U niversidade de Brasília
In s titu to de Biologia
D epartam ento de Ecologia
IDENTIFICAÇÃO MATERNAL DE OVOS E
ASSIMETRIA REPRODUTIVA EM POSTURAS
COMUNITÁRIAS DE Guira guira
(AVES, CUCULIDAE)
Mariana Otero Cariello
T ese a p re s e n ta d a ao D e p a rta m e n to
de E cologia d a U n iv ersid ad e de
B rasília com o re q u is ito p a ra a
o b te n ç ã o do g rau de D o u to r em
Ecologia.
IDENTIFICAÇÃO MATERNAL DE OVOS E ASSIMETRIA
REPRODUTIVA EM POSTURAS COMUNITÁRIAS DE
Guira guira
(CUCULIDAE, AVES)
Tese apresentada com o requisito à obtenção do grau de Doutor em Ecologia pelo Departamento de Ecologia. Instituto de Biologia. U niversidade de Brasília - IJnB, à comissão formada pelos professores:
Orientadora:
.enina Fit lena 1-erraz M Prof.a Regina Fldlena Ferraz M acedo D epartam entb de'Zoologia. IB - UnB
K'
P r o f . Rosana Tidon Sklorz Dept. de Genética e M orfoloaia IB - UnB
7X.O
# -■ V
Prof. Kleber DetCl aro
Lab. de EcoV ogiaJ^m portam ental e Interações
IB - UFU
Prof. Güarino R. Colli Dept. de Zoologia I B - U n B / ' V_v i n ____R . d t l P ro f. h o n e Rezende Diniz Dept. de Zoologia IB - UnB <... ■ ^ .U ^ Prof. Umberto Euzébio Dept. de
IB - UnB
/ I
/ , ■ Ti - ,
Prof. Jador S. IVlarinho-Filho Dept. de Zoologia
IB -iU n B
Genérica e M orfologia
/
O ÔVO DE GALINHA
§ Ao ôlho m ostra a integridade de uma coisa num bioco, um ôvo Numa só m atéria, unitária, m aciçam ente ôvo. num todo
Sem possuir um dentro e um fora, tul com o as pedras, sem miolo: é só miolo: o dentro e o fora integralm ente no contòm o.
No entanto, se ao ôlho se m ostra unânim e em si m esm o, um ôvo, a m ão que o sopesa desco b re q ue nele há algo suspeitoso:
q u e seu pèso n ão é o das pedras, inanim ado, frio, gôro;
que o seu é um peso m ô m o , tú m id o , um pêso qu e é vivo e não m orto.
§ O ôvo rev ela o acab am en to a to d a m ã o q u e o aca ric ia , d a q u ela s co isas to rn ead as num tra b a lh o de to d a a vida.
E q u e se e n c o n tra tam b ém n o u tras q u e e n tre ta n to m âo nâo fabrica: nos c o ra is, n os seix o s ro lad o s e em ta n ta s c o isa s e sc u lp id a s
c u jas fo rm as sim p le s são o b ra d e m il in a c a b á v e is lix a s u sad a s p o r m ã o s e sc u lto ra s e sc o n d id a s na á g u a, n a b risa.
N o e n tre ta n to , o ô v o , e a p e s a r d a p u ra fo rm a c o n c lu íd a , n ão se s itu a no fin al e stá n o p o n to d e p a rtid a
João C abral de M elo N eto
§ A presença de qualquer ôvo, até se a m âo não lhe faz nada,
possui o dom de provocar certa reserva em qualquer sala.
O qu e é difícil de en ten d er se se p en sa na form a clara
que tem um ôvo, e n a franqueza de sua parede caiada.
A reserv a que um ôvo inspira é de esp écie b astan te rara.
é a q ue se sente ante um revólver e n ão se sente ante u m a bala.
É a que se sente ante essas co isas qu e co n serv an d o o u tras gu ard ad as am ea ç am m ais com d isp arar do q u e co m a co isa q u e d isp aram .
§ N a m a n ip u la ç ã o d e u m ôv o u m ritu al sem p re se observa: h á um je ito re c o lh id o e m eio re lig io so em q u em o leva. Se p o d e p re te n d e r q u e o je ito d e q u e m q u a lq u e r ô v o c a rreg a v e m d a a te n ç ã o n o rm a l d e q u e m c o n d u z u m a c o isa re p le ta. O ô v o p o ré m e stá fe c h a d o n a su a a rq u ite tu ra h e rm é tic a e q u e m o c arreg a , s a b e n d o -o p ro sse g u e n a a titu d e reg ra.
p ro c e d e a in d a d a m a n e ira e n tre m e d ro s a e c irc u n s p e c ta , q u a se b e a ta , d e q u e m te m
n as m ã o s a c h a m a d e u m a v e la .
Dedico essa tese ao meu avô Cariello e
à minha avó Anileda,
AGRADECIMENTOS
À m inha família, principalm ente, cujo apoio foi fundam ental para que eu realizasse, com sucesso, todas as etapas desse trabalho. Agradeço, especialm ente, aos m eus pais, Angela e Orlando, “per essere sem pre i miei genitori e per sem pre credere in m e” . Aos meus irmãos Andréa, Daniel e Pedro pela ajuda, de diferentes formas, a esse trabalho. A minha querida avó Arline, pelas dicas de viagem , carinho, conselhos, coleta de têm eas de ( iuiru guira, apoio financeiro, m oradia tem porária, e por me em barcar todas as vezes para os HUA. A m inha querida avó A nileda pelos am or, bondade, conversas, conselhos e apoio financeiro. Ao m eu querido avô G uynem er por m e acolher, com m uito carinho, em sua casa e pelo apoio financeiro. E tam bém às m inhas tias V ânia e D enise, aos primos M arcelo e Patrícia e ao parente adotivo D iniz pelos bate-papos e incentivo.
A Coordenação de A perfeiçoam ento de Pessoal de Nível Superior, C A PES, pela concessão de bolsas, inicialm ente, de m estrado e, posteriorm ente, de doutorado e doutorado sanduíche. Ao PPG em Ecologia da UnB, por viabilizar m inha prim eira ida à W ashington State University, EUA, e pelas passagens para m inha participação no 38a1 Animal B ehavior Society Meeting. Tam bém , à FAP-DF pelo auxílio-instalação quando da minha prim eira ida aos EUA, à N ational G eographic pelo financiam ento do projeto e à FÍNATF.C pelo apoio financeiro para participação em congressos no exterior.
A m inha orientadora Profa. Dra. Regina M acedo, por sem pre m e estim ular a crescer profissionalm ente e acreditar que eu poderia fazer coisas que eu nem sabia que poderia! Por sem pre estar disponível para me apoiar e esclarecer dúvidas, por participar ativam ente da pesquisa e pela am izade cultivada desde m inha graduação.
Ao Dr. liubert Schwabl por me co-orientar na W SU, perm itindo m eu acesso à sua infra-instrutura. Ao Keith Sockman por tudo o que me ensinou nos laboratórios da W SU. pelo seu típico bom hum or, pelas conversas e por colocar bossa-nova para eu escutar enquanto trabalhava' Ao Dr. Ray Lee por me receber com enorm e sim patia em seu laboratório, onde realizei as análises eletroforéticas, pela confiança no m eu trabalho e pelas suas sugestões, fundam entais para o sucesso das análises!
Aos professores Rosana Tidon, Kleber D elClaro, G uarino C olli, U m berto Euzébio, Ivone Diniz e Jader M arinho-Filho, m em bros da banca, por aceitarem revisar essa tese
V
A todos os m oradores do Park Way que perm itiram que nós os im portunássem os em qualquer dia da sem ana durante a fase de coleta de dados e aos que ajudaram no cam po regular, com o Laura M uniz, A driana Cieslinski, Aldo Tavares, Sim one, M arcos Lim a, Rafael, Grilo, ou esporadicam ente, com o Andréa Cariello, V erônica Borges, Jovanka M alheiros, Eliza M urakam i, Bárbara Fonseca, Ana M aria Lima, M arcus Ferreira e Gustavo Luedmann. À C arina e aos pais dela por perm itirem a coleta de fêm eas de G.
guira em suas propriedades, bem com o aos que ajudaram na coleta propriam ente dita,
como Daniel M esquita, M arcelo Bagno (saudoso BG), Joaquim Ribeiro, A ndréa Cariello, Patrícia Baptista, G uilherm e Carvalho, Antônio, Petrônio l imo, Laura, Eddie Lenza, Angela, Renato Faria, Flávio Fraga, Verônica, M arcos, Bárbara e Ana Maria.
Ao 1BAMA, pela concessão de licenças para a coleta de ovos e fêm eas de G\ guira, bem com o para o transporte desse m aterial para o exterior.
A todos os amigos, colegas e professores da UnB pelas risadas, com panherism o e festas nesses anos. Em especial, V erônica Borges, Laura M uniz, Eliza M urakam i, Carlos Carvalho, Angela Pacheco, M arcelo Bagno, M ichelle M ilhom en, V ivian Braz, M arina Amaral e A lison Gainsbury. E tam bém ás coordenadoras do PPG -Ecologia, M ercedes Bustam ante e H elena C astanheira, por todo apoio e estím ulo ao m eu trabalho. A Fabiana, ao H erbert e ao Anderson Trindade, por resolverem m eus “pepinos” .
Aos amigos de Pullm an/M oscow , pelo apoio e bons m om entos, principalm ente, à Angela Capelo, por ser m ais que um a am iga, pelos passeios, churrascos, gargalhadas, e tam bém à Josefa Rubio, Lea Fish, B lanca Landa, T eresa Garrigues e às três tailandesas por serem m ais que “room ates” À Amy, à Joanna e ao Chris, am igos d a WSU. Ao M onty M cCoy, por sem pre m e ajudar, por todas as cópias de artigos que fez para m im , todos os livros que pegou em prestado na “ library”e pelas casa, com ida e roupa lavada em várias fases desse trabalho.
À Prof* Silviene de O liveira pela ajuda e perm issão de uso do laboratório de Genética da UnB para testes de géis de eletroforese. Tam bém , à Dulce e à A na Paula pela ajuda nesse laboratório. Ao Prof. Um berto Euzébio pelas conversas sobre gemas.
Ao Prof. Guarino Colli e ao D aniel M esquita pelas sugestões de análises estatísticas.
E a todos os outros, conhecidos ou anônimos, que não foram citados, m as que são queridos, porque me deram forças para seguir adiante, às vezes, sem saber.
FORMATAÇÃO
Essa tese apresenta a form atação exigida pelo Program a de Pós-graduação em Ecologia da U niversidade de Brasília para teses cujos capítulos já foram subm etidos para publicação em periódicos de circulação internacional.
Desse modo, cada capítulo dessa tese está escrito em língua inglesa e form atado de acordo com as normas do periódico para o qual foi submetido. A saber:
(a) Capítulo I subm etido ao periódico M olecular Ecology;
(b) Capítulo 11 subm etido ao periódico Journal o f Avian Biology; e
(c) Capitulo 111 subm etido ao periódico Behavioral Ecology and Sociobiology. A dicionalm ente, anterior aos capítulos, essa tese apresenta, em língua portuguesa, uma introdução geral sobre o com portam ento reprodutivo da espécie estudada, uma seção para cada capítulo (que resum e sua introdução e sua conclusão) e uma bibliografia geral.
N i l
ÍNDICE
Aspectos Gerais do Com portam ento R eprodutivo do Anu Branco (Guira g u ira )... 1
Seção I. Identificação M aternal de Ovos em Posturas Com unitárias de Anu B ranco ( ( iw ru guira) Através de Análises Eletroforéticas de Proteinas da G em a...3
Seção II. Avaliação do Uso de C aracterísticas dos Ovos Para a Identificação M aternal em Posturas Com unitárias de Anu Branco ((iuira g u ira )...8
Seção III. Assimetria Reprodutiva em Posturas Com unitárias de Anu Branco ((iuira g u ira )... 13
B i b 11 ogra fi a G e ra 1...20
C ap ítu lo I. Individual fem ale clutch identification through yolk protein electrophoresis in the com m unally-breeding guira cuckoo (G uira g u ira )... 29
A bstract...30
Introduction... 31
Material and Methods Study area and species... 36
Egg and female collection... 36
Polyacrylamide gel electrophoresis (PA G E )... 37
R esults...40
D iscussion... 43
A cknow ledgm ents...47
R eferences... 48 Author information b o x ...53 Figure legends... 54 Table 1... 55 Figure 1...56 Figure 2 ...57 Figure 3 ...58 Figure 4 ...59
C ap ítu lo II. Evaluating the use o f egg characteristics to determ ine m aternity in communal clutches o f guira cuckoos (Guira g u ira )... 60
A bstract...61
M aterial and M ethods
Study area and field m ethods... 66
Egg characteristics... 66
Female identification... 68
Statistical analysis... ... 68
R esults... 70
D iscussion... ... 73
A cknow ledgm ents... ... 78
R eferences.-... 79 Figure legends...85 Table 1...86 Table 2 ...87 Table 3 ...88 Figure 1 ... 89 Figure 1 ... 90
C ap itu lo III. Reproductive partitioning in com m unally breeding guira cuckoos, Guira g u ira ...91
A bstract...92
Introduction...93
M ethods Study site and egg collection...95
Egg m aternity determ ination...97
D eterm ination o f reproductive skew in dices... 99
R esults... 100
D iscussion... 104
A cknow ledgem ents... 110
R eferences...I l l Table 1... 116 Table 2 ... 117 Table 3 ...118 Figure legends...120 Figure 1...121 Figure 2 ... 122 Figure 3 ... 123
Mariana Otero Cariello
IDENTIFICAÇÃO MATERNAL DE OVOS E ASSIMETRIA
REPRODUTIVA EM POSTURAS COMUNITÁRIAS DE
Guira guira
(CUCULIDAE, AVES)
Aspectos Gerais do C om portam ento Reprodutivo
do Anu Branco
(Guira guira
)
Desde a última década, um estudo de longo-prazo sobre as estratégias
reprodutivas da espécie com unitária Guira guira (C uculidae, Aves), popularm ente
conhecida com o anu branco, tem sido desenvolvido no Brasil Central (M acedo 1992,
1994; Quinn et al. 1994; M acedo & Bianchi 1997 a,b, M elo & M acedo 1997; M acedo
& M elo 1999; M acedo et al. 2001). N essa região, a reprodução da espécie ocorre
principalm ente durante a estação chuvosa, que se estende de m eados de agosto a
meados de março, sendo que alguns grupos podem se reproduzir até cinco vezes
durante uma única estação reprodutiva (M elo 1997). Seus padrões de postura e
destruição de ovos assem elham -se àqueles observados em outras espécies da subfam ilia
Crotophaginae. que incluem Crotophaga ani, C. m ajor e ('. s u la r o s in s (Davis 1942;
Vehrencam p 1977. Sick 1997) Os grupos reprodutivos de anu branco são com postos
por dois a 15 adultos (m oda = 6), que podem perm anecer no m esm o território por, no
m inimo. quatro anos (RH M acedo, com pess. 2002). Tipicam ente, os adultos de cada
42 5 mm e 31.8 mm. respectivam ente (M acedo 1992). Os ovos são azul turquesa, com
um padrão variável de m anchas calcáreas sobrepostas à casca, que se assem elham a
uma m alha de rede. Tais m anchas possuem considerável espessura e podem ser
rem ovidas através de raspagem D urante a postura, até quatro ovos podem ser
colocados no m esm o dia em um ninho com unitário.
Em bora a reprodução com unitária em G. guira integre aspectos de cooperação,
que incluem a construção do ninho, o ataque a predadores e a alim entação dos filhotes,
e a com petição entre os indivíduos adultos, caracterizada pela destruição de ovos e
filhotes, que a torna particularm ente interessante para o estudo do com portam ento
animal. C onsiderando-se todas as ninhadas com unitárias m onitoradas até o m om ento,
houve ejeção de ovos em 72% (n = 176) delas (com m édias de, aproxim adam ente, oito
ovos colocados/ninhada e quatro ovos ejetados por/ninhada). Em 80% (n = 75) dos
ninhos em que houve eclosão de filhotes, ocorreu redução de ninhada. No m ínim o, 50%
de tal redução foi devido ao infanticídio (M acedo & M elo 1999).
Um estudo genético de um a am ostra lim itada de quatro grupos reprodutivos
mostrou que o parentesco entre os m em bros do grupo é, geralm ente, baixo e bastante
variável (Quinn et al. 1994). D entre os 36 adultos presentes nos grupos, 21 (58% )
foram am ostrados e, dentre os 46 possíveis pares de com binações dentro de tais grupos,
apenas seis (1 3 °o) apresentaram um coeficiente de sim ilaridade (D) considerado
suficiente para a caracterização de um alto grau de parentesco entre os indivíduos.
A dicionalm ente, tal estudo revelou que as oportunidades reprodutivas nos grupos não
3
reproduzir em algum as nidificações. O utro estudo revelou que os grupos de G. guira
não sofrem constrangim entos ecológicos, ou seja, há espaços vazios de alta qualidade
disponíveis para reprodução, caso indivíduos abandonem o grupo (M acedo & Bianchi
1997a». Estudos futuros são necessários para um a m elhor com preensão das vantagens
da reprodução com unitária em (}. guira, a despeito do baixo parentesco entre os
membros do grupo, da ausência de saturação do am biente e dos conflitos reprodutivos
caracterizados pela destruição de ovos e filhotes.
Seção I
Identificação M aternal de Ovos em Posturas C om unitárias de
Anu Branco
( Guira guira)
A través de Análises Bletroforéticas
de Proteínas da Gema
Em ninhos de aves onde há duas ou m ais fêm eas reprodutivas, é fundam ental
identificar a m aternidade dos ovos colocados para que seja possível com preender as
estrategias de tais fêmeas, bem com o seus subseqüentes benefícios reprodutivos. Tais
situações ocorrem em sistem as sociais com plexos, com o espécies com reprodução
com unitana (C raig 1979; K oenig 1981; Brown 1987; Vehrencam p et ai. 1986; Brown
& Brown 1 9 9(1; M acedo 1992) ou em casos de parasitism o de ninho intraespecífico
(Andersson & Eriksson 1982; Brown 1984; M<(>ller 1987). No sistem a de reprodução
com unitária, três ou mais indivíduos se reproduzem usando, às vezes, o m esm o ninho
incluir tanto adultos aparentados quanto não aparentados aos ninhegos (filhotes de
ninhadas passadas que perm aneceram no território). Em situações de parasitism o
intraespecífíco. fêmeas colocam ovos em ninhos de coespecííleos, sem o cuidado
parental de seus ovos e filhotes. As fêm eas hospedeiras podem ter dificuldade em
discrim inar seus ovos daqueles colocados por fêmeas parasitas e, desse modo, em
alguns casos, tais ovos são aceitos, enquanto que, em outros, rejeitados (Yom -Tov
1980b, Lahti & Lahti in press).
Alguns estudos de parasitism o intraspecífico identificaram a m aternidade de ovos
postos em um único ninho através de análises eletroforéticas de tecidos em briônicos
(Gowaty & Karlin 1984; W rege & Em len 1987; Brown & Brown 1988; M cKitrick
1990). Entretanto, a am ostragem de tais tecidos pode subestim ar a contribuição de cada
fêm ea no ninho, quando: (1) ocorrer redução de ninhada (com o predação ou ejeção de
ovos) antes do início da incubação; e (2) a captura de adultos da espécie estudada for
difícil ou insuficiente, já que tais análises requerem am ostragem parental para
com paração de resultados. Em tais situações, o uso de ovos recém -colocados (ao invés
de tecidos do em brião) pode ser um a alternativa útil para determ inar a m aternidade de
ninhadas individuais (Smyth et al. 1993; A ndersson & Â hlund 2001). A am ostragem de
ovos nos estágios iniciais da postura reduz a perda de inform ação devido à redução de
ninhada. A dicionalm ente, não é necessária a captura das fêmeas, porque as proteínas
dos ovos não incubados são exclusivam ente de origem m aternal, ou seja, qualquer
polim orfism o reflete o genótipo da fêm ea (M anwell & Baker 1975)
Análises de alozim as da clara dos ovos foram usadas em estudos de parasitism o
intraespecífico para diferenciar entre ninhadas de fêm eas hospedeiras e parasitas
separação de produtos enzim áticos de diferentes alelos em um único locus (alozim as)
baseada em suas cargas elétricas, sendo que alguns alelos produziram polim orfism o
detectável, que perm itiu a identificação de m ais de uma fêm ea reprodutiva em um
único ninho. Tal técnica tam bém pode usar am ostras de gemas (Fleischer 1985,
Fleischer & Smith 1992) Entretanto, com o as alozim as podem não m ostrar suficiente
polim orfism o entre as fêmeas, porque diferentes fêm eas podem possuir os m esm os
alelos, tats análises têm sido utilizadas, preferencialm ente, para a exclusão de
m aternidade e não para uma precisa identificação maternal.
A despeito de sua potencial im portância para o estudo de sucesso reprodutivo e
estratégia de fêm eas em aves, as análises de eletroforese de proteínas da clara ou da
gema nunca foram usadas especificam ente para a identificação de posturas individuais
em ninhos de espécies com unitárias. Com o as análises de alozim as podem apresentar as
lim itações acim a descritas, novos m étodos usando proteínas totais são m ais indicados
para estudos dessa natureza, porque eles testam diferenças entre todas as proteínas
presentes na amostra. Recentem ente, A ndersson e  hlund (2001) desenvolveram uma
técnica m uito acurada, denom inada “protein fin g erp rin tin g ' para determ inar a
m aternidade de ovos de hospedeiros e parasitas em ninhos do pato Hucephala d a n g u la .
Através de tal técnica, proteínas totais da clara foram separadas de acordo com sua
carga em um cam po elétrico aplicado sobre um gradiente de pH estável no gel. sendo
que as am ostras produziram um rico padrão de bandas de proteínas da clara, bastante
variável entre as fêmeas.
No estudo representado por essa seção, uma nova técnica de análise de
eletroforese de proteínas totais da gema foi em pregada para determ inar a origem
espécie, e impossível determ inar o núm ero de fêm eas reprodutivas em cada grupo a
partir de observações de cam po, porque os adultos são sexualm ente m onocrom áticos e
monom òrficos (Sick 1997) A dicionalm ente, considerando-se que nem todos os
mem bros do grupo se reproduzem , o núm ero de fêm eas presentes em um grupo pode
não refletir o núm ero real de fêmeas reprodutivas. Outras dificuldades incluem
(M acedo 1992): (1) a dificuldade de captura dos adultos em arm adilhas, porque estes
aprendem a evitá-las, (2) a assim etria sexual na captura, que favorece m achos; e (3) a
predom inância de ejeção de ovos no início da postura (ou seja, antes da incubação), que
reduz a am ostragem de tecidos dos em briões. Os objetivos específicos desse trabalho
foram. (1) determ inar o núm ero de fêm eas reprodutivas em ninhos com unitários de anu
branco; (2) verificar o padrão de postura dentro dos ninhos; e (3) verificar se fêm eas
colocam ovos em sucessivas nidificações do grupo. Para aum entar a resolução das
diferenças entre os indivíduos nas análises, os extratos de proteínas foram digeridos
com protease. sem elhantem ente ao uso de enzim as de restrição em m étodos de DNA
para a resolução de diferenças genéticas.
A validação da técnica de eletroforese de proteínas para a identificação m aternal
de ovos de anu branco incluiu análises de proteínas da gem a em ninhadas de fêm eas de
periquito australiano (M clopsittacus unJulutus) m antidas isoladas em cativeiro e em
oócitos de fêmeas de anu branco, além de aspectos biológicos. Cada fêm ea de periquito
ou de anu branco previam ente conhecida apresentou um padrão particular de bandas de
proteinas da gema, distinto das dem ais fêm eas da sua espécie. Tais resultados
m ostraram que. além dessa técnica ser bastante acurada para ser utilizada na
determ inação maternal dessas espécies, também poderia ser testada em outras espécies.
7
dentro e entre ninhos dos grupos silvestres de anu branco, que m ostraram que: (1) todos
os múltiplos ovos colocados em um único ninho num m esm o dia apresentaram
diferentes padrões de bandas de proteínas, o que praticam ente elim ina a possibilidade
de uma ou mais fêmeas terem sido representadas pelo mesmo padrão de bandas; (2) os
ovos que apresentaram o m esm o padrão de bandas de proteínas não foram colocados no
mesmo dia, mas em dias distintos, o que indica que algumas fêmeas colocaram ovos em
dias sucessivos na postura com unitária. Ambos os resultados condizem com as
lim itações fisiológicas das aves de colocarem apenas um ovo por dia (van Tienhoven
1983).
Nem todas as fêm eas reprodutivas de anu branco contribuem para todas as
nidificações de seus grupos e algum as colocam mais ovos que outras nas diferentes
posturas com unitárias. Isso difere do que foi encontrado para fêm eas de anu
Crotophaga sulcirostris, outra espécie de C rotophaginae com reprodução com unitária,
onde as fêm eas do grupo contribuem para todas as nidificações (V ehrencam p 1977).
Em conclusão, a técnica de eletroforese de proteínas da gema, proposta por este
trabalho, é, atualm ente, o m elhor m étodo para a identificação da m aternidade de ovos
em ninhadas com unitárias de anu branco. Tal técnica pode elucidar benefícios
reprodutivos individuais e estratégias de fêm eas em outras espécies de reprodução
com unitária ou poligím ca, ou em casos de parasitism o intraespecifico, especialm ente se
Avaliação do Uso de C aracterísticas dos Ovos Para a
Identificação M aternal em Posturas Com unitárias de Anu
Branco
( Guira guira)
Em alguns com plexos sistem as de reprodução em aves. com o os com unitários ou
poligínicos (V ehrencam p 1977; B ertram 1979: Craig 1979; Koenig 1981; Brown 1987;
Brown & Brown 1990; M acedo 1992), ou em casos de parasitism o intraespecífíco de
ninho (Yom -Tov 1980b; A ndersson & Eriksson 1982; Brown 1984; M<|>ller 1987), m ais
de uma fêm ea da m esm a espécie pode co lo car ovos em um único ninho. Em tais
situações, a identificação m aternal de ovos é im portante para a avaliação das diferentes
táticas reprodutivas adotadas pelas fêmeas.
Um m étodo em pregado por vários estudos para tal identificação é o uso da
aparência dos ovos (cor, form ato, tam anho, padrão de m anchas), relacionando-se ovos
sem elhantes a um a m esm a fêm ea e ovos distintos a diferentes fêmeas (V ehrencam p
1977; Yom-Tov 1980a,b; Loflin 1983; G ibbons 1986; M<t»ller 1987; Lyon 1997;
Dugger & Blums 2001).
As características dos ovos podem ser bons indicativos de m aternidade,
especialm ente para as espécies que apresentam uma m aior variação entre indivíduos
diferentes do que em um m esm o indivíduo (Baerends & H ogan-W arburg 1982;
Fetterolf & Blokpoel 1984; Jackson 1992; Petersen 1992). Entretanto, para algum as
espécies, há uma grande variação entre as características dos ovos de uma m esm a
9
fêmea, dependente de sua ordem de postura (C oulson 1963; M ills & S h aw l9 8 0 ; Runde
& Barret 1981; Q uinn & M orris 1986; M eathrel & Ryder 1987; H enriksen 1995;
Vinuela 1997), que pode lim itar seu uso para a identificação de maternidade. Há, então,
um risco em se assum ir que um ovo distinto dos dem ais em um ninho foi colocado por
uma outra fêmea, especialm ente se a ordem de postuia dos ovos não for conhecida
( Brown & Sherman 1989; M cRae 1997).
Por essa razão, em espécies de aves em que nenhum a avaliação prévia da
variabilidade dos ovos dentro e entre ninhadas de fêm eas foi realizada, a aparência dos
mesm os não deve ser usada para distinguir ninhadas de diferentes tem eas Tais
características podem ser utilizadas com o um m étodo confiável para determ inação de
m aternidade se validadas, por exem plo, pela identificação de fêm eas, previam ente
m arcadas, durante a postura ou através de m étodos bioquím icos e/ou m oleculares,
como análises de eletroforese de proteínas ou de DNA (B ischoff & M urphy 1993;
M cRae & Burke 1996). A prim eira alternativa pode despender m uito tem po e produzir
pequena am ostragem (mas veja Brown 1984). A segunda é relativam ente m ais fácil e
perm ite um a m aior amostragem. Contudo, análises de DNA ou de eletroforese de
proteínas de tecidos em briônicos podem subestim ar o núm ero de fêm eas reprodutivas
em um ninho quando há redução de ninhada antes da incubação dos ovos ou quando a
captura das fêmeas é insuficiente, já que tais análises requerem am ostragem tanto dos
filhotes quanto da mãe. Nessas situações, eletroforese de proteínas de ovos recém -
colocados pode ser o método mais útil para a determ inação da m aternidade de posturas
individuais (Fleischer 1985; Kendra et al. 1988; Smvth et al. 1993), e o uso de
proteínas totais nas análises ao invés de alozim as perm ite uma identificação m ais
O estudo representado por essa seção pretendeu verificar a aplicabilidade do uso
das características dos ovos na determ inação da m aternidade de ninhadas individuais de
fêmeas de anu branco em posturas com unitárias Seu principal objetivo foi verificar se
ovos de diferentes origens m aternais postos em um m esm o ninho poderiam ser
distinguidos com base em suas características. A dicionalm ente, tal estudo pretendeu
verificar se todos os ovos em um m esm o ninho poderiam ser corretam ente associados a
suas origens m aternais com base em suas características. A correta m aternidade dos
ovos foi determ inada previam ente através de análises de eletrolbrese de proteínas da
gema.
A m aternidade dos ovos em posturas com unitárias do anu branco, identificada
através da eletroforese de proteínas da gem a, não pode ser corretam ente determ inada
através do uso de características m orfom étricas e padrões da m anchas dos ovos. Em
média, menos da m etade dos ovos foi associada à fêm ea correta. A dicionalm ente, as
poucas diferenças encontradas entre fêm eas reprodutivas de um m esm o grupo
ocorreram , principalm ente, devido a um a única fêm ea que diferiu das dem ais em
apenas uma das variáveis dos ovos analisadas. Tais diferenças som ente foram
significativas em grupos em que havia um m aior núm ero de fêm eas reprodutivas. Desse
modo. pode-se concluir que as características dos ovos de anu branco não são um
critério confiável para discrim inar entre posturas individuais de fêm eas em ninhos
com unitários e, portanto, não devem ser utilizadas com essa finalidade para essa
espécie,
O fato de ovos de diferentes fêm eas de G. guira não serem distinguidos por sua
aparência contradiz o que foi proposto na literatura para duas outras espécies de
11
com unitárias do anu C roíophaga sulcirosíris e verificou que as fêm eas que iniciam a
postura colocam ovos m aiores que as fêm eas que colocam ovos ao final desse período.
Entretanto, a identificação de fêm eas nesse estudo foi baseada em um estudo anterior
(V ehrem cam p 1976) em que os prim eiros ovos, que eram mais visualm ente
sem elhantes entre si e m ais distintos dos últim os ovos ioram relacionados às m esm as
fêmeas, enquanto que os últim os ovos foram considerados com o tendo sido colocados
por outras fêmeas. A dicionalm ente, o núm ero de fêm eas reprodutivas em um grupo foi
determ inado pelo núm ero total de ovos encontrado no ninho, ou seja, assum iu-se que
cada fêmea põe um núm ero típico de ovos no ninho, dos quais grupos de ovos foram
separados baseados em sua aparência e associados a um a ou m ais fêmeas. Loflin
(1983), que estudou ninhadas com unitárias do anu C rotophaga ani, tam bém identificou
fêmeas individuais através das dim ensões, cor, form ato e m assa dos ovos, além do
núm ero total de ovos no ninho. Infelizm ente, em tais estudos, nenhum a avaliação
quantitativa da variabilidade dos ovos da m esm a ou das diferentes fêm eas foi
previam ente realizada.
Alguns pesquisadores, após verificarem que a variação nas m edidas dos ovos
entre fêmeas foi m aior que dentro de fêm eas, puderam usar, seguram ente, as
características dos ovos para detectar parasitism o intraespecítlco (F etterolf & Blokpoel
1984; Jackson 1992; Petersen 1992). Contrariam ente, para outras espécies, isso não
seria possível, porque a variância dentro de ninhadas individuais de fêm eas não diferiu
suficientem ente daquela entre ninhadas de outras fêm eas (C oulson 1963; Brown &
Shennan 1989).
Uma das razões mais im portantes para a realização de avaliações prévias da
fêmea, geralmente o últim o, pode diferir dos dem ais (M ills & Shavv 1980, M eathrel &
Rvder 1987, Vinuela 1997) e tais diferenças podem ser maiores que as diferenças entre
ninhadas de diferentes fêmeas. Em estudos de parasitism o intraespecífico de ninho,
Brown e Sherman (1989) e M cRae (1997) advertiram sobre o risco de se considerar o
último ovo em uma ninhada com o sendo colocado por outra fêmea baseado apenas em
suas características. Tais autores recom endaram que os dados sobre aparência dos ovos
fossem com binados aos de seqüência de postura e checagem diária de ninho para uma
avaliação mais precisa da m aternidade dos ovos. Tal m etodologia pode ser útil em
alguns estudos de parasitism o intraespecí fico, mas pode ser uma tarefa impossível para
a identificação de posturas individuais de fêm eas em ninhos com unitários. Em ninhos
de anu branco, a checagem diária de ninhos e as análises de eletroforese da gem a
perm itiram a verificação de que as diferentes fêmeas: (1) colocam seus ovos a
intervalos irregulares, (2) não colocam a m esm a quantidade de ovos nos ninhos; e (3)
não seguem padrões sem elhantes de postura. Desse modo, em tal espécie, há,
provavelm ente, constrangim entos com portam entais, além de fisiológicos, que lim itam o
núm ero de ovos postos pelas fêm eas, bem com o a ordem de entrada das fêm eas na
postura, o que im pede o uso da seqüência de postura para a determ inação do núm ero
exato de fêmeas reprodutivas em um ninho
Em conclusão, baseado em dados quantitativos prévios e em dados deste estudo,
recomenda-se o uso das características dos ovos para a identificação de posturas
individuais somente quando avaliações prévias de tais características confirm arem que
ovos de uma m esm a fêm ea são sem elhantes entre si, m as distintos significativam ente
13
Seção III
Assim etria R eprodutiva em Posturas Com unitárias
de Anu Branco
{ Guira guira)
A regra de Ham ilton e o m odelo de valor adaptativo inclusivo (Ham ilton 1964)
têm servido como principios-guia para a com preensão da evolução da socialidade entre
os animais. Desde a década de 70, um núm ero crescente de publicações relativas à
evolução da reprodução com unitária em aves, m am íferos e insetos tem sido produzido
(V ehrencam p 1977; W oolfenden & Fitzpatrick 1984; Brown 1987; Koenig & M umme
1987; Jam ieson 1997). A relevância evolutiva de tal sistem a estim ulou a realização de
vários estudos de cam po e tam bém o desenvolvim ento de m odelos teóricos, que
tentaram explicar padrões de oportunidades reprodutivas para indivíduos que vivem em
grupos, geralm ente, em term os do grau de assim etria reprodutiva em favor dos
indivíduos dom inantes (V ehrencam p 1979, 1983a,b; Em len 1982; Em len &
V ehrencam p 1983, Reeve & Ratnieks 1993; K eller & Reeve 1994; Reeve 1998). Esses
m odelos de concessões assum em que os m em bros dom inantes são capazes de controlar
as oportunidades reprodutivas dentro do grupo e som ente toleram algum a reprodução
dos subordinados para que estes perm aneçam no grupo. Em tais m odelos, espera-se que
a assim etria reprodutiva em favor dos dom inantes seja alta, quando. (1) os m em bros do
grupo são proxim am ente aparentados; (2) os constrangim entos ecológicos reduzem as
chances de dispersão e de reprodução independente dos subordinados; e (3) a vida em
Recentem ente, alguns tiabalhos testaram m odelos de assim etria reprodutiva em
insetos sociais (Heinze 1995; Reeve & K eller 1995). Para vertebrados sociais,
entretanto, os dados sobre tal assim etria ainda são bastante escassos para que se faça
uma avaliação da generalidade desses m odelos (Johnstone & C ant 1999a) Evidências
de conflitos em grupos de algum as espécies de vertebrados sugerem que os indivíduos
dom inantes, freqüentem ente, são incapazes de exercer controle sobre a reprodução dos
subordinados (Clutton-Brock 1998), o que tem levado ao desenvolvim ento de m odelos
alternativos, que consideram questões anteriorm ente negligenciadas, com o a partilha da
reprodução entre subordinados em grupos m ulti-m em bros, a assim etria reprodutiva
através do infanticídio e o controle incom pleto da reprodução pelos dom inantes (R eeve
et al. 1998; Johnstone & Cant 1999a,b; Johnstone et al. 1999).
As espécies da subfam ília Crotophaginae (Aves, C uculidae) têm com portam entos
bastante sim ilares, que incluem a reprodução com unitária, com ovos sendo ejetados ou
enterrados no ninho pelos m em bros do grupo (V ehrencam p 1977; Loílin 1983; M acedo
1992). Em seu estudo pioneiro sobre a reprodução com unitária do anu C rotophaga
sulcirostris, V ehrencam p (1977) sugeriu que essas aves são um excelente exem plo de
sociedade razoavelm ente igualitária, em que tam bém ocorre reprodução dos m em bros
subordinados. Entretanto, a despeito de algum sucesso reprodutivo dos subordinados,
V ehrencam p (1977) propôs a existência de um a hierarquia definitiva para as fêm eas
dentro dos grupos, levando a signifícantes diferenças no núm ero de ovos que cada
fêm ea põe no ninho.
No trabalho representado por essa seção, o sistema reprodutivo do anu branco
(('mira guira) foi avaliado de acordo com previsões dos m odelos de concessões
15
reprodutivos e de relativa ausência de saturação do habitat, os modelos de concessões
prevêem um baixo nível de assim etria reprodutiva entre as fêmeas dessa espécie. O
sistema reprodutivo do anu branco tam bém foi com parado ao proposto por Vehrencam p
(1977) para o anu ('. su/cirostns. A identificação de ninhadas individuais em posturas
com unitárias dc G. tluira foi feita através de análises eletroforéticas de proteínas da
gema.
Os índices de assim etria reprodutiva encontrados para os grupos de G. guira nem
sem pre foram baixos com o previstos pelo m odelo de concessões. As prim eiras
nidificações das estações reprodutivas apresentaram m aior assim etria com parada às
seguintes. Naquelas, houve o m onopólio da reprodução por um a ou poucas fêm eas e,
geralm ente, houve a perda total do investim ento no ninho antes que a postura estivesse
com pleta devido à ejeção dos ovos e/ou ao abandono do ninho Com o avanço da
estação chuvosa e a redução de novas oportunidades reprodutivas, é possível que uma
distribuição mais igualitária das oportunidades reprodutivas, relativa à postura dos ovos,
contribua para o sucesso do ninho.
Os padrões de partilha reprodutiva de G. guira, elucidados nesse estudo, não
apresentam sim ilaridade ao que foi proposto para C. sulcirostris. Vehrencam p (1977)
propôs que as fêmeas que colocam ovos ao fim da postura (designadas com o "fêm eas-
alfa” ) retardam a postura de seus ovos, enquanto que as fêm eas que colocam ovos no
início da postura têm as suas ninhadas individuais reduzidas através da ejeção de ovos
por aquelas do grupo que ainda não iniciaram suas próprias posturas Tal hipótese foi
baseada na identificação de ovos de fêm eas através de avaliação visual da m orfologia
dos ovos As "fêm eas-alfa” foram as m ais bem -sucedidas devido à assim etria no
seguintes suposições (V ehrencanip 1977): (1) as fêm eas não reconhecem seus próprios
ovos em uma ninhada com unitária; (2) as fêm eas que iniciam a postura, em bora
produzam m aior núm ero de ovos. possuem m enor sucesso reprodutivo que as "fem eas-
alfa", porque seus ovos são ejetados; (3) após todas as fêmeas iniciarem a postura de
seus ovos, não ocorre m ais ejeção; (4) as “ iem eas-alfo” não perdem ovos através da
ejeção e possuem m aiores sucessos reprodutivos; (5) as fêmeas mantém a ordem de
entrada na sequência de postura em repetidas nidificações do grupo; e (6) todas as
fêmeas participam de todas as posturas do grupo.
A m aioria dos resultados encontrados para (I. guira são incom pativeis com tais
premissas. As fêm eas que iniciam a postura com unitária, com o em a m e ('.
sulcirostris, colocaram m ais ovos que as dem ais. Entretanto, a pressão de ejeção dos
ovos perm aneceu constante, afetando todas as fêm eas independentem ente de sua
posição de entrada na seqüência de postura, o que difere do que foi observado para C.
am e ( su lc iro stris. De fato, as fêm eas de Cr. guira que colocaram ovos ao fim da
postura perderam mais de 50% dos ovos. C onseqüentem ente, a m aior proporção de ovos
incubados pertencia às fêm eas que iniciaram a postura. A dicionalm ente, as fêm eas
dessa espécie não m antiveram a m esm a ordem de entrada na postura e nem todas
participaram das repetidas nidificações de seus grupos.
Ha duas explicações para tais diferenças. Prim eiro, podem haver sutis diferenças
entre os sistem as socias de (A guira, C. am e ( ’. sulcirostris, que levam a estratégias
reprodutivas em ('rotophaga divergentes das de (1. guira Os grupos reprodutivos de
( 'rotophaga têm. aparentem ente, até quatro ou cinco fêm eas (V ehrencam p 1977; Loflin
1983). enquanto que os de (l. guira podem conter até 10 fêmeas. Grupos de ('rotophaga
17
para as espécies desse gênero (por exem plo, saturação de am biente, Koford et ul. 1986)
não são relevantes para (ou não se aplicam a) (/. guiru. Seria interessante investigar se
níveis crescentes de com plexidade em term os de número de indivíduos no grupo,
número de fêm eas e nidificações por estação reprodutiva nas espécies da fam ília
Crotophaginae (('. sulcirostris, ('. uni, m ujor e (/'. guiru) levam a partilhas
reprodutivas progressivam ente mais equitativas, considerando-se o grau de parentesco
entre os m em bros reprodutivos e a presença/ausência de constrangim entos ecológicos
Uma segunda explicação para essa divergência encontrada nos padrões
reprodutivos das espécies de Crotophaginae é que a m etodologia usada por V ehrencam p
1976, 1977) e Loflin (1983) para determ inar a m aternidade dos ovos produziu
resultados inacurados. Técnicas bioquím icas e/ou m oleculares não eram prontam ente
disponíveis quando da realização desses estudos. Desse modo, a m orfom etria dos ovos
(com prim ento, largura, cor, peso) foi usada para distinguir ovos de fêm eas individuais
em posturas com unitárias e o núm ero de ovos colocados e ejetados, para estim ar o
número de fêm eas reprodutivas.
As características dos ovos podem ser m enos variáveis em ninhadas de fêm eas
individuais do que entre ninhadas de diferentes indivíduos (Kendeigh et ai. 1956;
Baerends & Hogan-W arburg 1982; Ricklefs 1984; Croxall ct ul. 1992; Reed & O ring
1997) Entretanto, é fundam ental que se faça uma avaliação prévia da variabilidade
individual das características dos ovos para usá-las com confiabilidade na identificação
da m aternidade dos ovos, principalm ente em espécies em que ovos de várias fêm eas são
encontrados no mesm o ninho.
A aparente flexível hierarquia das fêm eas em grupos de (1. guira pode explicar por
conflito, que envolve perdas de ovos e filhotes. Em um a hierarquia rígida, poderia ser
mais vantajoso para um a fêm ea subordinada que consistentem ente perdesse seus ovos
através da ejeção abandonar o grupo e se reproduzir independentem ente, especialm ente
na existência de am bientes disponíveis. Posturas com unitárias são a opção reprodutiva
mais comum para os C rotophaginae, o que parece indicar que há significativas
vantagens reprodutivas para todos os m em bros do grupo.
Desse modo, é difícil saber se há ou não fêm eas dom inantes em term os de partilha
reprodutiva em grupos de (i. guira. As fêm eas que iniciam a postura, aparentem ente,
têm uma vantagem em relação às dem ais, já que estas produzem mais ovos, que não
sofrem m aior pressão de ejeção que aqueles colocados por fêm eas ao fim da postura.
Entretanto, como as fêm eas não m antêm suas posições na seqüência de postura em
repetidas nidificações do grupo e nem contribuem para todas as tentativas reprodutivas,
as posições de entrada na seqüência de postura parecem m udar entre as fêmeas.
Interessantem ente, para fêmeas de G. guira, a m elhor estratégia reprodutiva parece ser a
freqüência com que cada fêm ea contribui para repetidas nidificações do grupo. As
fêmeas com m aior proporção de ovos incubados em uma estação reprodutiva foram
aquelas que contribuíram para duas nidificações.
O sistem a com unitário dos crotofagíneos apresenta um desafio no teste dos
diferentes modelos de assim etria reprodutiva atualm ente disponíveis. Para G. guira, as
hierarquias de dom inância entre os m em bros reprodutivos parecem ser fracas, devido a
um baixo grau de parentesco entre os m em bros e à falta de constrangim entos
ecológicos, concom itantes ao alto núm ero de fêmeas potencialm ente reprodutivas e a
uma estação reprodutiva bastante longa, que perm ite repetidas oportunidades para
19
Em conclusão, a despeito da rápida expansão da teoria e m odelos de assim etria
reprodutiva, a m aioria dos m odelos tem sido aplicada na elucidação do com portam ento
de insetos sociais. Nossos resultados não concordam com pletam ente com tais modelos,
e podem refletir o fato de que sociedades de vertebrados exibem uma m aior
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29
CAPÍTULO I
Individual female clutch identification through yolk protein
electrophoresis in th e communally-breeding guira cuckoo
( Guira guira)
Keywords: Guira guira, guira cuckoo, com m unal breeding, egg m aternity, yolk protein
electrophoresis, egg ejection.
Abstract
Avian communal breeding system s generate alternative behavioral strategies for
females, resulting in differences in reproductive success. Identifying eggs o f different
fem ales in such systems is problem atic, how ever, due to egg destruction before
incubation, difficulty o f capturing adults, and/or inaccuracy o f egg identification based
on egg morphometry. Here, we describe a technique that uses electrophoresis o f yolk
proteins to determ ine egg ow nership, which we applied to com m unally breeding guira
cuckoos {Guira guira). V alidation o f the m ethod included identical yolk protein
banding patterns in all eggs o f the sam e fem ale, but different patterns in eggs o f
different fem ales in budgerigars {M elopsittacus undulaius), and identical patterns in
yolk follicles o f the sam e fem ales in guira cuckoos. W e applied the protocol to 195
guira cuckoo eggs from 34 jo in t nests in tw o years. All m ultiple guira cuckoo eggs laid
on the sam e day in single nests had distinct banding patterns o f yolk proteins,
practically elim inating the possibility o f m ore than one fem ale being represented by the
same pattern. Some identical banding patterns w ere repeated in different days w ithin a
nesting bout, indicating that som e fem ales laid several eggs in shared nests. Identical
patterns occasionally occurred in re-nestings o f groups, indicating that som e fem ales
lav eggs in consecutive nestings. Yolk protein electrophoresis is a useful tool to identify
egg m aternity in other circum stances, such as polygynous m ating systems with jo in t
nests and intraspecific parasitism . A dditionally, it is an alternative m ethod for species
31
Introduction
In avian nests where two or m ore fem ales deposit eggs, it is crucial to identify the
ow nership o f individual eggs to understand the strategies o f the laying females and their
subsequent reproductive benefits. These situations occur in species with com plex social
systems, such as com m unal breeders (Craig 1979; Koenig 1981; Brown 1987;
V ehrencam p el al. 1986; Brown & Brown 1990; M acedo 1992), or in cases o f
intraspecific nest parasitism (Andersson & Eriksson 1982; Brown 1984; M ille r 1987).
In com munal reproduction three or m ore individuals in a group breed sim ultaneously,
som etim es using a jo in t nest (see Brown 1987 for alternative terminology). In this
system, helpers at the nest m ay include adults genetically related to the nestlings
(form er offspring that rem ained in the group), as well as adults unrelated to the brood.
In intraspecific nest parasitism fem ales lay eggs in nests o f conspecifics w ithout caring
for their offspring. The host fem ales are faced w ith the difficulty o f discrim inating
betw een their own eggs and parasitic ones, which may be very sim ilar in appearance to
their own, leading to acceptance o f parasitic eggs in some cases and rejection in others
(Yom -Tov 1980, Lahti & Lahti 2002).
In some intraspecific nest parasitism studies, egg m aternity has been determ ined
through electrophoresis using em bryonic tissue (Gowaty & Karlin 1984; Wrege &
Em len 1987; Brown & Brown 1988; M cKitrick 1990). However, em bryonic sampling
may underestim ate the contribution o f each fem ale to the nest under two conditions.
First, when clutch reduction occurs before incubation starts (i.e., before em bryo
developm ent). For instance, a significant sam pling o f embryos may not be possible in
cases where egg loss due to predation or egg ejection is high at the onset o f laying, or in
