| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (6MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-337318
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.33731
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 19 Mai 2016 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof.Dr. Jürgen Heinze |
| Tag der Prüfung: | 18 Juni 2015 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Zoologie > Zoologie/Evolutionsbiologie (Prof. Dr. Jürgen Heinze) |
| Stichwörter / Keywords: | Cardiocondyla, ants, reproductive tactics, fighting males, inbreeding, outbreeding, life-span, reproductive success, son mating, sex ratio, caste determination |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 33731 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Die Ameisengattung Cardiocondyla ist weltweit verbreitet und umfasst schätzungsweise über 100 Arten. Bei allen Cardiocondyla Arten findet man eine flügellose "arbeiterähnliche" ergatoide Männchenform die ein artspezifisches Fortpflanzungsverhalten zeigt. Während in einigen phylogenetisch älteren Arten geflügelte und ergatoide Männchen vorkommen, ist in vielen jüngeren Arten die geflügelte ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Die Ameisengattung Cardiocondyla ist weltweit verbreitet und umfasst schätzungsweise über 100 Arten. Bei allen Cardiocondyla Arten findet man eine flügellose "arbeiterähnliche" ergatoide Männchenform die ein artspezifisches Fortpflanzungsverhalten zeigt. Während in einigen phylogenetisch älteren Arten geflügelte und ergatoide Männchen vorkommen, ist in vielen jüngeren Arten die geflügelte Männchenform konvergent verloren gegangen.
Ameisen der Gattung Cardiocondyla sind winzig und unauffällig und werden daher häufig übersehen. Eine vermehrte Sammelaktivität hat jedoch in den letzten 10 Jahren dazu geführt, dass viele neue Arten entdeckt wurden. Eine der erst kürzlich beschriebenen Arten ist Cardiocondyla pirata, die auf großen Steinen in einem Flussbett auf den Philippinen gefunden wurde (Kapitel 1). C. pirata Kolonien sind polygyn, aber in jeder Kolonie findet man nur ein einziges ergatoides Männchen, das alle frisch schlüpfenden Rivalen tötet. Diese Cardiocondyla Art besitzt eine einzigartige Färbung mit durchsichtigen Körperteilen und einem schwarzen Augenstreifen. Die Funktion dieser Färbung bleibt spekulativ.
Das Fortpflanzungsverhalten ergatoider Cardiocondyla Männchen unterscheidet sich von Art zu Art. Es existiert eine monophyletische Gruppe monogyner Cardiocondyla Arten mit mehreren, sich gegenseitig tolerierenden Männchen, im Gegensatz zu anderen Arten mit kämpfenden Männchen. Kämpfende Männchen monopolisieren alle unbegatteten Königinnen indem sie ihre Rivalen töten. Das Kampfverhalten ergatoider Männchen kann je nach Art in zwei Hauptstrategien mit entsprechend angepassten Mandibelformen eingeteilt werden. Die Art Cardiocondyla venustula steht phylogenetisch zwischen der Artengruppe mit toleranten und der mit kämpfenden Männchen. Cardiocondyla venustula Männchen zeigen eine neue dazwischenliegende Fortpflanzungstaktik (Kapitel 2). Ein Männchen alleine kann aufgrund der saisonalen Produktion von Geschlechtstieren nicht alle Rivalen umbringen und sich gleichzeitig mit allen Jungköniginnen paaren. Die Männchen errichten deshalb Territorien, die sie gegen andere Männchen verteidigen. Innerhalb dieser Gebiete verpaaren sie sich mit den frisch geschlüpften Königinnen.
Innerhalb der gesamten Gattung Cardiocondyla kopulieren die Männchen im Nest wobei folglich Paarungen meist zwischen eng verwandten Tieren oder Geschwistern stattfinden. Aufgrund des schlechten Flugvermögens von Cardiocondyla Königinnen und der Tatsache dass junge Königinnen oft zu Fuss neue Kolonien gründen, findet man viele Kolonien oft in nächster Nachbarschaft. Die Gattung Cardiocondyla verfügt nicht über einen komplementären Mechanismus der
Geschlechtsbestimmung mit nur einem einzigen Lokus, daher findet man keine Inzuchtdepression in den Kolonieen. Im Gegenteil: In Kreuzungsexperimenten waren Cardiocondyla cf. kagutsuchi Königinnen, die mit einem Bruder verpaart wurden, erfolgreicher bei der Koloniegründung und lebten etwas länger als Königinnen die sich mit einem unverwandten Männchen paarten (Kapitel 3). Das kann möglicherweise mit dem guten Zusammenpassen der Genome der Paarungspartner begründet werden. Enge Koevolution der Paarungspartner führt zu bestmöglich angepassten Samenflüssigkeitsproteinen, welche ein langes Leben der Königin begünstigen. Das längere Leben fruchtbarerer Königinnen in ingezüchteter Cardiocondyla cf. kagutsuchi Kolonien stützt die Vermutung dass es in sozialen Insekten keinen Kompromiss zwischen Fruchtbarkeit und Lebensalter gibt (Kapitel 4).
Cardiocondyla Arten zeigen eine effiziente Ausbreitungsfähigkeit. Sogar wenige Arbeiter mit einer geeigneten Zusammensetzung an Brut können eine ganze Kolonie errichten. Die minimalistischste Voraussetzung für eine Koloniegründung findet man bei Cardiocondyla "argyrotricha" einer monogynen Art aus Südost Asien (Kapitel 5). Jungfräuliche Königinnen können eine neue Kolonie alleine gründen, nur begleitet von einigen Arbeitern. Nachdem der erste Sohn aus den gelegten haploiden Eiern geschlüpft ist, paart sich die Königin mit diesem und fängt an diploide Eier zu legen. Auf diese Art entsteht eine vollständige normal funktionierende Kolonie.
In Cardiocondyla Kolonien folgt das Geschlechterverhältnis der Nachkommen der Theorie der lokalen Paarungskonkurrenz, das heißt, Männchen werden viel seltener produziert als Königinnen. In Cardiocondyla cf. kagutsuchi gibt es außerdem eine starke genetische Komponente hinsichtlich des Geschlechterverhältnisses (Kapitel 6). Künstlich errichtete Tochterkolonien von zwei Ausgangskolonien die einen großen Unterschied in der Anzahl der produzierten Königinnen und Männchen aufwiesen zeigten dieselbe Diskrepanz in der Produktion von Geschlechtstieren wie ihre Mutterkolonieen. Die Anzahl von diploiden und haploiden Laven unterschied sich jedoch nicht signifikant. Stattdessen war die Wahrscheinlichkeit von diploiden Larven entweder Königin oder Arbeiter zu werden unterschiedlich. Folglich wird die weibliche Kaste in Cardiocondyla cf. kagutsuchi stark durch genetische oder maternale Komponenten festgelegt.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The ant genus Cardiocondyla is estimated to comprise at least 100 species and is distributed worldwide. All Cardiocondyla species exhibit a wingless, "workerlike" ergatoid male form that shows a species-specific mating pattern. Whereas in some phylogenetically older species winged and ergatoid males exist, the peaceful winged male form is convergently lost in several more recent species. Ants of ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The ant genus Cardiocondyla is estimated to comprise at least 100 species and is distributed worldwide. All Cardiocondyla species exhibit a wingless, "workerlike" ergatoid male form that shows a species-specific mating pattern. Whereas in some phylogenetically older species winged and ergatoid males exist, the peaceful winged male form is convergently lost in several more recent species.
Ants of the genus Cardiocondyla are tiny and inconspicuous and are frequently overlooked. Increased collecting intensity however revealed more and more species during the last decade. One of the most recently described species is Cardiocondyla pirata, collected on the Philippines on a rock in a shady forest stream bed (Chapter 1). Colonies of C. pirata are polygynous and presumably contain only one ergatoid fighter male that kills other eclosing males. This species shows a unique coloration pattern with translucent body parts and a black eye stripe. The function of this coloration remains speculative.
The reproductive strategies of ergatoid Cardiocondyla males vary among species. One monophyletic group of monogynous species with several mutually tolerant males can be distinguished from species with fighting males where one male monopolizes all virgin females by killing its rivals. Species with ergatoid fighter males use one out of two main strategies with the males’ mandibles adapted towards their strategy. Cardiocondyla venustula stands phylogenetically between the species group of tolerant and a clade of species with fighting males and its males show a new, intermediate reproductive tactic (Chapter 2). Based on the seasonal production of sexuals one male cannot execute all rivals and mate with all eclosing females. Males therefore establish territories that they defend against other males and are able to mate with virgin queens inside their area.
In the whole genus Cardiocondyla all ergatoid males mate inside the nest and consequently most matings occur between closely related individuals or siblings. New colonies are usually found in close vicinity of the mother colony because queens are bad flyers or disperse on foot. Nevertheless colonies do not suffer from inbreeding depression due to the absence of a single locus complementary sex determination system. On the contrary: In crossing experiments, inbred Cardiocondyla cf. kagutsuchi queens (that mated with a brother) succeeded more frequently in colony foundings and had a slightly higher lifespan than outbred queens that mated with an unrelated male (Chapter 3). This may be founded on the good fit of genomes of the mating partners
and the close coevolution of the mates which lead to highly adapted seminal fluid proteins that favor a long life of the queen. In inbred Cardiocondyla cf. kagutsuchi colonies more fecund queens also lived longer which supports the assumption that there is no trade off between fecundity and lifespan in social insects (Chapter 4).
Cardiocondyla species show effective dispersal ability. Even some workers with an appropriate set of brood can raise a whole colony. The most minimalistic requirement of a colony founding could be observed in Cardiocondyla "argyrotricha", a monogynous species of Southeast Asia (Chapter5). Virgin queens are able to found a new colony alone, only accompanied by some workers. After the first son has eclosed out of the laid haploid eggs, the queen mates with him and starts to lay diploid eggs. In such manner a complete normally functioning colony develops.
In Cardiocondyla colonies offspring sex ratio follows local mate competition theory, which means males are produced far less frequent than queens. In Cardiocondyla cf. kagutsuchi there is also a strong heritable component concerning sex ratio (Chapter 6). Established daughter colonies from two colonies that showed a great difference in the amount of produced male and female sexuals exhibited the same discrepancy in sexual production that did their mother colonies. However the number of diploid versus haploid larvae did not differ significantly. Instead the likelihood of diploid larvae to become a queen or a worker varied, which means that determination of female caste has a strong genetic or maternal component in C.cf. kagutsuchi.
Metadaten zuletzt geändert: 25 Nov 2020 22:43
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