Analisi comparativa di stridulazioni di allarme in quattro specie di formiche (Hymenoptera: Formicidae)

Communication is very important in animals, especially in social insects for the organization and division of tasks in the colony. In ants, chemical communication is considered the primary mode for information transfer; however, there is increasing evidence that vibro-acoustic communication, considered secondary, is actually much more relevant and widespread than expected. In this study, the stridulations of four species of ants belonging to the Myrmicinae subfamily (Crematogaster scutellaris, Myrmica scabrinodis, Manica rubida and Messor structor) were compared with the aim of searching for potential differences attributable to their ecological characteristics and their evolutionary history. The ants were introduced into an experimental arena and their responses were analyzed in the following behavioral contexts: free exploration, presence of food (drop of honey) and danger situation (immobilized with scotch tape). They were filmed with a video camera while the vibro-acoustic signals emitted were recorded with a laser vibrometer. While the foraging context did not produce satisfactory results, in the danger context stridulations were recorded by all species. Twenty stridulations were randomly selected from each recording and, for each one, nine acoustic parameters were extracted. The variability of these parameters between species was visualized through the use of boxplots. To test potential differences between species, an analysis of variance (one-way ANOVA) was used and, in the presence of significant results, post hoc tests were performed to investigate the species involved (Tukey HSD). For the majority of the chosen parameters, differences between species were found, reinforcing the idea of ​​species-specificity of the signals. The recording of stridulations in species with different ecology demonstrates the diffusion of this communication modality, while the great variability of many of the parameters extracted from the signals suggests the presence of signal modulation capacity. The differences found between the stridulations of arboreal (Crematogaster scutellaris) and terrestrial (Messor structor) species support the hypothesis, demonstrated by phylogenetic studies on ants, that stridulation has appeared several times independently in this family of insects. Furthermore, the presence of particularly complex vibro-acoustic signals in an arboreal species such as C. scutellaris is in contrast with the hypotheses that associate the evolution of vibro-acoustic signals with the terrestrial/subterranean lifestyle.

La comunicazione è molto importante negli animali, in particolare negli insetti sociali per l’organizzazione e la divisione dei compiti nella colonia. Nelle formiche la comunicazione chimica è considerata la modalità primaria per il trasferimento di informazioni; ci sono però sempre più evidenze che la comunicazione vibro-acustica, ritenuta secondaria, sia in realtà molto più rilevante e diffusa del previsto. In questo studio sono state confrontate le stridulazioni di quattro specie di formiche appartenenti alla sottofamiglia Myrmicinae (Crematogaster scutellaris, Myrmica scabrinodis, Manica rubida e Messor structor) con lo scopo di ricercare potenziali differenze riconducibili alle loro caratteristiche ecologiche e alla loro storia evolutiva. Le formiche sono state introdotte in un’arena sperimentale e sono state analizzate le loro risposte nei seguenti contesti comportamentali: esplorazione libera, presenza di cibo (goccia di miele) e situazione di pericolo (immobilizzate con scotch). Sono state filmate con una videocamera mentre i segnali vibro-acustici emessi sono stati registrati con un vibrometro laser. Mentre il contesto di foraggiamento non ha prodotto risultati soddisfacenti, in quello di pericolo sono state registrate stridulazioni da parte di tutte le specie. Da ogni registrazione sono state scelte casualmente venti stridulazioni e, per ognuna, sono stati estratti nove parametri acustici. La variabilità di questi parametri tra le specie è stata visualizzata tramite l’utilizzo di boxplot. Per testare potenziali differenze tra specie è stata utilizzata un’analisi di varianza (one-way ANOVA) e, in presenza di risultati significativi, sono stati effettuati i post hoc test per indagare le specie coinvolte (Tukey HSD). Per la maggioranza dei parametri scelti sono state trovate differenze tra specie, rafforzando l’idea della specie-specificità dei segnali. La registrazione di stridulazioni in specie con ecologia differente dimostra la diffusione di questa modalità comunicativa, mentre la grande variabilità di molti dei parametri estratti dai segnali suggerisce la presenza di capacità di modulazione del segnale. Le differenze riscontrate tra le stridulazioni di specie arboricole (Crematogaster scutellaris) e terricole (Messor structor) sostiene l’ipotesi, dimostrata da studi filogenetici sulle formiche, che la stridulazione sia comparsa più volte indipendentemente in questa famiglia di insetti. Inoltre, la presenza di segnali vibro-acustici particolarmente complessi in una specie arboricola come C. scutellaris è in contrasto con le ipotesi che associano l’evoluzione dei segnali vibro-acustici allo stile di vita terricolo/sotterraneo.