Sexual size dimorphism and the mating system in Sarconesia chlorogaster (Wiedmann, 1830) (Diptera, Calliphoridae)

Abstract

Resumo: O dimorfismo sexual de tamanho (SSD) é um padrão morfológico intraespecífico comum encontrado entre machos e fêmeas. Essas diferenças de tamanho sexual podem ser adaptativas ou não adaptativas e são mediadas por variações ambientais. Em insetos, o padrão geral de tamanho corporal tende a favorecer as fêmeas, como resultado da seleção natural para aumentar a fecundidade. O oposto, no entanto, quando o maior tamanho de corpo tem viés para os machos da espécie, é comumente encontrado na natureza e pode ser resultado da seleção sexual para aquisição de parceiros. Em Sarconesia chlorogaster, uma mosca-varejeira endêmica da América do Sul, foi observado um viés em favor dos machos e investigou-se sua origem. Descobriu-se que o tamanho corporal maior era produzido por meio de diferenças no tempo de desenvolvimento larval entre machos e fêmeas. Independentemente da causa imediata do dimorfismo sexual de tamanho, o sistema de acasalamento de uma espécie desempenha um papel fundamental para entender a evolução e a manutenção do dimorfismo sexual de tamanho. Para examinar as possíveis características e comportamentos associados a essa diferença de tamanho, investigamos grupos de indivíduos de S. chlorogaster e descrevemos o sistema de acasalamento em detalhes. Para a descrição da morfologia interna, congelamos tanto machos quanto fêmeas maduros (7 dias de idade), dissecamos sob estereomicroscópio, removemos os tratos reprodutivos, montamos em lâminas e os fotografamos. O comportamento sexual e as medidas relacionadas à cópula foram registrados com uma câmera GoPro e posteriormente analisados no R Studio por meio de progressão linear. O sistema reprodutivo feminino contém dois ovários pareados, um oviduto comum único e uma câmara genital que recebe duas glândulas acessórias e três espermatecas. O trato reprodutivo masculino de S. chlorogaster inclui um par de testículos, ductos deferentes, uma vesícula seminal triangular, um par de glândulas acessórias e uma bomba de esperma esclerotinizada. O tempo médio de cópula é de 86,69 minutos, os machos copulam em média (N=32) mais vezes durante o período fértil do que as fêmeas (N=21), e ambos os sexos podem copular até 6 vezes no mesmo dia, o que aumenta a intensidade da competição pós-cópula. Assim, concluímos que S. chlorogaster possui um sistema de acasalamento promíscuo e um intenso conflito sexual pré-cópula. Ambos os sexos realizaram comportamentos de resistência e persistência, consistentes com o conflito de interesses. Além disso, a descrição do comportamento sexual demonstrou que o tamanho corporal maior dos machos é resultado da seleção sexual, favorecendo a coerção sexual.

Abstract: Sexual size dimorphism (SSD) is a common intraspecific morphological pattern found between males and females. Such sexual size differences may be adaptive or nonadaptive, and are mediated through environmental variation. In insects, the general pattern for body size is biased towards females, as a result of natural selection to increased fecundity. The opposite, however, when body size is biased towards males, is often found in nature and can be a result of sexual selection for mate acquisition. In Sarconesia chlorogaster, a South America's endemic blowfly, a male bias was noted and investigated for its origin. The larger body size was found to be produced through differences in larval development time between males and females. Independent of the proximate cause of sexual size dimorphism, the mating system of a species has a key role to understand the evolution and maintenance of sexual size dimorphism. To examine the possible characteristics and behaviors associated with this difference in size, we investigated groups of S.chlorogaster and described the mating system in detail. For the description of the internal morphology, we freeze both mature males and females (7 days of age), dissect them under stereomicroscope, remove the reproductive tracts, mount them on slides, and photograph them. The sexual behavior and copulation-related measures were taken with a GoPro recording camera, and posteriorly analyzed on R studio through linear progression. The female reproductive system contains two paired ovaries, a unique common oviduct and a genital chamber that receives two accessory glands and three spermatheca capsules. The male reproductive tract of S. chlorogaster includes a pair of testes, vas deferens, a triangular seminal vesicle, a pair of accessory glands and a sclerotized sperm pump. The average copulation time is 86.69 minutes, males copulate on average (N= 32) more times during the fertile period than females (N= 21), and both sexes can mate up to 6 times in the same day, which increases the intensity of post-mating competition. Thus, we conclude that S. chlorogaster has a promiscuous mating system and an intense pre-copulation sexual conflict. Both sexes performed resistance and persistence behaviors, which are consistent with conflict of interests. In addition, the description of the sexual behavior demonstrated that male's larger body size is a result of sexual selection by selecting for sexual coercion.