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Reproductive conflict among workers of the ant species Pseudomyrmex gracilis (Hymenoptera: Formicidae)

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-epub-255262

Schmid, Volker (2012) Reproductive conflict among workers of the ant species Pseudomyrmex gracilis (Hymenoptera: Formicidae). PhD, Universität Regensburg

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Abstract (English)

Insect societies in the insect order Hymenoptera (bees, wasps, ants) are characterised by a high degree of cooperation but also of conflict potential. However, this was – within the framework of kin conflict theory – studied only in relatively few taxa. To broaden the empirical basis for this theory, colonies of the ant species Pseudomyrmex gracilis (Formicidae: Pseudomyrmecinae) were examined.
In 12 of 15 partly polygynous colonies, all analysed workers were inferred as full sisters. This suggests monogyny and monandry to be predominant in the population. In three cases, though, offspring was assigned to more than one queen and/or more than one male.
In presence of the queen, workers did not produce male offspring. Workers that were separated from the queen began to produce males. Within several days, they established dominance hierarchies by mutual (antennal) boxing. Especially the top ranks were clearly separated from the lower ranks and remained stable after being established. The highest ranking workers had in average the largest ovaries and were severely attacked when reunited with the queen right colony part.
An analysis of cuticular hydrocarbons revealed significant differences between queens and workers. However, within the worker caste no clear evidence for a fertility signal could be found. This may partly be due to the high variability of the chemical profiles.
The present study confirms predictions derived from kin conflict theory for a species of the subfamily Pseudomyrmecinae that has, up to now, not been examined in this context. Additionally, the results contradict the hypothesis that in monogynous, monandrous colonies a significant part of the male progeny should be produced by workers, thus supporting the alternative view that colony-level costs may outweigh individual benefits and even egoistic workers may fare better by reproductive self-restraint to the good of the group.

Translation of the abstract (German)

Insektenstaaten aus der Insektenordnung der Hautflügler (Hymenoptera: Bienen, Wespen, Ameisen) sind geprägt von einem hohen Grad an Kooperation, aber auch von großem Konfliktpotenzial. Dieses wurde im Rahmen der Verwandtenkonflikttheorie allerdings nur in relativ wenigen, eng umgrenzten Verwandtschaftsgruppen erforscht. Um die empirische Basis für diese Theorie zu erweitern, wurden Kolonien der Ameisenart Pseudomyrmex gracilis (Formicidae: Pseudomyrmecinae) untersucht.
In 12 von 15 zum Teil polygynen Kolonien wurden alle analysierten Arbeiterinnen oder Königinnen als Vollschwestern eingestuft, was für den Großteil der Population funktionelle Monogynie und Monandrie nahelegt. In drei Fällen wurden allerdings Nachkommen von mehr als einer Königin und/oder mehr als einem Männchen in derselben Kolonie nachgewiesen.
Arbeiterinnen, die von der Königin getrennt wurden, begannen, Männchen zu produzieren. Dabei etablierten sie binnen weniger Tage Dominanzhierarchien mittels eines ritualisierten „Box“-Verhaltens. Vor allem die obersten Ränge waren von den restlichen klar getrennt und blieben nach Etablierung stabil. Die ranghöchsten Arbeiterinnen hatten im Schnitt die größten Ovarien und wurden heftig attackiert und zum Teil getötet, wenn sie mit dem Kolonieteil mit Königin zusammengeführt wurden.
Eine Analyse der kutikulären Kohlenwasserstoffe ergab signifikante Unterschiede zwischen Königinnen und Arbeiterinnen. Innerhalb der Arbeiterinnen gab es keine eindeutigen Nachweise eines Fruchtbarkeitssignals, was zum Teil an der großen Variabilität der chemischen Profile liegen könnte.
Die vorliegende Studie bestätigt die Vorhersagen der Verwandtenkonflikttheorie für eine Art der bisher in diesem Kontext nicht untersuchten Unterfamilie Pseudomyrmecinae. Zusätzlich widersprechen die Ergebnisse der Hypothese, dass bei Monogynie und Monandrie ein großer Teil der Männchen von Arbeiterinnen produziert wird, und stützen die alternative Ansicht, dass Kosten, die für die Kolonie durch Arbeiterinnenproduktion entstehen, den individuellen Vorteil mehr als ausgleichen können.

Item Type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Referee:	Prof. Dr. Jürgen Heinze and Prof. Dr. Joachim Ruther
Date of exam:	01 August 2012
Institutions:	Biology, Preclinical Medicine > Institut für Zoologie > Evolution, Verhalten und Genetik (Prof. Dr. Jürgen Heinze)
Interdisciplinary subject network:	Not selected
Keywords:	colony structure, conflict, cuticular hydrocarbons, dominance, fertility signal, Formicidae, microsatellites, Pseudomyrmex, relatedness, ritualised aggression, worker policing, worker reproduction
Subjects:	500 Science > 570 Life sciences 500 Science > 590 Zoological sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Owner:	Universitätsbibliothek Regensburg
Deposited On:	16 Aug 2012 15:20
Last Modified:	16 Aug 2012 15:20
Item ID:	25526

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