Category Archives: Paper of the Week

Divided and Conquered

Image credit: Alex Proimos, CC BY-NC 2.0, Image Cropped

Experimental habitat fragmentation disrupts nematode infections in Australian skinks (2019), Resasco et al., Ecology. https://doi.org/10.1002/ecy.2547

The Crux

Habitat destruction is an all-too-familiar side effect of human development and expansion. But another prevalent issue is habitat fragmentation, whereby habitat isn’t completely destroyed, but instead broken up into fragments and separated by developed areas. While some may think this is good, because there is still habitat available for wildlife to inhabit, the disconnected nature of what is left makes it very difficult for most wildlife to thrive, as they require much more connected landscapes.

Though fragmentation has been well studied in the past, less is known about how it affects parasites. Because they depend on other organisms for their own survival, parasites in particular are at risk of local or even extinction due to the cascading effects of species loss (i.e., coextinction, see Did You Know?). The complex nature of many parasite life cycles, in addition to a scarcity of experimental studies, makes it difficult to predict what effects that fragmentation will have on parasites. Today’s authors used a long-running, large-scale fragmentation experiment (The Wog Wog Habitat Fragmentation Experiment) to determine how fragmentation affects host-parasite interactions.

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Investigating the Financial Costs of Invasive Species

Economic costs of biological invasions in the United Kingdom (2021) Cuthbert et al., NeoBiota, https://doi.org/10.3897/neobiota.67.59743

The Crux

I write near constantly about non-native species on Ecology for the Masses, but I mainly focus on the negative impacts that many of them have on native ecosystems. Yet often if we want to really kick off initiatives to manage invasive non-native species, we need to point out the financial burden that many of them bring.

Yet obtaining a simple monetary estimate for invasive species is not easy. A few particularly notorious invasives tend to take up a lot of research focus, which mean that there are many species out there for which our cost estimates could be unreliable. Likewise, we’re likely to have a better picture of the impact of non-native species which have been established longer than ones who have just arrived, and haven’t been sufficiently studied or haven’t spread far enough to have had a measurable impact.

But non-native species aren’t slowing down in their spread anytime soon, so it’s important to figure out what the costs of invasive non-native have been and will be, as well as where there are holes in our knowledge that need to be filled. That’s what today’s study set out to do, by looking at invasive species in the United Kingdom.

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What Does it Take to be Indestructible?

The indestructible insect: Velvet ants from across the United States avoid predation by representatives from all major tetrapod clades (2018), Gall et al., Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1002/ece3.4123

Image credit: Adam Hasik, image cropped

The Crux

Predation is a selective force that everyone is familiar with. One organism (the predator) kills and consumes another (the prey), and there is usually little nuance to the outcome of this interaction. The prey either escapes and survives, or it is killed and eaten. Due to this extreme pressure, prey organisms have evolved a remarkable array of defensive abilities and behaviors to attempt to reduce predation. Some colorful examples include the pufferfish and its ability to greatly increases its size, the octopus and its ink, or the hilarious (yet effective) behavior whereby the killdeer (a small bird here in North America) will make a lot of noise and fly a short distance before pretending its wing is broken in order to distract a predator from its offspring.

One animal that possesses a suite of such defensive abilities is the velvet ant (Dasymutilla spp.). Despite their name, velvet ants are a group of parasitoid wasps covered in a fine layer of setae (the velvet) where the females are wingless and look like ants. Because these females spend most of their time searching for ground-nesting insects to lay their eggs on/in and cannot fly, one might expect that these insects are particularly vulnerable to predators. But what’s really cool about these insects is just how many defenses that they have to ward off predators. First and foremost, they are brightly colored (just LOOK at that thing, nothing about that insect says “eat me”), which is usually enough of a warning in the natural world. Beyond their coloration, females also possess a venomous sting that is reputed to be one of the most painful stings in the world (see Did You Know?). I mean, that velvet ant in the featured image is colloquially known as the “cow killer” because of its painful sting. Velvet ants also possess a remarkably thick exoskeleton that is difficult to crush, and because it is rounded bites and stings tend to glance off of the abdomen. Today’s authors sought to understand just how effective all of these defenses were for reducing predation.

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Los Colores Que Te Ayudan A Sobrevivir

Geographic mosaic of selection by avian predators on hindwing warning colour in a polymorphic aposematic moth. (2020) Rönkä et al., Ecology Letters. https://doi.org/10.1111/ele.13597

Credito de imagen: Benjamin Davidson, CC BY-NC-SA 2.0

¿Qué necesitas saber para entender el estudio?

El aposematismo en una estrategia utilizada por varios animales o plantas para advertir a sus depredadores de su toxicidad y ser menos apetecibles. Las señales de advertencia que generalmente utilizan los organismos son colores llamativos. Esta estrategia es muy común en muchos grupos, por ejemplo, algunas ranitas tienen colores muy llamativos y también muchos insectos. Este artículo se enfoca en estudiar el aposematismo en las polillas Arctia plantaginis, también conocida como “wood tiger moth”. Esta polilla se distribuye en la zona holoártica y es una de las presas favoritas de las aves. La “wood tiger moth” tiene una coloración en las alas para advertir a sus depredadores que deben de alejarse. Esta especie puede tener las alas de color blanco, rojo o amarillo (Figura.1) además, su coloración de advertencia viene acompañada de la producción de una defensa química, una sustancia que se llama pirazina, la cual es muy desagradable para las aves.

Pensemos por un momento en el caso de las polillas ¿Qué condiciones necesitan las polillas para que el aposematismo funcione como estrategia de supervivencia? La primera condición es que las aves aprendan a relacionar a las polillas, y a su color, con el hecho de que saben feo. Cada generación de aves tiene que aprender esto de forma independiente. Por lo tanto, para la población de polillas,  resulta ventajoso compartir su señal de alerta. De esta forma las aves se encontrarían muy frecuentemente con la señal y aprenderán más rápido a evitarla entonces esperaríamos que el color más común de las polillas se seleccione. En consecuencia deberíamos encontrar localidades en donde todas las polillas compartan el mismo color de alas. Sin embargo, algunos científicos han observado que este no es necesariamente el caso en la naturaleza. En el hemisferio norte se ha visto que hay mucha variación en el color de las alas dentro de una misma población (Figura.1). Este fenómeno aún necesita una explicación.

¿Cúal es la pregunta del estudio?

Para estudiar este fenómeno, los investigadores hicieron experimentos en cuatro países: Finlandia, Escocia, Georgia y Estonia. Cada una de estas poblaciones varían en la proporción de polillas de cada color (Figura.1). Por ejemplo en la población de Escocia hay exclusivamente polillas amarillas. En Georgia la mayoría de las polillas tienen alas rojas y solamente algunas son amarillas. Finalmente en Finlandia y Estonia existen las tres coloraciones, blanco, amarillo y rojo. La pregunta es: ¿Cómo se puede mantener esta variación en la naturaleza si no parece ventajoso?

¿Qué experimentos hicieron?

Los investigadores querían saber que color de polillas eran más susceptibles a ser atacadas por pájaros, las blancas, las amarillas o las rojas, y sí esto variaba en cada país. Para contestar esta pregunta diseñaron y llevaron a cabo un experimento en el que crearon modelos artificiales de polillas, muy parecidas a las polillas reales (Figura.1). El cuerpo estaba hecho de plastilina, y las alas impresas en papel resistente al agua. Se aseguraron que los colores y el patrón de las alas artificiales fueran igual al de las alas de las polillas reales de cada localidad. Colocaron 60 modelos de polillas (20 rojas, 20 blancas y 20 amarillas) en el bosque en 15 localidades diferentes de cada país. Después de 4 días los investigadores regresaron al bosque y contaron el número de polillas que habían sido atacadas. Consideraban que el modelo había sido atacado por las aves si existían marcas en el cuerpo de plastilina o en las alas de papel.

Una de las principales hipótesis es que la comunidad de aves en cada localidad podría explicar como se mantiene la variación de color en las polillas. Esto es porque cada especie de ave puede  tener preferencias por un color determinado, o porque algunas especies aprenden más rápido que otras a evitar ciertos colores. Incluso la diversidad de aves en las localidades pueden cambiar las interacciones depredador-presa. Así que además de colocar modelos de polillas, los investigadores registraron la comunidad de aves de cada localidad, es decir, cuantas especies de aves existen y cuantos individuos de cada especie.

¿Qué esperaban encontrar con estos experimentos?

Primero, esperaban que el modelo del color que naturalmente predomina en cada país fuera menos atacado. Por ejemplo, en Escocia en donde predomina el amarillo los modelos de plastilina amarilla deberían ser los menos atacados.

Segundo, esperaban, que si la comunidad de aves afecta la presión de selección en las polillas, entonces el número de ataques sería diferente en los países con comunidades de aves distintas.

¿Qué encontraron?

Y sí, sus experimentos confirmaban lo que sospechaban. En total registraron 718 ataques a los modelos. El número de ataques fue relativo al color de la polilla ​más común en cada país. Por ejemplo, si es color amarillo es el más común, entonces las polillas amarillas son las menos atacadas, en relación a las polillas rojas y blancas. Es decir, entre más común el color de las alas en la población natural, menos atacado era el modelo, y entre menos común el color de las alas en las poblaciones naturales entonces el modelo era más atacado.

Además encontraron que el número de ataques no era igual en cada país y que la comunidad de aves está relacionada con la presión de selección que sufren las polillas. Por ejemplo, en Escocia, en donde las poblaciones naturales de polillas son solamente amarillas, es en donde más ataques a los modelos registraron y en los lugares en dónde las poblaciones naturales son más variables registraron menos ataques.

Figura 1. Se presenta (a) la frecuencia de los diferentes colores de polillas en las poblaciones naturales estudiadas y (b) los modelos que se utilizaron durante el experimento en Europa y Georgia. (Imagen tomada de: Rönkä et al. 2020)

¿Qué quieren decir los resultados?

Los resultados demuestran que la variación en los colores de las alas depende de la presión de selección que ejercen los depredadores sobre las polillas. La comunidad de aves puede variar en cada lugar, por ejemplo, en algunos países hay más especies de aves insectívoras que en otros, algunos lugares tienen más diversidad que otros. Incluso que en algunos países hay más especies que migran, mientras que hay otras que viven todo el año en la misma localidad. Todo esto puede afectar a la relación que existe entre depredador y presa. Por ejemplo, los pájaros que no migran son expertos y muy especializados en identificar a las presas de su localidad. En cambio un ave que viaja y se mueve de localidad con frecuencia no puede estar tan especializada en las presas de un solo lugar.

Por último es importante mencionar que los investigadores reconocen, que aunque encontraron evidencia de que la población de aves influye en la variación en la coloración de las polillas, pueden existir otros mecanismos que pueden influir. Por ejemplo el comportamiento de apareamiento de las polillas en cada país lo que resultaría en mayor flujo génico entre las poblaciones. Se necesita más investigación para conocer a profundidad el impacto de otros mecanismos.

En conclusión se encontró evidencia de que la comunidad de pájaros en cada localidad influye en el patrón de coloración de la polilla  Arctia plantaginis.

¿Cúales son las limitaciones del estudio?

Es difícil hacer estudios de ecología en el campo. En este estudio específico hay algunas limitaciones, por ejemplo los investigadores no tienen la certeza que los modelos dañados fueron atacados necesariamente por aves. Además los investigadores no tomaron en cuenta los modelos que desaparecieron, lo cuales también pudieron ser atacados por aves. Poder colectar estos datos sería extremadamente difícil ya que cada modelo debería ser vigilado durante todo el tiempo del experimento, lo que también podría afectar el comportamiento de las aves.


Dr. Mariana Villalba es investigadora postdoctoral en la Universidad de Jyväskylä. También es co-conductora de un podcast de divulgación de ciencia llamado EXPLEIN MI!! el cual puedes encontrar en cualquier plataforma digital, seguirnos en twitter y en instagram como @explein.mi y @explein_mi.

Measuring Immunity With Transparent Hosts

Host controls of within-host dynamics: insight from an invertebrate system (2021) Stewart Merrill et al., The American Naturalist. https://doi.org/10.1086/715355

This is a guest post by Dr. Tara Stewart Merrill

Image Credit: Per Harald Olsen, NTNU, CC BY 2.0, Image Cropped

The Crux

When it comes to understanding how parasites and pathogens spread, immune defenses may be an especially important factor. The immune system is the gatekeeper for parasites and pathogens (I’ll just use the term “pathogen” from here on out). Whether you are exposed to influenza, a parasitic worm, or a tick-borne bacterium, your immune response will determine the outcome of infection — either you will become infected (which benefits the pathogen’s reproduction) or you will not (which is a barrier to the pathogen’s reproduction). So now, picture a whole population of individuals. A room full of individuals with poor immune responses should result in more infections (and more transmission) than a room full of individuals with strong and robust immune defenses. By shaping the fate of pathogens, host immune defenses can shape transmission.

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Some (Don’t) Like it Hot

Do latitudinal and bioclimatic gradients drive parasitism in Odonata? (2021) da Silva et al., International Journal for Parasitology. https://doi.org/10.1016/j.ijpara.2020.11.008

Image Credit: Adam Hasik, image cropped

The Crux

If there is one thing that people know about me and my research it’s that I love parasites. They’re everywhere, and more than half of all animals are parasites. They also make ecosystems more stable and link organisms within food webs to one another. For example, some parasites connect prey animals and their predators by making it easier for the predator to find and/or eat the prey. Though they can be found all over the world, there are a variety of environmental factors that make it more likely for a parasite to be found in a given environment. Today’s study focuses on one particular hypothesis related to the effects of the environment, the latitudinal diversity gradient (LDG, see Did You Know).

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Not Giving Into the (Selection) Pressure

A common measure of prey immune function is not constrained by the cascading effects of predators (2021) Hasik et al., Evolutionary Ecology. https://doi.org/10.1007/s10682-021-10124-x

Image Credit: Adam Hasik, Image Cropped

The Crux

The immune function is a critical component of an organism’s ability to defend itself from parasites and disease. Without it, we would be in much worse shape when we got sick. Despite this usefulness, the immune function is costly to use as organisms have to consume enough food to have the energy needed to mount an immune response. This is easier said than done, however, and there are often many factors that come into play when it comes to acquiring energy.

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The Importance of Green Spaces in a Locked Down World

Image Credit: Mariia Honcharova, CC BY 2.0, Image Cropped

Back to nature: Norwegians sustain increased recreational use of urban green space months after the COVID-19 outbreak (2021) Venter et al., Landscape and Urban Planning, https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2021.104175

The Crux

Getting out and spending time in green spaces can have a number of benefits for people, which have been recently shown to include benefits for mental health. It can also foster a connection with nature, which can improve our relationship with the natural world going forward.

When the COVID pandemic hit last year, people all across the world were forced into lockdown. Yet in many places, getting out and spending time in nature was still an option. So did people in these areas increase their use of green spaces during the pandemic? And was this maintained after lockdown?

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Is the Enemy of My Enemy My Friend?

Natural enemies have inconsistent impacts on the coexistence of competing species (2021) Terry et al., Journal of Animal Ecology. http://doi.org/10.1111/1365-2656.135434

Image Credit: Alandmanson, CC BY 4.0

The Crux

In nature, organisms are often competing with other organisms for food, mates, or even just for a place to call home. This competition comes in two forms: interspecific competition (meaning competition between two different species) and intraspecific competion (meaning competition within the same species). These two forms of competition play into the phenomenon known as mutual invasibility (see Did You Know), which is a necessary component of coexistence. If two organisms coexist, one species will not outcompete the other and drive it extinct, and thus the two species will coexist over time.

Because competition plays such a strong role in species coexistence, any factor that affects competition between two species has the potential to also affect coexistence. Today’s authors wanted to ask how an antagonistic species interaction (specifically, interactions with a parasitoid) affected coexistence in rainforest flies.

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