Comparative histology of the vocal sac in three species of hylid frogs with comments on its functional correlates

Abstract

The vocal sacs of frogs are elastic structures responsible forthe circulation of air during vocalization, amplifying the sounds produced by these animalsduring multimodal communication. Vocal sacs present a wide array of morphologiesamong species and may be single, paired, or absent in adult males. Most studies on vocalsacs in Anura deal with their external morphology, and not with their internal structure,which has been explored in only a handful of species. The aim of this study was to assessvocal sac structure in three hylid species, Dendropsophus haddadi, D. elegans, and Scinaxfuscovarius, using histological techniques. These species differ greatly in the degree ofdevelopment and histological properties of the gular skin and submandibular musculature.In particular, elastic fibers are abundant in the thick m. interhyoideus and the relativelytight gular skin of S. fuscovarius. In contrast, in both species of Dendropsophus (althoughmore evident in D. elegans), the m. interhyoideus is extremely thin and expanded, with anegligible number of elastic fibers that appear as a loose, pleated sheet when deflated. Weanalyzed videos of calling males of the three species and their close relatives, which showtwo different patterns of inflation/deflation. These patterns are strongly correlated with thehistological properties of the vocal sac wall. The three species have different vocal sacshapes and rely differently on elasticity for vocal sac function.

Os sacos vocais dos anuros são estruturas elásticas responsáveis pela circulação do ar durante a vocalização, amplifcando os sons produzidos por esses animais durante a comunicação multimodal. Os sacos vocais apresentam uma ampla gama de morfologias entre as espécies, podendo ser únicos, pareados ou ausentes em machos adultos. A maioria dos estudos sobre sacos vocais em Anura trata de sua morfologia externa, não incluindo dados sobre sua estrutura interna, que foi explorada em apenas algumas espécies. O objetivo deste estudo foi avaliar a estrutura do saco vocal de três espécies de hilídeos, Dendropsophus haddadi, D. elegans e Scinax fuscovarius, por meio de técnicas histológicas. Essas espécies diferem muito no grau de desenvolvimento e nas propriedades histológicas da pele gular e da musculatura submandibular. Em particular, as fbras elásticas são abundantes no músculo interioidal espesso e pele gular relativamente esticada de S. fuscovarius. Ao contrário, em ambas as espécies de Dendropsophus (embora mais evidente em D. elegans), o músculo interioidal é extremamente fno e expandido, com conteúdo não-signifcativo de fbras elásticas, aparecendo como uma folha solta e pregueada quando desinfado. Analisamos vídeos de vocalizações de machos das três espécies e parentes próximos, que mostram dois padrões bem diferentes de infação/defação. Além disso, estes estão fortemente correlacionados com as propriedades histológicas da parede do saco vocal, uma vez que as três espécies têm diferentes formatos de saco vocal e dependem diferentemente da elasticidade para a função do saco vocal.