Fathead minnows learn to recognize predator odour when exposed to concentrations of artificial alarm pheromone below their behavioural-response threshold

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Abstract:

Hypoxanthine-3-N-oxide (H3NO) has been identified as the putative alarm pheromone of ostariophysan fishes. Previously we demonstrated a population-specific minimum behavioural-response threshold in fathead minnows (Pimephales promelas) to a H3NO concentration of approximately 0.4 nM. Minnows may, however, perceive low concentrations of H3NO as a predation threat, even though they do not exhibit an overt behavioural response. We conducted a series of laboratory trials to test the hypothesis that minnows can detect the alarm pheromone at concentrations below the minimum behavioural-response threshold. We exposed predator-naïve fathead minnows to H3NO at concentrations ranging from 0.4 to 0.05 nM paired with the odour of a novel predator (yellow perch, Perca flavescens) or distilled water paired with perch odour. We observed significant increases in antipredator behaviour (increased shoal cohesion, movement towards the substrate, a reduction in feeding, and an increase in the occurrence of dashing and freezing behaviour) in shoals of minnows exposed to a combined cue of 0.4 nM H3NO and perch odour (compared with a distilled-water control), but not by shoals exposed to lower concentrations of H3NO paired with perch odour or those exposed to distilled water paired with perch odour. When exposed to perch odour alone 4 days later, minnows initially conditioned to H3NO at concentrations of 0.4–0.1 nM exhibited significant increases in antipredator behaviour. These data demonstrate that minnows attend to the alarm pheromone at concentrations below the minimum behavioural-response threshold and are able to acquire the ability to recognize a novel predator even though they do not exhibit an overt behavioural response.

L'oxyde 3-N d'hypoxanthine (H3NO) est, croit-on, la phéromone d'alerte des poissons ostariophyses. Nous avons déjà démontré l'existence d'un seuil minimum de réaction comportementale spécifique à la population chez le Tête-de-boule (Pimephales promelas) à l'H3NO d'environ 0,4 nM. Les Têtes de-boule peuvent cependant percevoir de l'H3NO en faibles concentrations comme la menace d'un prédateur, même s'ils n'ont pas de réaction comportementale marquée. Nous avons procédé à une série d'essais en laboratoire pour vérifier l'hypothèse selon laquelle les poissons peuvent détecter la phéromone d'alerte sous le seuil minimum de réaction comportementale. Nous avons exposé des Têtes-de-boule, qui ne l'avaient jamais été auparavant, à de l'H3NO en concentrations de 0,4 à 0,05 nM en présence de l'odeur d'un prédateur qui leur était inconnu (la perchaude, Perca flavescens) ou mis dans de l'eau distillée en présence d'odeur de perchaude. Nous avons observé des augmentations significatives du comportement anti-prédateurs (plus de cohésion dans les bancs, déplacements vers le substrat, réduction de l'alimentation, augmentation des mouvements impétueux et des arrêts brusques) dans les bancs de poissons exposés à la combinaison d'H3NO 0,4 nM et d'odeur de perchaude (l'eau ordinaire servait de témoin), mais pas dans les bancs exposés aux concentrations plus faibles d'H3NO avec odeur de perchaude, ni dans les bancs mis en eau distillée avec odeur de perchaude. Exposés à l'odeur de perchaude seule 4 jours plus tard, les poissons acclimatés au départ à des concentrations d'H3NO de 0,4 à 0,1 nM ont adopté un comportement anti-prédateurs significativement plus marqué. Ces données démontrent que les Têtes-de-boule peuvent percevoir la phéromone d'alerte en concentrations inférieures au seuil minimum de réaction comportementale et sont capables de reconnaître un prédateur nouveau, même s'ils ne montrent pas de réaction comportementale manifeste.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2001

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