23/08/2023
Dorcus titanus castanicolor, other stags and fungi
For the past few months we have been keeping intriguing beetles belonging to Dorcus titanus castanicolor subspecies. Species – Dorcus titanus is a member of stag beetle family of beetles (Lucanidae), which is usually found troughout China and Korea terrains. In the past weeks, we began extraction of first larvae offspring of our parental group which consists of single male and three females. In regard to events mentioned above, we decided it is a great moment to introduce our readers to this amazing species, as well as to mention very enigmatic and interesting relationship between stag beetles and their symbiotic fungi.
First things first, so we start with a brief description of Dorcus titanus castanicolor. Adult males of this species reach body length of 8-9 cm while including mandibles in the measurement. Females on the other hand reach 4-5cm of body length – their mandibles are short and very hardy. Colouration is typical for the genus Dorcus, the body is matt black. Adult males possess expanded mandibles, which are used for jousting over female as well as other resources, such as food or hiding places. The antennae are 90 degree curved approximately in half way of the total length and very sensitive. Larvae are quite big and can reach up to few cm of body length (for fe dup male larvae it may be up to 8cm). The appearence of the larvae consists of (unsuprisingly) white body and orange head capsule with powerful mandibles. Most of the time, larvae curl up and form a C letter shape.
Imagines are nocturnal creatures, and after dusk they begin to be very active. They walk around enclosure, specimen of both s*xes dig tunnels in wood, perform s*x acts, use their antennae to search around, clean their bodies and feed (they spend a lot of time on this action). During the day males, due to their big sized mandibles, hide just by crwaling under wood logs or bark, because they are unable to burrow. Females dig lenghty tunnels in the substrate and usually remain underground during the day. The eggs are laid in small pots dug up in wood.
The best and most basic material used in breeding Dorcus used for oviposition (egg laying) are hardy wood logs which are being decomposed by white fungi mycelium. Trees which work fine in breeding conditions include oak, beech and birch. Infection by white fungi (general term for fungi which manifest by forming white mycelium, and make visible marks on wood in form of white colouration appearing on wood surface) is crucial for oviposition, as it is very encouraging for females to lay eggs in such wood pieces.
And here we are entering the topic of very intriguing relationship between Lucanids and fungi. Fungi (specially those that are capable of decomposing hemicelulose) are eaten by beetle larvae, and, what is also really important, they soften up the wood material, exposing main food source to larvae, which is cellulose. Beetles and fungi (yeast-like fungi and basidiomycetes) in each other companionship are capable of degradation of dead wood matter, recycling nutrients and microelements back to earth. In this way, they prepare stage for growth of new plants. Killing two birds with one stone might we say – cleaning up the forest floor, whilst setting up conditions which allow for development of freshborn greeny inhabitants.
Recently conducted research shed a new light on Lucanid beetles anatomy -females of this beetle group possess special organ inside their body – mycangia. This anatomical nuance is located in the hind part of abdomen, in close proximity to ovaries and hindgut. The function of this organ is to preserve populations of xylotrophic (wood-decomposing) yeast-like fungi. This feature has been described for more than 20 Lucanid species, and in all of them mycangia are present only in adult females. Most likely, the females are purposefully infecting wood with microorganisms in egg laying spots.
Such action may have dual meaning for larvae development. As we mentioned, Lucanid larvae are gladly consuming many fungi encountered in wood. Perhaps, the fungi colonies left by mother near eggs serve as important and multinutricious meal for hatchlings (fungi contain aminoacids, proteins and fats which are hard to find while living in wood log). Those microorganisms may also colonise gut of the larvae, fulfilling the role of symbiotic microbes which help to digest celulose and other sugars. Another important role of yeast-like fungi originating in mycangia, is that they may be capable of xylose degradation, which is one of components of hemicelulose – a material very tough to digest by insects. Deposition of fungi in egg laying place by mother may in fact serve to soften up wood material around hatchling, so that when it hatches, it has access to easily digestable food source.
This topic is still covered in shroud of mystery. Many important questions arise when performing closer inspection on the matter. Are microorganisms isolated from mycangia also present in larvae body? Are symbiotic, xylofagic fungi inherited by offspring? Why are they present only in adult females, and there is no trace of them in males? For how long have this relationship lasted? Are fungi dependent for their survival on beetle help in dispersing?
When it comes to holometabolous insects, they provide us with many more hard to answer questions. One of such problems is description of proccess responsible for changes in microorganism species composition associated within given species. Are different species of microorganisms present troughout whole insect life, just with different frequency? Perhaps further research of Lucanid beetle relationship with its symbiotic fungi may help in understanding the dynamics of host – symbiote relationship.
🪲🪲🪲🪲🪲🪲
Dorcus titanus castanicolor, inne jelonki i grzyby
Od kilku miesięcy w naszej hodowli goszczą przedstawiciele podgatunku Dorcus titanus castanicolor. Gatunek – Dorcus titanus z rodziny jelonkowatych (Lucanidae), pochodzi z terenów Chin i Korei. W ciągu ostatnich tygodni rozpoczęliśmy ekstrakcję pierwszych larw z terrarium w którym znajdują się rodzice (harem składający się z jednego samca i trzech samiczek). W związku z powyższym uznaliśmy, że to dobry moment aby owego insekta naszej publiczności przedstawić, a także aby wspomnieć o bardzo ciekawych relacjach dotyczących chrząszczy jelonkowatych i ich symbiotycznych grzybów.
W pierwszej kolejności jednak kilka słów o chrząszczach Dorcus titanus castanicolor. Samce tego gatunku dorastają do 8-9 cm długości ciała uwzględniając żuwaczki. Samiczki osiągają długość 4-5 cm. Ubarwienie imagines matowo czarne, typowe dla Dorcusów. Samce posiadają potężne, grube żuwaczki których używają do walki o samice oraz inne zasoby, takie jak pożywienie. Owady posiadają kolankowato zagięte czułki zakończone najszerszymi segmentami. Te narządy zmysłów są bardzo ruchliwe. Larwy są duże, i osiągają kilka centymetrów długości. I tutaj brak niespodzianek – wygląd bardzo typowy dla większości przedstawicieli tego gatunku. Duża pomarańczowa puszka głowowa oraz białe ciało zazwyczaj zagięte w kształt litery C.
Owady jako Imagines prowadzą nocny tryb życia i po zmierzchu stają się bardzo aktywne. Spacerują po terrarium, osobniki obu płci drążą korytarze w drewnie, przystępują do kopulacji, badają otoczenie intensywnie poruszając czułkami, czyszczą oraz pożywiają się (na tą czynność poświęcają znaczną ilość czasu). W ciągu dnia samiec z powodu ,,poroża” posiada utrudnione zadanie aby się zakopać i pozostaje w ukryciu wciskając się pod kawałki drewna i korę. Samiczki zakopują się skutecznie na znaczne głębokości. Jaja składane są najczęściej w drążonych w drewnie wnękach.
Najlepszym materiałem i zarazem podstawowym w hodowli Dorcusów umożliwiającym ovipozycję (składanie jajeczek) są fragmenty drewna, które wciąż są w strukturze dość twarde, jednak zainfekowane są przez białą grzybnię. Gatunki drzew które nadają się do tego celu najlepiej obejmują dąb, buk oraz brzozę. Infekcja grzybnią jest kluczowa, i jej obecność w warunkach hodowlanych to istotny element zachęcający samice do składania jaj.
I tutaj dochodzimy do bardzo ciekawej relacji pomiędzy chrząszczami z rodziny jelonkowatych (Lucanidae) i grzybów. Grzyby (szczególnie te rozkładające hemicelulozę) są zjadane przez larwy chrząszczy, a także, co ważniejsze, wstępna obróbka materiału roślinnego dokonywana przez te grzybowe organizmy umożliwia znacznie łatwiejszy dostęp owadom do celulozy (głównego materiału którym odżywia się większość larw chrząszczy jelonkowatych, rohatyńcowatych oraz kruszczcytowatych). Wspólnie grzyby (szczególnie grzyby drożdżo-podobne i podstawczaki) oraz chrząszcze są w stanie przetworzyć partie twardego drewna na nawóz dla kolejnych pokoleń roślin. Organizmy te tworzą zatem wspaniały duet, którego zadaniem jest uwalnianie i przywracanie ziemi składników odżywczych oraz mineralnych z martwych tkanek roślinnych – innymi słowy, sprzątają las, robiąc miejsce dla kolejnych zielonych mieszkańców lasu.
Stosunkowo niedawno odkryto jednak, że samice chrząszczy jelonkowatych ( i z przebadanych gatunków do tej pory jedynie one, do tego w postaci Imago) posiadają specjalne dodatkowe narządy w swoim ciele – mycangia. Organy te służą do przechowywania populacji mikroorganizmów, takich jak ksylofagiczne (odżywiające się drewnem) grzyby podobne do drożdży. Narząd anatomicznie zlokalizowany jest w tylnej części odwłoka, w pobliżu jelita tylnego oraz jajników. Z przeprowadzonych badań można ze znaczną stanowczością wysnuć wniosek, iż samiczki jelonkowatych najpewniej same celowo podkażają drewno w miejscu składania jajeczek.
Zabieg taki ma dwojakie znaczenie – po pierwsze, jak wspomnieliśmy larwy Lucanidae odżywiają się między innymi grzybami. Być może takie pozostawione przez matkę kolonie mikroorganizmów służą za wartościowe źródło pożywienia (np.: źródło aminokwasów, białek i tłuszczy które w drewnie stanowią rzadkość) a także mogłyby one kolonizować układ pokarmowy larwy, wspierając jej możliwości trawienia celulozy. Drugą istotną funkcją owych mikroorganizmów jest trawienie i degradacja ksylozy, jednego z istotnych elementów hemicelulozy. Materiał ten jest ogólnie bardzo trudny w obróbce i trawieniu dla większości owadów. Tak więc takie podkażenie przez matkę drewna grzybami może także służyć przygotowaniu łatwiej przyswajalnego pożywienia dla świeżo wyklutej larwy.
Temat jest wciąż bardzo słabo poznany. Przy bliższej inspekcji tego zagadnienia pojawiają się bardzo istotne pytania: czy mikroorganizmy wyizolowane z mycangiów dorosłych samiczek są obecne w ciele larwy? W jaki sposób ksylofaigczne, symbiotyczne grzyby są dziedziczone i przekazywane kolejnym pokoleniom owadów? Dlaczego obecne są one tylko u samic w mycangiach i jaki jest ich los w relacji z samcami?
Jeżeli chodzi o owady o przeobrażeniu zupełnym, dostarczają one wciąż bardzo wielu pytań, na które póki co trudno znaleźć odpowiedź. Jednym z takich zagadnień jest problem zmian gatunkowych populacji mikroorganizmów w różnych stadiach rozwoju owada. Czy różne gatunki bakterii i grzybów są zawsze obecne w ciele owada, tylko zmienia się proporcja ich ilości? Być może dalsze próby odpowiedzi na pytania związane z chrząszczami jelonkowatymi pomogą lepiej zrozumieć dynamikę interakcji gospodarz – symbiotyczne mikroorganizmy.
