The allometry of CNS size and consequences of miniaturization in orb-weaving and cleptoparasitic spiders

Quesada, Rosannette; Triana, Emilia; Vargas, Gloria; Douglass, John K.; Seid, Marc A.; Niven, Jeremy E.; Eberhard, William G.; Wcislo, William T.

doi:10.1016/j.asd.2011.07.002

Cited by 55 publications

(63 citation statements)

References 39 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…According to Haller's Rule, it is expected that the brain of smaller animals must be larger relative to their body size than are the brains of larger animals. This pattern is common for both vertebrates and invertebrates (Hanken, 1983;Quesada et al, 2011;Seid et al, 2011), and is related to a negative allometric growth between brain and body. Our results show that this pattern also occurs in loricariid catfishes, primarily when we consider the relative widths of the brain and head.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 98%

Miniaturization in Otothyris Myers, 1927 (Loricariidae: Hypoptopomatinae)

2014

View full text Add to dashboard Cite

Many species of freshwater fishes are considered miniatures, nevertheless, their identification as miniatures is frequently based only on an arbitrary criterion of small body size. Although some species of Otothyris had been suggested to be miniature, informations about the process and consequences of miniaturization in the genus are lacking. Here, we detail developmental events of loss, fusion, and modifications in several bones, the laterosensory system, and even the brain, that in sum demonstrate miniaturization in all species of the genus. Our results may be useful in the recognition of other miniature species of loricariids.Muitas espécies de peixes de água doce são consideradas miniaturas, entretanto, sua identificação é frequentemente baseada apenas no critério arbitrário que é seu reduzido tamanho corporal. Apesar de algumas espécies de Otothyris terem sido propostas como miniaturas, informações acerca do processo de miniaturização no gênero e suas consequências são escassas. Aqui detalhamos eventos de perda, fusão, modificações em muitos ossos, sistema laterossensorial e no cérebro, que juntos evidenciam a miniaturização em todas as espécies do gênero. Nossos resultados podem ser úteis na identificação de outras espécies miniaturas dentro de Loricariidae.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 98%

Miniaturization in Otothyris Myers, 1927 (Loricariidae: Hypoptopomatinae)

2014

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…However, three experimental studies comparing early instar juveniles and adults of four species of orb-web spiders fail to provide any support for this hypothesis (Eberhard, 2007;Hesselberg, 2010;Eberhard, 2011). Although this can partly be explained by early instar spiders enlarging their central nervous system by expanding it into their legs (Quesada et al, 2011), the failure to find any kind of behavioural differences, and the findings that other non-web-building kleptoparasitic spiders show a similar brain enlargement in early instars (Quesada et al, 2011) supports the conclusion from the neurophysiological studies that webbuilding behaviour is achieved by following relatively simple rules based on guidance from previously laid threads (Peters, 1939;Zschokke, 1993;Eberhard and Hesselberg, 2012). This is further supported by computer models of web-building behaviour that while following a few simple rules successfully simulate completed webs built by both normal spiders (Krink and Vollrath, 1998) and by spiders with shorter regenerated front legs (Krink and Vollrath, 1999).…”

Section: The Spider Brain and Behavioural Limitationsmentioning

confidence: 89%

“…Recently there has been a renewed interest in the otherwise neglected area of spider neurophysiology with a number of anatomical studies on brain size and structure (Quesada et al, 2011;Park et al, 2013). Similar methods could be used to compare structures in the supraesophageal ganglion between spiders with extensive site exploration to spiders with hardly any, such as the Darwin's bark spider (Gregoric et al, 2011), in order to estimate the possible computational requirements of the behaviour.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Exploration behaviour and behavioural flexibility in orb-web spiders: A review

Hesselberg

2015

Current Zoology

View full text Add to dashboard Cite

Orb-web spiders and their webs constitute an ideal model system in which to study behavioural flexibility and spatial cognition in invertebrates due to the easily quantifiable nature of the orb web. A large number of studies demonstrate how spiders are able to modify the geometry of their webs in response to a range of different conditions including the ability to adapt their webs to spatial constraints. However, the mechanisms behind this impressive web-building flexibility in these cognitively limited animals remain poorly explored. One possible mechanism though may be spatial learning during the spiders' exploration of their immediate surroundings. This review discusses the importance of exploration behaviour, the reliance on simple behavioural rules, and the use of already laid threads as guidelines for web-building in orb-web spiders. The focus is on the spiders' ability to detect and adapt their webs to space limitations and other spatial disruptions. I will also review the few published studies on how spatial information is gathered during the exploration phase and discuss the possibility of the use of 'cognitive map'-like processes in spiders. Finally, the review provides suggestions for designing experimental studies to shed light on whether spiders gather metric information during the site exploration (cognitive map hypothesis) or rely on more simple binary information in combination with previously laid threads to build their webs (stigmergy hypothesis) [Current Zoology 61 (2): 313-327, 2015].

show abstract

“…Респира торная система упрощается или отсутствует также у многих ногохвосток [50]. Увеличение относитель ного объема ЦНС и мозга, уменьшение размера нейронов и смещение части ганглиев в коксаль ную зону, описанные у миниатюрных пауков [51], также наблюдаются и у микронасекомых.…”

Section: особенности строения насекомых связанные с миниатюризациейunclassified

Consequences of miniaturization in insect morphology

Polilov

2015

Moscow Univ. Biol.Sci. Bull.

View full text Add to dashboard Cite

Миниатюризация, или уменьшение размеров тела, -широко распространенное явление в эволюции животных и одно из основных направлений эволюции насекомых. Известно, что размер тела, особенно предельно малый, представляет собой важнейшую характеристику и во многом определяет морфологию, физиологию и биологию животных. Миниатюризация при водит к значительным перестройкам в строении насекомых, затрагивающим практически все органы и ткани. У мельчайших насекомых, размеры которых сравнимы с размерами однокле точных организмов, возникают модификации не только на уровне органов, но и на клеточном уровне. Миниатюризация сопровождается аллометрическими изменениями во многих систе мах органов. В разных группах насекомых есть как общие, так и уникальные последствия ми ниатюризации.Ключевые слова : размер тела, морфология, анатомия, ультраструктура, Insecta, обзор. Первые работы, специально посвященные изу чению влияния размеров на строение насекомых, появились почти 70 лет назад [1, 2]. Затем после довали отдельные работы, посвященные строению миниатюрных насекомых [3][4][5], а масштабное изу чение влияния миниатюризации на строение на секомых началось всего десять лет назад [6, 7]. Оно переросло в целое научное направление, в котором в последнее время выходит более 15 публикаций ежегодно (WoS). Наиболее активно изучается общая морфология [5,[7][8][9][10][11][12], нервная система [6,[13][14][15][16][17][18], зрительная система [19, 20] и мускулатура [21][22][23]. В последнее время закономерности, связанные с миниатюризацией, обсуждаются не только в мор фологических, но и в таксономических публика циях [24, 25]. Отдельного внимания заслуживает новое формирующееся направление изучения ра боты ЦНС микронасекомых и других миниатюр ных членистоногих, которое в значительной сте пени опирается на обнаруженные морфологические закономерности строения ЦНС насекомых, свя занные с миниатюризацией [26][27][28][29][30] 16]. Влияние миниатюризации на строение животныхОсобенности строения, связанные с миниатю ризацией, объединяются в три группы [31]: редук ции и структурные упрощения, новообразования, увеличение изменчивости. Последняя группа раз работана только для амфибий [32][33][34][35]. Согласно геометрическому подходу к анализу влияния раз меров тела на строение животных, масштабирова ние (масштабное копирование, scaling) может про исходить тремя путями: изометрические изменения, аллометрические изменения и появление новой конструкции [36]. У насекомых обнаружены все пе речисленные варианты эффектов миниатюризации.К.Б. Городков в своей статье [37] приводит по рог миниатюризации (пумилизации) -около 1 мм, за которым следует резкое упрощение, называемое им пумилистической дегенерацией. Отметим, что это справедливо для многих групп беспозвоночных животных [38, 39]. Тем не менее микронасекомые переходят этот порог без заметного упрощения строения, а некоторые из них имеют ряд новооб разований. Таким образом, у насекомых наблюда ется поразительная возможность масштабирования биологических структур и процессов: мельчайшие насекомые отличаю...

show abstract

The allometry of CNS size and consequences of miniaturization in orb-weaving and cleptoparasitic spiders

Cited by 55 publications

References 39 publications

Miniaturization in Otothyris Myers, 1927 (Loricariidae: Hypoptopomatinae)

Miniaturization in Otothyris Myers, 1927 (Loricariidae: Hypoptopomatinae)

Exploration behaviour and behavioural flexibility in orb-web spiders: A review

Consequences of miniaturization in insect morphology

Contact Info

Product

Resources

About