Ecological and evolutionary processes in cricket acoustic communication: acoustic niche partitioning and competition for calling sites

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Acoustic communication is used by a large amount of animals for the search of sexual mates to be easier and reducing energy spent on it. For communication to be successful, signals must undergo three processes: production by a sound source, propagation through the environment, and reception by the target receiver. Due to its intimate relationship to reproductive success, natural selection benefits adaptations that raises the efficiency of signals to reach the receiver and minimize sound interference with other sounds. In the present work, we assessed questions related to the three processes of acoustic communication: production, propagation and receiving. In the first chapter, we study an Atlantic Forest cricket assemblage and evaluated possible ecological processes of acoustic activity inhibition in response to sound similarity. We also evaluated processes of acoustic signals differentiation by using null models approach on the calling song parameteres. We found that resemblance between species in their calling song temporal components was negatively correlated to temporal coocurrence between them, but no influence of coocurrence in frequency similarities. We also observed regular spacing between species sound frequencies, whereas differences in temporal components of signals didn t differ from the null model. Thus, we infer that species with similar temporal parameters minimize sound interference by avoiding calling together. Even spacing in sound frequency values are evidences of community-wide selective pressures that lead to regular partitioning of sound space. In the second chapter, we evaluated the behavioral strategies during sound emission, the possible agonistic interactions and calling site use regarding height and leaf blade dimensions in two sympatric cricket species (Phylloscyrtus amoenus and Cranistus colliurides) with similar sound frequencies. We found that both species presented similar stridulation behavior, using leaf surfaces as sound baffles and emitting acoustic signals to multiple directions. We observed intra and interspecific agonistic interactions related to calling site dispute. Calling sites of both species were similar in leaf dimensions, but different in height. The stridulation behavior provides us evidences of maximization of acoustic signals range. Agonistic interactions seems to be related to dispute for better calling sites to emit acoustic signals. Similarities in leaf dimensions may be related to the similarities in their sound frequencies, so their signals suffer the same constraints imposed by obstacles. A comunicação acústica é amplamente utilizada pelos animais, diminuindo o gasto de energia na busca ativa por parceiros sexuais. Para que a comunicação seja efetiva, os sinais acústicos devem passar por três processos: produção dos sinais pelo organismo, propagação dos mesmos pelo ambiente e recepção dos sinais por um receptor alvo. Por estar intimamente relacionada ao sucesso reprodutivo, a seleção natural favorece adaptações que aumentam a eficiência dos sinais em atingir o receptor e minimizam a interferência com outros sons provindos de fontes bióticas ou abióticas. Neste trabalho, estudamos processos de inibição da atividade acústica e de diferenciação nos parâmetros sonoros de espécies simpátricas de grilos, além de estratégias comportamentais relacionadas à emissão e à propagação dos sinais acústicos. No primeiro capítulo, avaliamos uma assembleia de grilos da Mata Atlântica quanto a eventuais processos ecológicos de inibição da atividade acústica, em resposta à interferência sonora interespecífica. Analisamos para todos os pares de espécies a relação entre a coocorrência das espécies e a similaridade nos parâmetros temporais e na frequência de seus sons de chamado. Também avaliamos processos de diferenciação dos sinais acústicos ao aplicarmos análises de modelos nulos sobre os parâmetros do som de chamado das espécies. Verificamos que: (i) a similaridade entre espécies quanto a componentes temporais dos parâmetros do som de chamado foi negativamente correlacionada com a coocorrência temporal entre elas e (ii) a similaridade na frequência sonora não se correlacionou significativamente com a coocorrência temporal. Também observamos espaçamento regular entre os valores de frequência das espécies, enquanto que diferenças nos componentes temporais dos parâmetros sonoros se deram ao acaso. Baseado nisso, inferimos que as espécies com parâmetros temporais semelhantes minimizam a interferência sonora interespecífica evitando emissão simultânea de sinais acústicos. O espaçamento regular entre as frequência sonoras das espécies fornece evidências de pressões seletivas atuando sobre toda a comunidade que favoreceram frequências sonoras diferentes, levando à partição regular do espaço sonoro e a diminuição da interferência entre as frequências. No segundo capítulo, trabalhamos questões relacionadas à produção, propagação e interferência sonora em duas espécies simpátricas de grilos, Phyllocyrtus amoenus e Cranistus coliurides, que apresentam frequências sonoras semelhantes. Para isto, avaliamos eventuais estratégias comportamentais de aumento da intensidade sonora durante a estridulação, as interações agonísticas em relação à ocupação de poleiros, e sua escolha por sítios de chamado quanto à altura em relação ao solo e às dimensões das folhas utilizadas como sítio. Verificamos que as duas espécies apresentaram comportamento semelhante durante a estridulação, utilizando a superfície das folhas como defletores acústicos e emitindo sinais acústicos em múltiplas direções. Observamos interações agonísticas intra- e interespecíficas de defesa de sítio de chamado, sempre com expulsão de um dos competidores ao final. Os sítios de chamado utilizados pelas duas espécies foram semelhantes quanto às dimensões do limbo foliar, porém as espécies apresentaram diferenças quanto à altura em relação ao solo. O comportamento de estridulação observado para as duas espécies nos fornece evidências de que ambas estariam maximizando o raio de ação dos sinais acústicos emitidos. As interações agonísticas provavelmente se relacionam à ocupação de melhores sítios de chamado para a propagação dos seus sinais. Ao considerarmos a semelhança entre as espécies quanto às suas frequências sonoras, sugerimos que a similaridade nas dimensões das folhas utilizadas como sítio está relacionada à ocupação de locais onde a propagação de seus sinais é melhor.