Tracking Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) Larval Behavior Across Development: Effects Of Temperature And Nutrients On Individuals’ Foraging Behavior

Pendahuluan

Pertumbuhan dan perkembangan larva nyamuk mempunyai implikasi penting terhadap penularan penyakit. Komponen abiotik dan biotik lingkungan larva mempengaruhi kecepatan perkembangan, ukuran dewasa, dan kemungkinan kelangsungan hidup hingga dewasa.

Selain itu, faktor larva ini membantu menentukan karakteristik larva dewasa, termasuk fekunditas, umur panjang, dan kompetensi vektor. Aedes aegypti berkembang di perairan kecil, tergantung pada variasi nutrisi dan suhu.

Pemeriksaan perilaku larva mencari makan dapat memberikan wawasan tentang mekanisme ekologi yang terkait dengan pertumbuhan pada instar yang berbeda karena ketersediaan nutrisi dan suhu.

Pengaruh suhu terhadap perilaku mencari makan masih kurang jelas. Dalam penelitian sebelumnya, perilaku individu larva yang dipelihara dalam kelompok menunjukkan aktivitas mencari makan paling aktif pada kondisi nutrisi rendah dan pada suhu paling dingin dan paling hangat.

Peningkatan kecepatan mencari makan pada suhu rendah merupakan pengamatan baru terhadap nyamuk dan konsisten dengan studi empiris dan teoritis sebelumnya. Yang masih belum diketahui adalah bagaimana perilaku berbagai instar larva dipengaruhi oleh variasi suhu dan kondisi nutrisi, bagaimana perilaku individu bervariasi, dan bagaimana perilaku ini mencerminkan nasib akhir perkembangan nyamuk.

Dalam penelitian ini, mereka menguji hipotesis bahwa larva instar yang berbeda menunjukkan perilaku serupa dalam menanggapi berbagai nutrisi dan suhu. Secara umum, mereka memperkirakan bahwa larva instar ketiga dan keempat akan mencari makan lebih banyak pada suhu dingin dibandingkan pada suhu sedang dan pada nutrisi rendah dibandingkan dengan nutrisi yang lebih tinggi.

Saat mereka berulang kali mengukur setiap larva satu per satu, mereka juga dapat menentukan apakah perilaku jenis kelamin berbeda, dan apakah setiap larva memiliki kepribadian perilaku yang berbeda di seluruh tahap perkembangan. Mereka memperkirakan bahwa nyamuk jantan, yang membutuhkan lebih sedikit nutrisi, tidak akan mencari makan sebanyak nyamuk betina pada semua kondisi yang diuji.

Mereka juga memperkirakan bahwa variasi perilaku mencari makan pada larva instar ketiga dan keempat akan lebih kecil dibandingkan variasi antar larva, sehingga penjelajah yang paling aktif pada instar ketiga juga merupakan penjelajah paling aktif pada instar keempat, apa pun nutrisi atau suhunya, kondisi, menunjukkan potensi adanya sindrom perilaku.

Di sisi lain, jika tidak ada konsistensi dalam aktivitas relatif individu di seluruh instar dan kondisi, mereka dapat menolak hipotesis bahwa Aedes aegypti memiliki sindrom perilaku individu yang berbeda dalam kondisi tersebut.

Metodologi

A. Hewan Uji: Nyamuk

F3 Aedes aegypti yang digunakan awalnya dikumpulkan di Palm Beach County selama musim panas 2013. Koloni dipelihara dengan diet larva daun ek tua (Quercus phellos (L.) 4 g/liter) dan ragi:albumin (perbandingan 1:1, 0,3 g/liter) dimasukkan ke dalam air keran. Darah untuk menghasilkan telur disediakan dari seorang sukarelawan manusia (MHR Permission from NCSU Biosafety Committee: SOP MHR 001 22 January 2016).

B. Desain Penelitian

Penelitian ini melakukan studi faktorial 2 × 2 dengan dua tingkat nutrisi (selanjutnya tinggi dan rendah) dan dua rezim suhu yang berfluktuasi (selanjutnya dingin dan hangat). Mereka menempatkan nyamuk neonatus satu per satu di setiap lubang pada pelat kultur jaringan 6 lubang (Fisher Scientific) dengan 10 ml infus pada dua konsentrasi dalam waktu 24 jam setelah menetas. Mereka menghasilkan nutrisi dengan memasukkan 16 g daun willow oak kering (Quercus salix Fab.) ditambah 2,4 g ragi 1:1:albumin (Fisher Scientific), dan membiarkan campuran ini meresap selama 2 hari. Perlakuan nutrisi rendah mengencerkan larutan berkekuatan penuh dengan kecepatan infus 3,75 ml menjadi volume akhir 10 ml. Perlakuan nutrisi tinggi mengencerkan larutan berkekuatan penuh dengan laju 6,67 ml menjadi volume akhir 10 ml. Setiap pelat ditempatkan ke dalam salah satu dari dua inkubator (Percival 44-L, Percival Corp., Perry, IA), keduanya dengan siklus jam 14:10 (L:D). Inkubator dingin memiliki suhu terendah pada malam hari sebesar 18°C dan suhu tertinggi pada siang hari sebesar 22°C (rata-rata 21,0°C ± 0,2 SEM), sedangkan inkubator hangat berfluktuasi antara 26 dan 30°C (rata-rata 28,5°C, ±0,22 SEM) .

C. Parameter yang Diukur

Penelitian ini menilai perilaku pada instar ketiga dan keempat pada setiap individu. Perilaku direkam menggunakan kamera digital CMOS (Mightex, Inc., Model BCE-B050-U, Pleasanton, CA), diposisikan untuk tampilan atas-bawah dalam setiap inkubator antara pukul 10:00 hingga 16:00. Mereka mengkategorikan perilaku ke dalam beberapa kategori: menyedot debu di sepanjang permukaan (dinding samping atau bawah), menyelam, menggeliat, mencari makan di epilimnion (permukaan), dan bergelantungan di permukaan. Penelitian ini menganggap menyedot debu, menyelam, dan menggeliat sebagai komponen mencari makan aktif, dan bergelantungan di permukaan atau mencari makan di epilimnion mencari makan pasif. Mereka mencatat perilaku selama 15 menit, dan menghasilkan anggaran waktu perilaku untuk pertengahan 7′30″ untuk menghindari efek gangguan akibat pengaturan. Selain perilaku, mereka juga mencatat apakah individu tersebut dapat bertahan hidup hingga dewasa, jenis kelaminnya, dan berat badannya (mg, berat kering, dibunuh 24–48 jam dan dikeringkan setidaknya selama 24 jam pada suhu 48°C setelah muncul) dan panjang sayap (mm, dari alula sampai ujung sayap, tidak termasuk pinggirannya).

Hasil dan Pembahasan

A. Pertumbuhan

Kelangsungan hidup menjadi pupa dalam waktu 28 hari untuk kedua jenis kelamin lebih tinggi pada nutrisi tinggi dan suhu hangat. Tidak ada betina yang bertahan hidup dengan perlakuan bernutrisi rendah dan bersuhu dingin. Bagi nyamuk jantan, nutrisi mempengaruhi berat dan panjang sayap, sedangkan nyamuk jantan yang berasal dari kondisi nutrisi tinggi berukuran lebih besar dibandingkan nyamuk lainnya. Suhu tidak mempengaruhi ukuran jantan secara signifikan. Ukuran betina berbeda antara kombinasi perlakuan yang dihasilkan dewasa.

B. Penilaian Individual

Waktu yang dihabiskan untuk aktif mencari makan pada instar ketiga berkorelasi dengan waktu yang dihabiskan untuk aktif mencari makan pada instar keempat hanya ketika nutrisi rendah dan suhu dingin. Untuk semua kondisi lainnya, tidak terdapat hubungan yang signifikan. Dengan demikian, sebagian besar hasil kami tidak mendukung hipotesis bahwa individu Aedes aegypti memiliki kepribadian yang berbeda dan konsisten.

C. Perbedaan Perilaku Berdasarkan Instar, Takdir, dan Jenis Kelamin

Perilaku mencari makan berbeda pada instar yang berbeda tergantung pada suhu dan nutrisi. Secara umum, larva instar keempat menghabiskan lebih banyak waktu aktif mencari makan dibandingkan instar ketiga, namun dengan mengontrol variasi individu pada suhu dingin, kondisi nutrisi tinggi, instar ketiga lebih aktif dibandingkan instar keempat. Perbedaan yang signifikan antara aktivitas instar pada suhu hangat dan kondisi nutrisi tinggi saja, menunjukkan peningkatan aktivitas mencari makan terbesar hanya terjadi pada kondisi yang paling jinak. Mereka menemukan dukungan bahwa jentik nyamuk mencari makan lebih aktif ketika nutrisi terbatas.

Apakah larva tersebut muncul saat dewasa atau tidak, hal ini tercermin dari perilaku mencari makannya, dimana larva yang pada akhirnya gagal muncul saat dewasa menghabiskan lebih banyak waktu untuk mencari makan dibandingkan dengan larva yang muncul saat dewasa. Namun, rendahnya jumlah nyamuk yang bertahan hidup pada suhu rendah; kondisi gizi rendah (hanya enam laki-laki) mungkin membatasi kemampuan kita untuk melihat perbedaan.

Secara umum, kondisi dingin dan rendahnya nutrisi menyebabkan stres, sehingga menurunkan kemungkinan bertahan hidup pada nyamuk dewasa, dan rendahnya nutrisi menyebabkan ukuran nyamuk lebih kecil. Sejalan dengan itu, mereka melihat lebih banyak aktivitas mencari makan pada kondisi nutrisi rendah dan suhu lebih dingin. Hal ini sesuai dengan pemahaman umum tentang perilaku hewan mencari makan, yang menunjukkan bahwa hewan yang kekurangan nutrisi terpaksa mencari makan lebih aktif untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Memang benar, mereka menemukan bahwa nyamuk yang gagal menjadi kepompong dalam waktu 28 hari, kemungkinan besar karena kekurangan nutrisi, adalah nyamuk yang lebih aktif mencari makan dalam serangkaian faktor tertentu.

Penelitian ini tidak menemukan dukungan terhadap kepribadian yang konsisten pada jentik nyamuk. Mereka menyadari bahwa pengamatan mereka terhadap setiap individu terbatas dalam hal menilai aktivitas dalam siklus sirkadian, serta rentang waktu yang kecil, yang mungkin mengganggu kemampuan mereka untuk menentukan perbedaan perilaku yang konsisten. Selain itu, ukuran sampel yang lebih besar akan meningkatkan kemampuan mereka untuk mendeteksi sindrom perilaku di seluruh instar. Mereka hanya menemukan korelasi antara perilaku ketika kondisi paling menegangkan, yaitu pada suhu rendah dan nutrisi. Dalam kondisi stres ini, keadaan fisiologis kelaparan mungkin dimulai pada instar ketiga dan tercermin pada perilaku instar ketiga dan keempat.

Kurangnya pola aktivitas yang konsisten dalam kondisi yang tidak menimbulkan stres tidak mendukung hipotesis bahwa terdapat ciri-ciri kepribadian atau sindrom perilaku intra-individu. Variasi individu yang konsisten dalam mencari makan oleh serangga telah diketahui pada Diptera lain dan artropoda lain, dan telah digunakan untuk menunjukkan adanya kepribadian yang konsisten secara individual, atau sindrom perilaku, pada serangga. Mungkin saja tidak ada variasi individu pada Aedes aegypti, atau setidaknya populasi Aedes aegypti kita. Sindrom perilaku nampaknya, setidaknya sebagian, diperkuat oleh trade-off antara agresi mencari makan dan risiko dimangsa, suatu plastisitas perilaku yang tidak ditemukan pada Aedes aegypti. Ada kemungkinan juga bahwa sindrom perilaku apa pun pada nyamuk-nyamuk ini tidak terlihat karena kondisi tertentu yang kita alami, dan hanya terlihat ketika ada predator.

Pengamatan bahwa tidak ada perbedaan dalam mencari makan berdasarkan jenis kelamin bertentangan dengan hasil penelitian nyamuk lubang pohon timur, Aedes triseriatus. Betina membutuhkan lebih banyak nutrisi untuk menjadi kepompong, dan ini menunjukkan bahwa mereka harus lebih aktif mencari makan. Namun, meskipun kebutuhan nutrisi secara keseluruhan untuk mencapai kepompong lebih besar pada betina, pejantan berkembang lebih cepat dan mungkin melakukan hal tersebut untuk mendapatkan keuntungan kawin dengan melewati masa teneral dan mampu kawin saat betina muncul. Hal ini dapat mendorong pejantan aktif mencari makan untuk mempercepat perkembangan.

Respons perilaku larva mencari makan terhadap suhu cukup rumit, meskipun ada pola umum mencari makan lebih aktif dan kelangsungan hidup lebih buruk pada suhu rendah. Hasil ini juga telah diantisipasi oleh model metabolik Aedes aegypti, yang mana biaya pemeliharaan tubuh besar pada suhu rendah tinggi dan memaksa individu mencari makan lebih intensif untuk bertahan hidup. Pencarian makan lebih banyak pada suhu rendah mungkin terjadi karena tiga alasan. Pertama, karena efisiensi anabolisme yang lebih rendah pada suhu rendah, sehingga pencernaan nutrisi lebih lambat dibandingkan pertumbuhan jaringan baru. Kedua, terdapat jumlah minimum nutrisi yang dibutuhkan dalam periode waktu perkembangan kritis tertentu, yang disebut ‘jendela pupasi’. Terakhir, dengan asumsi kedewasaan dapat dicapai, diperlukan sumber daya dari lingkungan larva untuk meneruskannya. Hal ini, pada gilirannya, dapat ditunjukkan dalam perbedaan umur panjang atau kebugaran orang dewasa, meskipun penelitian belum melihat efek peningkatan suhu yang signifikan terhadap umur panjang orang dewasa.

Kesimpulan

Studi ini menemukan korelasi antara perilaku individu pada instar ketiga dan keempat ketika kondisi paling stres (suhu dingin dan nutrisi rendah). Untuk mengendalikan perilaku intra-individu ini, terdapat variasi antar perilaku instar, namun hal ini bergantung pada suhu dan nutrisi. Mereka juga menemukan bahwa larva yang gagal menjadi kepompong dalam waktu 28 hari sebelum muncul, mencari makan lebih intensif dibandingkan larva yang muncul. Meskipun kami tidak menemukan bukti bahwa nyamuk memiliki sindrom perilaku yang berbeda pada Aedes aegypti, kami menemukan dukungan bahwa nutrisi dan suhu mempengaruhi perilaku secara berbeda pada instar yang berbeda.

Jika Anda kebingungan mencari lembaga riset yang mampu memberikan pelayanan untuk pengujian terhadap sampel atau produk berkaitan dengan nyamuk atau serangga lainnya anda bisa menghubungi IML Reserach untuk informasi lebih lanjut bisa kunjungi Instagram imlresearch atau website imlresearch !

REFERENSI

Reiskind, M.H., & Janairo, M.S. (2018). Tracking Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) Larval Behavior Across Development: Effects of Temperature and Nutrients on Individuals’ Foraging Behavior. Journal of Medical Entomology, 55(5): 1086-1092. Doi: 10.1093/jme/tjy073.