijfer is gewijzigd van Dainson et al. 21. het verzonken vlak van eieren vertegenwoordigen variatie in ter plaatse verkleuring gebruikt, maar hun posities zijn bij benadering. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Hoewel ei afwijzing experimenten de meest voorkomende methode om te studeren brood parasiet-gastheer coevolution66, gecoördineerde inspanningen zijn op de standaardisering van materialen, technieken, of protocollen ontbreken. Dit is met name problematisch voor meta-analyses. Geen meta-analyse, om onze kennis, van host ei afwijzing tot nu toe heeft de zeggenschap voor methodologische verschillen tussen de studies67,68, met inbegrip van wat wordt beschouwd als mimetisch of niet-mimetische. Dit is een groot probleem omdat mimetische (naar menselijke maatstaven) eieren kunnen worden afgewezen door hosts vaker dan schijnbaar niet-mimetische degenen69, waaruit blijkt dat menselijke kleur classificatie zowel ontoereikend en ongeschikt voor gevolgtrekkingen betreffende aviaire cognitie-18. Bovendien, meta-analyses negeren het feit dat sommige studies, zelfs van dezelfde host soort, behandeld desertie anders, ze te tellen als reacties22 of hen uitsluiten van analyses7,67, 68. Bovendien misclassifying ei modellen als niet-mimetische of mimetische eieren, kan leiden tot valse vergelijkingen tussen studies dat beide deze classificaties gebruikt voor verschillende ei model70soorten. Verschillen tussen de studies1,70 kunnen afspiegeling van zowel verschillen in de studie ontwerp (bijvoorbeeld, model ei typen) of de verschillen tussen populaties, beide tot een onbekende diploma; Dit voorkomt duidelijke interpretatie van de verschillen en verzet zich tegen de afwijzing van null en alternatieve hypothesen. Dit protocol biedt een gestandaardiseerde aanpak voor ei afwijzing experimenten, en met name benadrukt de kleuring en kwantificeren van de kleur van het ei modellen. Volgende of aanpassing (en op de juiste wijze rapportage) dient dit protocol de methodologische standaardisatie nodig voor productief wetenschappelijk debat, Inter studie vergelijkingen en toekomstige vordert ter zake van het onderzoek te bevorderen.

Aangezien eierschaal kleuring wordt bepaald door slechts twee pigmenten, protoporfyrine IX verschijnen bruin en biliverdin IXα verschijnen blauw-groene62,71,72, eierschaal kleuren bezetten slechts een klein deel van aviaire visie 62. deze variatie kan worden gerepliceerd door het zorgvuldig formuleren acrylverf die overeenkomen met de natuurlijke eierschaal kleuren, en dit zal leiden tot een beter begrip van host erkenning mechanismen. Bijvoorbeeld, Turdus hosts zijn meer kans te verwerpen bruine eieren dan blauw-groene eieren, ondanks het absolute waargenomen kleur verschil tussen deze buitenlandse eieren en hun eigen (Figuur 2). Reacties op eieren gekleurde langs kleurovergangen variëren aanzienlijk, benadrukken het belang van nauwkeurig produceren en reproduceren van de kleuren die worden gebruikt in ei afwijzing experimenten. Zelfs variatie in ter plaatse verkleuring kan resulteren in opvallende verschillen in host reactie (Figuur 3)21. Met behulp van deze aanpak, onderzoekers kunnen systematischer sonde van de grenzen van de erkenning van de host en het relatieve belang van chromatische ontdekken en luminantie trajecten voorlichtingstaak ten aanzien van gastheer besluiten.

Ondanks de voordelen die deze aanpak biedt voor het kwantificeren van de host reacties over een fenotypische bereik, is het niet geschikt voor het testen van elke hypothese. Wanneer afwijzing tarieven noodzakelijk zijn voor het testen van hypothesen, met name voor de Inter bevolking vergelijkingen, zou met behulp van een of meer consistente ei model typen een minder kostbare en veeleisende aanpak. Bijvoorbeeld kan specifieke ei model typen vertegenwoordiger van specifieke parasitaire ei polymorfismen presenteren, inzicht geven in historische en hedendaagse selectie druk73. Berekening van de tarieven van de afwijzing is niet onmogelijk wanneer elk ei een unieke kleur is; echter kan host reacties te kwantificeren in een heel scala van mogelijke parasitaire ei kleuren inzicht geven in kwesties in verband met besluit drempels en discriminatie mogelijkheden. In het bijzonder biedt deze benadering een instrument voor onderzoekers te meten van een host ei discriminatie capaciteiten. Dit protocol beschrijft verf recepten om te helpen met het standaardiseren van de kleur van het ei modellen die gebruikt worden voor beide aanpak. Bovendien, ongeacht de gekozen aanpak, dienen de onderzoekers de verf ze gebruikt voor het kleuren van hun ei-modellen en moeten het kwantificeren van deze kleuren zorgvuldig verslag. Dit moet bijdragen tot het Inter studie vergelijkingen en meta-analyse.

Ei afwijzing studies met continue kleur, patroon, grootte, en/of shape-eigenschappen hebben een revolutie teweeggebracht in het gebied van aviaire gastheer-parasiet wapenwedloop studies in combinatie met het nu standaard gebruik van aviaire visuele perceptie modellering69, 74. nu is er bewijs dat sommige hosts niet alleen gebruik het absolute perceptuele verschil tussen eigen en buitenlandse eieren in ei erkenning, maar in plaats daarvan verbodsmaatregelen op de richting van deze verschil langs de fenotypische verloop van aviaire baseren eierschaal kleur9. Toekomstig onderzoek moet gebruiken gewenning/dishabituation of operante opleiding studies om te beoordelen of hosts van aviaire brood parasieten kunnen waarnemen en onderscheid tussen natuurlijke en kunstmatige ei kleuren in niet-ei erkenning contexten maken. Bovendien, deze dezelfde experimenten kunnen onthullen of de stroom-, historische-, en niet-hosts natuurlijke van kunstmatige "eggshell", die op de rol van sensorische mechanismen in coevolutionary armen-races wijzen zou kunt onderscheiden. Ten slotte voldoende opnemen en het repliceren van de UV-componenten van aviaire ei kleuring en maculation in ei afwijzing studies is een noodzakelijke uitdaging te overwinnen door toekomstig onderzoek75; Dit zal nodig zijn om te beoordelen of ei UV gebaseerde kleur signalen een perceptually saillant of unieke cue voor ei erkenning en afwijzing in hosts van aviaire brood parasieten vertegenwoordigen. Met behulp van dit protocol overeenstemming, onderzoekers nieuwe experimenten kunnen maken en meer gemakkelijk interpreteren en vergelijken hun bevindingen6,29,30,31.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Oceaan Optics heeft gefinancierd pagina kosten voor dit manuscript.

Acknowledgments

MEH werd gefinancierd door de HJ Van klieven leerstoel aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. Daarnaast financieren wij danken het Human Frontier Science Program (aan M.E.H. en T.G.) en het Europees Sociaal Fonds en de staatsbegroting van de Tsjechische Republiek, project neen. CZ.1.07/2.3.00/30.0041 (naar T.G.). Wij danken Oceaan optica voor de dekking van de publicatiekosten.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Replicator Mini + Makerbot
Professional Acrylic Paint Cobalt Turquoise Light Winsor & Newton 28382
Professional Acrylic Paint Titanium White Winsor & Newton 28489
Professional Acrylic Paint Cobalt Green Winsor & Newton 28381
Professional Acrylic Paint Cobalt Turquoise Winsor & Newton 28449
Professional Acrylic Paint Burnt Umber Winsor & Newton 28433
Professional Acrylic Paint Red Iron Oxide Winsor & Newton 28486
Professional Acrylic Paint Cadmium Orange Winsor & Newton 28437
Professional Acrylic Paint Raw Umber Light Winsor & Newton 28391
Professional Acrylic Paint Yellow Ochre Winsor & Newton 28491
Professional Acrylic Paint Mars Black Winsor & Newton 28460
Paint Brush Utrecht 206-FB Filbert brush
Paint Brush Utrecht 206-F Flat brush
Hair Dryer Oster 202
Fiber optic cables Ocean Optics Inc. OCF-103813 1 m custom bifurcating fiber optic assembly with blue zip tube (PVDF), 3.8mm nominal OD jeacketing and 2 legs
Spectrometer Ocean Optics Inc. Jaz Spectrometer unit with a 50 um slit width, installed with a 200-850 nm detector (DET2B-200-850), and grating option # 2.
Battery and SD card module for spectrometer Ocean Optics Inc. Jaz-B
Light source Ocean Optics Inc. Jaz-PX A pulsed xenon light source
White standard Ocean Optics Inc. WS-1-SL made from Spectralon
OHAUS Adventurer Pro Scale OHAUS AV114C A precision microbalance
Gemini-20 portable scale AWS Gemini-20 A standard scale
Empty Aluminum Paint Tubes (22 ml) Creative Mark NA
Telescopic mirror SE 8014TM
GPS Garmin Oregon 600
220-grit sandpaper 3M 21220-SBP-15 very fine sandpaper
400-grit sandpaper 3M 20400-SBP-5 very fine sandpaper
color analysis software: ‘pavo’, an R package for use in, R: A language and environment for statistical computing v 1.3.1 https://cran.r-project.org/web/packages/pavo/index.html
UV clear transparent Flock off! UV-001 A transparent ultraviolet paint
Plastic sandwich bags Ziploc Regular plastic sandwich bags from Ziploc that can be purchased at the supermarket.
Kimwipes Kimberly-Clark Professional 34120 11 x 21 cm kimwipes
Toothbrush Colgate Toothbrush

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Davies, N. B., Brooke, M. deL. An experimental study of co-evolution between the cuckoo, Cuculus canorus, and its hosts. I. Host egg discrimination. Journal of Animal Ecology. 58 (1), 207-224 (1989).
  2. Feeney, W. E., Welbergen, J. A., Langmore, N. E. Advances in the study of coevolution between avian brood parasites and their hosts. Annu Rev Ecol Evol Syst. 45, 227-246 (2014).
  3. Kilner, R. M., Madden, J. R., Hauber, M. E. Brood parasitic cowbird nestlings use host young to procure resources. Science. 305 (5685), 877-879 (2004).
  4. Dawkins, R., Krebs, J. R. Arms races between and within species. Proc R Soc Lond B. 205, 489-511 (1979).
  5. Wyllie, I. The cuckoo. , B.T. Batsford Ltd. London. (1981).
  6. Hauber, M. E., et al. The value of artificial stimuli in behavioral research: making the case for egg rejection studies in avian brood parasitism. Ethology. 121 (6), 521-528 (2015).
  7. Samas, P., Hauber, M. E., Cassey, P., Grim, T. Host responses to interspecific brood parasitism: a by-product of adaptations to conspecific parasitism? Front Zool. 11 (1), 34 (2014).
  8. Bán, M., Moskát, C., Barta, Z., Hauber, M. E. Simultaneous viewing of own and parasitic eggs is not required for egg rejection by a cuckoo host. Behav Ecol. 24 (4), 1014-1021 (2013).
  9. Hanley, D., et al. Egg discrimination along a gradient of natural variation in eggshell coloration. Proc R Soc B. 284 (1848), 20162592 (2017).
  10. Moskat, C., et al. Discordancy or template-based recognition? Dissecting the cognitive basis of the rejection of foreign eggs in hosts of avian brood parasites. J Exp Biol. 213 (11), 1976-1983 (2010).
  11. Marchetti, K. Egg rejection in a passerine bird: size does matter. Anim Behav. 59, 877-883 (2000).
  12. Zölei, A., Hauber, M. E., Geltsch, N., Moskát, C. Asymmetrical signal content of egg shape as predictor of egg rejection by great reed warblers, hosts of the common cuckoo. Behaviour. 149 (3-4), 391-406 (2012).
  13. Rothstein, S. I. Mechanisms of avian egg recognition: which egg parameters elicit responses by rejecter species? Behav Ecol Sociobiol. 11 (4), 229-239 (1982).
  14. Davies, N. B., Brooke, M. deL., Kacelnik, A. Recognition errors and probability of parasitism determine whether reed warblers should accept or reject mimetic cuckoo eggs. Proc R Soc B. 263 (1), 925-931 (1996).
  15. Reeve, H. K. The evolution of conspecific acceptance thresholds. Am Nat. 133 (3), 407 (1989).
  16. Mermoz, M. E., Haupt, C., Fernández, G. J. Brown-and-yellow marshbirds reduce their acceptance threshold of mimetic brood parasite eggs in the presence of non-mimetic eggs. J Ethol. 34 (1), 65-71 (2015).
  17. Hauber, M. E., Moskát, C., Bán, M. Experimental shift in hosts' acceptance threshold of inaccurate-mimic brood parasite eggs. Biol Lett. 2 (2), 177-180 (2006).
  18. Grim, T. Mimicry vs. similarity: which resemblances between brood parasites and their hosts are mimetic and which are not? Biol J Linn Soc. 84 (1), 69-78 (2005).
  19. Lahti, D. C. The limits of artificial stimuli in behavioral research: the Umwelt gamble. Ethology. 121 (4), 529-537 (2015).
  20. Alvarez, F. Attractive non-mimetic stimuli in Cuckoo Cuculus canorus eggs. Ibis. 141, 142-144 (1999).
  21. Dainson, M., Hauber, M. E., López, A. V., Grim, T., Hanley, D. Does contrast between eggshell ground and spot coloration affect egg rejection? Sci Nat. 104, 54 (2017).
  22. Grim, T., et al. Constraints on host choice: why do parasitic birds rarely exploit some common potential hosts? J Anim Ecol. 80 (3), 508-518 (2011).
  23. Underwood, T. J., Sealy, S. G. Influence of shape on egg discrimination in American robins and gray catbirds. Ethology. 112, 164-173 (2006).
  24. Johnson, D. H. The importance of replication in wildlife research. J Wildl Manage. 66 (4), 919-932 (2002).
  25. Stokke, B. G., et al. Predictors of resistance to brood parasitism within and among reed warbler populations. Behav Ecol. 19 (3), 612-620 (2008).
  26. Soler, J. J., Martínez, J. G., Soler, M., Pape Møller, A. Coevolutionary interactions in a host-parasite system. Ecol Lett. 4, 470-476 (2001).
  27. Thorogood, R., Davies, N. B. Reed warbler hosts fine-tune their defenses to track three decades of cuckoo decline. Evolution. 67, 3545-3555 (2013).
  28. Robert, M., Sorci, G. Rapid increase of host defence against brood parasites in a recently parasitized area: the case of village weavers in Hispaniola. Proc R Soc B. 266, 941-946 (1999).
  29. Lahti, D. C. Evolution of bird eggs in the absence of cuckoo parasitism. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (50), 18057-18062 (2005).
  30. Lahti, D. C. Persistence of egg recognition in the absence of cuckoo brood parasitism: pattern and mechanism. Evolution. 60 (1), 157-168 (2006).
  31. Grim, T., Stokke, B. G. In the light of introduction: Importance of introduced populations for the study of brood parasite-host coevolution. Biological invasions and animal behaviour. Weis, J. S., Sol, D. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. 133-157 (2016).
  32. Igic, B., et al. Using 3D printed eggs to examine the egg-rejection behaviour of wild birds. PeerJ. 3, e965 (2015).
  33. Maia, R., Eliason, C. M., Bitton, P., Doucet, S. M., Shawkey, M. D. pavo: an R package for the analysis, visualization and organization of spectral data. Methods Ecol Evol. 4 (10), 906-913 (2013).
  34. Hart, N. S., Vorobyev, M. Modelling oil droplet absorption spectra and spectral sensitivities of bird cone photoreceptors. J Comp Physiol A. 191 (4), 381-392 (2005).
  35. Govardovskii, V. I., Fyhrquist, N., Reuter, T., Kuzmin, D. G., Donner, K. In search of the visual pigment template. Vis Neurosci. 17, 509-528 (2000).
  36. Vorobyev, M., Osorio, D., Bennett, A. T. D., Marshall, N. J., Cuthill, I. C. Tetrachromacy, oil droplets and bird plumage colours. J Comp Physiol A. 183 (5), 621-633 (1998).
  37. Endler, J. A., Mielke, P. W. Comparing entire colour patterns as birds see them. Biol J Linn Soc. 86 (4), 405-431 (2005).
  38. Hart, N. S. The visual ecology of avian photoreceptors. Prog Retin Eye. 20 (5), 675-703 (2001).
  39. Hart, N. S. Vision in the peafowl (Aves: Pavo cristatus). J Exp Biol. 205 (24), 3925-3935 (2002).
  40. Hart, N. S., Partridge, J. C., Cuthill, I. C., Bennett, A. T. D. Visual pigments, oil droplets, ocular media and cone photoreceptor distribution in two species of passerine bird: the blue tit (Parus caeruleus L.) and the blackbird (Turdus merula L). J Comp Physiol A. 186 (4), 375-387 (2000).
  41. Stoddard, M. C., Prum, R. O. Evolution of avian plumage color in a tetrahedral color space: a phylogenetic analysis of new world buntings. Am Nat. 171 (6), 755-776 (2008).
  42. Vorobyev, M., Osorio, D. Receptor noise as a determinant of colour thresholds. Proc R Soc Lond B. 265 (1394), 351-358 (1998).
  43. Siddiqi, A., Cronin, T. W., Loew, E. R., Vorobyev, M., Summers, K. Interspecific and intraspecific views of color signals in the strawberry poison frog Dendrobates pumilio. J Exp Biol. 207, 2471-2485 (2004).
  44. Olsson, P., Lind, O., Kelber, A. Bird colour vision: behavioural thresholds reveal receptor noise. J Exp Biol. 218, 184-193 (2015).
  45. Pike, T. W. Preserving perceptual distances in chromaticity diagrams. Behav Ecol. 23, 723-728 (2012).
  46. Underwood, T. J., Sealy, S. G. Behavior of warbling vireos ejecting real and artificial cowbird eggs. Wilson J Ornithol. 123 (2), 395-400 (2011).
  47. Rohwer, S., Spaw, C. D. Evolutionary lag versus bill-size constraints: a comparative study of the acceptance of cowbird eggs by old hosts. Evol Ecol. 2 (1), 27-36 (1988).
  48. Martin-Vivaldi, M., Soler, M., Møller, A. P. Unrealistically high costs of rejecting artificial model eggs in cuckoo Cuculus canorus hosts. J Avian Biol. 3 (2), 295-301 (2002).
  49. Samaš, P., Heryán, J., Grim, T. How does urbanization affect dispersal in Eurasian blackbirds (Turdus merula)? Sylvia. 49, 21-38 (2013).
  50. Baicich, P. J., Harrison, C. J. O. A guide to the nests, eggs, and nestlings of North American birds. , Academic Press. San Diego. (1997).
  51. Hanley, D., Samaš, P., Heryán, J., Hauber, M. E., Grim, T. Now you see it, now you don't: flushing hosts prior to experimentation can predict their responses to brood parasitism. Sci Rep. 5 (1), 9060 (2015).
  52. Grim, T., Samaš, P., Hauber, M. The repeatability of avian egg ejection behaviors across different temporal scales, breeding stages, female ages and experiences. Behav Ecol Sociobiol. 68 (5), 749-759 (2014).
  53. Hanley, D., et al. Dynamic egg color mimicry. Ecol Evol. 6 (12), 4192-4202 (2016).
  54. Hanley, D., Samaš, P., Hauber, M. E., Grim, T. Who moved my eggs? An experimental test of the egg arrangement hypothesis for the rejection of brood parasitic eggs. Anim Cogn. 18 (1), 299-305 (2015).
  55. Samaš, P., et al. Ecological predictors of reduced avian reproductive investment in the southern hemisphere. Ecography. 36 (7), 809-818 (2013).
  56. Bolker, B. M. Linear and generalized linear mixed models. Ecol Stat Contemp theory Appl. , 309-334 (2015).
  57. Nakagawa, S., Johnson, P. C. D., Schielzeth, H. The coefficient of determination R2 and intra-class correlation coefficient from generalized linear mixed-effects models revisited and expanded. J R Soc Interface. 14 (134), 20170213 (2017).
  58. Nagelkerke, N. J. D. A note on a general definition of the coefficient of determination. Biometrika. 78 (3), 691-692 (1991).
  59. Zuur, A. F., Ieno, E. N., Walker, N., Saveliev, A. A., Smith, G. M. Mixed effects models and extensions in ecology with R. Stat Biol Heal. , Springer. New York. New York, NY. (2009).
  60. Grafen, A., Hails, R. Modern statistics for the life sciences. , Oxford University Press. Oxford. (2002).
  61. Zuur, A. F., Ieno, E. N., Elphick, C. S. A protocol for data exploration to avoid common statistical problems. Methods Ecol Evol. 1 (1), 3-14 (2010).
  62. Christensen, R. H. B., Hansen, M. K. binomTools: Performing diagnostics on binomial regression models. , https://cran.r-project.org/src/contrib/Archive/binomTools/ (2011).
  63. Lotem, A., Nakamura, H., Zahavi, A. Constraints on egg discrimination and cuckoo-host co-evolution. Anim Behav. 49 (5), 1185-1209 (1995).
  64. Burnham, K. P., Anderson, D. R. Model selection and multimodel inference: a practical information-theoretic approach. 60, Springer. New York, NY. (2002).
  65. Whittingham, M. J., Stephens, P. A., Bradbury, R. B., Freckleton, R. P. Why do we still use stepwise modelling in ecology and behaviour? J Anim Ecol. 75 (5), 1182-1189 (2006).
  66. Hanley, D., Grim, T., Cassey, P., Hauber, M. E. Not so colourful after all: eggshell pigments constrain avian eggshell colour space. Biol Lett. 11 (5), 20150087 (2015).
  67. Fecheyr-Lippens, D. C., et al. The cuticle modulates ultraviolet reflectance of avian eggshells. Biol Open. 4, 753-759 (2015).
  68. Hanley, D., Grim, T., Cassey, P., Hauber, M. E. Data from: Not so colourful after all: eggshell pigments constrain avian eggshell colour space. Dryad Digital Repos. , https://doi.org/10.5061/dryad.2q3r2 (2015).
  69. Hanley, D., et al. Data from: Egg discrimination along a gradient of natural variation in eggshell coloration. Dryad Digital Repos. , https://doi.org/10.5061/dryad.mm3kr (2017).
  70. Grim, T. Equal rights for chick brood parasites. Ann Zool Fennici. 44 (March), 1-7 (2007).
  71. Medina, I., Langmore, N. E. The costs of avian brood parasitism explain variation in egg rejection behaviour in hosts. Biol Lett. 11 (7), 20150296 (2015).
  72. Soler, M. Long-term coevolution between avian brood parasites and their hosts. Biol Rev. 89 (3), 688-704 (2014).
  73. Cassey, P., Honza, M., Grim, T., Hauber, M. E. The modelling of avian visual perception predicts behavioural rejection responses to foreign egg colours. Biol Lett. 4 (5), 515-517 (2008).
  74. Hale, K., Briskie, J. V. Response of introduced European birds in New Zealand to experimental brood parasitism. J Avian Biol. 38 (2), 198-204 (2007).
  75. Igic, B., et al. Detecting pigments from colourful eggshells of extinct birds. Chemoecology. 20, 43-48 (2010).
  76. Igic, B., et al. A shared chemical basis of avian host-parasite egg colour mimicry. Proc R Soc Lond B. 279 (1731), 1068-1076 (2012).
  77. Yang, C., et al. Coevolution in action: disruptive selection on egg colour in an avian brood parasite and its host. PLoS One. 5 (5), 1-8 (2010).
  78. Stoddard, M. C., Stevens, M. Avian vision and the evolution of egg color mimicry in the common cuckoo. Evolution. 65 (7), 2004-2013 (2011).
  79. Honza, M., Polačiková, L. Experimental reduction of ultraviolet wavelengths reflected from parasitic eggs affects rejection behaviour in the blackcap Sylvia atricapilla. J Exp Biol. 211 (15), 2519-2523 (2008).

Tags

Gedrag kwestie 138 aviaire perceptie brood parasitisme kleur visie cognitie eierschaal kleur afwijzing experiment
De grenzen van de erkenning van de ei met ei afwijzing experimenten langs fenotypische verlopen sonderen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Canniff, L., Dainson, M.,… More

Canniff, L., Dainson, M., López, A. V., Hauber, M. E., Grim, T., Samaš, P., Hanley, D. Probing the Limits of Egg Recognition Using Egg Rejection Experiments Along Phenotypic Gradients. J. Vis. Exp. (138), e57512, doi:10.3791/57512 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter