A Quantitative Analysis of Micrurus Coral Snakes Reveals Unexpected Variation in Stereotyped Anti-Predator Displays Within a Mimicry System

Integr Org Biol. 2020 Mar 2;2(1):obaa006. doi: 10.1093/iob/obaa006. eCollection 2020.

Abstract

Warning signals in chemically defended organisms are critical components of predator-prey interactions, often requiring multiple coordinated display components for effective communication. When threatened by a predator, venomous coral snakes (genus Micrurus) display a vigorous, non-locomotory thrashing behavior that has previously been qualitatively described. Given the high contrast and colorful banding patterns of these snakes, this thrashing display is hypothesized to be a key component of a complex aposematic signal under strong stabilizing selection across species in a mimicry system. By experimentally testing snake response across simulated predator cues, we analyzed variation in the presence and expression of a thrashing display across five species of South American coral snakes. Although the major features of the thrash display were conserved across species, we found that predator cue type, snake body size, and species identity predict significant inter- and intraspecific variation in the propensity to perform a display, the duration of thrashing, and the curvature of snake bodies. We also found an interaction between curve magnitude and body location that clearly shows which parts of the display vary most across individuals and species. Our results suggest that contrary to the assumption that all Micrurus species and individuals perform the same display, a high degree of variation exists despite presumably strong selection to conserve a common signal. This quantitative behavioral characterization presents a new framework for analyzing the non-locomotory motions displayed by snakes in a broader ecological context, especially for signaling systems with complex interaction across multiple modalities.

Un análisis cuantitativo de las serpientes coral (Genero: Micrurus) revela una variación inesperada de los comportamientos anti-depredadores estereotipados dentro de un sistema de mímicoLas señales de advertencia en organismos con defensas químicas son componentes críticos de las interacciones depredador-presa, que a menudo requieren múltiples componentes de visualización coordinados para una comunicación efectiva. Cuando son amenazadas por un depredador, las serpientes de coral venenosas (género Micrurus) muestran un comportamiento vigoroso de coletazos, no locomotor, que solo se ha descrito cualitativamente. Dado el alto contraste y los patrones de bandas coloridas de estas serpientes, se supone que este comportamiento de coletazos es un componente clave de una señal aposemática compleja bajo una fuerte selección estabilizadora entre especies en un sistema de mímica. Al probar experimentalmente la respuesta de las serpientes a través de señales simuladas de depredadores, analizamos la variación en la presencia y la expresión de coletazos en cinco especies de serpientes de coral de América del Sur. Aunque las principales características de la muestra se conservaron en todas las especies, encontramos que el tipo de señal de depredación, el tamaño del cuerpo de la serpiente y la especie en si predicen una variación significativa inter e intraespecífica en la probabilidad a realizar la conducta, la duración del coletazo y la curvatura del cuerpo de las serpientes. También encontramos una interacción entre la magnitud de la curva y la ubicación del cuerpo que muestra claramente qué partes del cuerpo varían más entre individuos y especies. Nuestros resultados sugieren que, contrariamente a la suposición de que todas las especies e individuos realizan el mismo comportamiento, persiste un alto grado de variación en el comportamiento de coletazos exhibido por las serpientes de coral Micrurus a pesar de una selección presumiblemente fuerte para converger en una señal común. Esta caracterización cuantitativa del comportamiento presenta un nuevo marco para analizar los movimientos no locomotores mostrados por las serpientes en un contexto ecológico más amplio, especialmente para los sistemas de señalización con interacción compleja a través de múltiples modalidades. Translated to Spanish by YE Jimenez (yordano_jimenez@brown.edu).