Proximate and ultimate factors influencing reproductive skew in the ant species Leptothorax acervorum (Hymenoptera: Formicidae)

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Ort der Veröffentlichung:	Regensburg
Seitenanzahl:	120
Datum:	18 Dezember 2015
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Jürgen Heinze
Tag der Prüfung:	19 Juni 2015
Institutionen:	Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Zoologie > Zoologie/Evolutionsbiologie (Prof. Dr. Jürgen Heinze)
Stichwörter / Keywords:	reproductive skew, social insects, social plasticity, Leptothorax acervorum, phylogeography
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	33031

Zusammenfassung (Englisch)

In animal societies beside cooperation also conflict among members can arise. Normally, these conflicts emerge among individuals over their share of group's reproductive output, i. e., reproductive skew. In social hymenoptera, additional conflict over resource allocation can arise between members of different castes. Herein this thesis we focus on the first type of conflict, by studying the ...

Zusammenfassung (Englisch)

In animal societies beside cooperation also conflict among members can arise. Normally, these conflicts emerge among individuals over their share of group's reproductive output, i. e., reproductive skew. In social hymenoptera, additional conflict over resource allocation can arise between members of different castes. Herein this thesis we focus on the first type of conflict, by studying the proximate and ultimate factors of variation in reproductive skew in the ant Leptothorax acervorum (Hymenoptera: Formicidae). Over large parts of its Holarctic range, the species shows a low skew colony structure (i. e., one or more breeding queens per colony) while populations from its range margin usually express a high skew colony phenotype (i. e., only one breeding queen per colony). To clarify whether queens and/or worker are involved in the establishment of high skew we observed queen and worker behav¬ior in colonies from central Spain. Among others, we show that aggression among queens leads to the formation of dominance hierarchies, in which only the top-ranking queen becomes fertile (chapter 1). Are queens able to react flexibly to changes in reproduc¬tive skew, as assumed by skew theory? To answer this question, we experimentally manipulated socio-environmental factors to investigate whether queen-queen aggression can be evoked in low skew colonies. Our results show that queens are able to react to changes in skew in behavior rather than evolutionary time (chapter 2). In addition, we performed population genetic and phylogeographic analyses to study the ultimate conditions underlying variation in L. acervorum's social organization (chapter 3). Finally, we conducted a reciprocal transplantation experiment to investigate whether variation in skew can be affected by its social environment or, alternatively, has a genetic basis only (chapter 4).

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Tiergemeinschaften sind sowohl durch Kooperation als auch soziale Konflikte gekennzeichnet. In der Regel entstehen diese Konflikte zwischen Individuen über ihren Anteil an der Gesamt-Reproduktionsleistung der Gruppe (d. h. „reproductive skew“). In staatenbildenden Hymenopteren können noch zusätzlich Konflikte über die Verteilung von Ressourcen unter Mitgliedern verschiedener Kasten ausbrechen. In ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Tiergemeinschaften sind sowohl durch Kooperation als auch soziale Konflikte gekennzeichnet. In der Regel entstehen diese Konflikte zwischen Individuen über ihren Anteil an der Gesamt-Reproduktionsleistung der Gruppe (d. h. „reproductive skew“). In staatenbildenden Hymenopteren können noch zusätzlich Konflikte über die Verteilung von Ressourcen unter Mitgliedern verschiedener Kasten ausbrechen. In diese Dissertation soll es im Weiteren um erstere Konflikte gehen, wobei die der geographischen Variation in der reproduktiven Ungleichverteilung (reproductive skew) zugrunde liegenden proximaten und ultimaten Faktoren an Hand der Ameisenart Leptothorax acervorum (Hymenoptera: Formicidae) untersucht wurden. Über weite Teile ihres holarktischen Verbreitungsgebietes enthalten Kolonien dieser Art mehrere eierlegende Königinnen, während sich in peripheren Populationen der Art nur eine Königin pro Kolonie fortpflanzt (z. B. in Zentralspanien). Zur Klärung der Frage: ob an der Etablierung der ausgeprägten reproduktiven Ungleichverteilung nur Königinnen oder auch Arbeiterinnen beteiligt sind, wurden Verhaltensbeobachtungen an zentralspanischen Kolonien der Art durchgeführt. Dabei konnte u. a. gezeigt werden, dass Aggressionen zwischen Königinnen zur Etablierung von reproduktiven Dominanzhierarchien führen (Kapitel 1). Können Königinnen flexibel auf Veränderungen der reproduktiven Ungleichverteilung in der Kolonie reagieren? Zur Beantwortung dieser Frage wurden Faktoren der sozialen Umwelt von Königinnen experimentell manipuliert. Dabei wurde insbesondere untersucht, ob ähnliche Aggressionsmuster (wie unter Königinnen zentralspanischer Kolonien zu sehen) auch in ansonsten friedfertigen Kolonien aus Zentraleuropa ausgelöst werden können (Kapitel 2).
Die der Variation in der sozialen Organisation zu Grunde liegenden ultimaten Rahmenbedingungen sowie deren genetische Basis wurden im Rahmen populationsgenetischer und phylogeographischer Analysen untersucht (Kapitel 3). Schlussendlich wurde im Rahmen eines reziproken Transplantationsexperiments untersucht, ob die variable Ungleichverteilung nur eine genetische Grundlage hat oder auch durch die soziale Umwelt der Kolonie beeinflusst werden kann (Kapitel 4).

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