Invasive ants are among the most widespread and destructive invaders globally, causing severe ecological and economic damage. As a result, they are a common target of management efforts, which often fail. This thesis aims to lay the groundwork for new management strategies that leverage insect learning by manipulating individual and collective preferences and behaviours. Specifically, we aim to ...
Zusammenfassung (Englisch)
Invasive ants are among the most widespread and destructive invaders globally, causing severe ecological and economic damage. As a result, they are a common target of management efforts, which often fail. This thesis aims to lay the groundwork for new management strategies that leverage insect learning by manipulating individual and collective preferences and behaviours. Specifically, we aim to identify bait additives that enhance foraging behaviour, thereby increasing recruitment to and consumption of toxic baits. Additionally, we examine how ants, both individually and collectively, respond to spinosad, a promising slow-acting toxicant.
First, we investigated the effects of seven potential neuroactive chemicals on the cognitive abilities of Argentine ants, Linepithema humile, using bifurcation mazes. Despite demonstrating that these ants are fast associative learners, none of the seven chemicals tested significantly interfered with their ability to learn spatial or olfactory associations. To address the limitations of bifurcation mazes, we developed a more complex, field-realistic foraging experiment. We found that low to intermediate concentrations of caffeine enhanced ant foraging by improving path straightness rather than speed. This suggests that moderate doses of caffeine in baits could boost ants' ability to locate the bait, thereby potentially improving bait efficacy.
To optimise bait formulations, we developed a non-invasive method capable of quantifying both overall consumption and feeding rate of small invertebrates. This method provided valuable insights into individual feeding patterns and preferences, highlighting that caffeine solutions are palatable. It also demonstrated that individual ants exposed to spinosad reduced their food consumption in subsequent feedings, a consequence of earlier food abandonment.
We hypothesised that control attempts often fail due to conditioned taste aversion, where ants avoid toxic-tasting baits. However, our results showed that ants did not develop such an association for sublethal doses of spinosad. Despite the negative impacts of spinosad on individual feeding, pre-exposure to the toxicant resulted in faster collective recruitment towards all food sources. Moreover, we found that larger group sizes result in lower spinosad-induced mortality, suggesting that ants collectively evade the toxicant, which could explain the lack of conditioned taste aversion observed.
Finally, we investigated whether adding protein to baits would result in preferential feeding to the reproductive members of the colony. Our results showed that the presence of protein in food resulted in slower collective recruitment, predominantly in four-day starved colonies. However, it remains unclear to what extent protein affected food distribution and thus toxicant delivery.
Overall, our findings offer a foundation for the development of new bait formulations that leverage insect behaviour, potentially improving the efficacy of management strategies.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Invasive Ameisen gehören zu den am weitesten verbreiteten und zerstörerischsten Eindringlingen weltweit und verursachen schwere ökologische und wirtschaftliche Schäden. Daher sind sie ein häufiges Ziel von Bewirtschaftungsmaßnahmen, die jedoch häufig scheitern. Diese Arbeit soll die Grundlage für neue Bewirtschaftungsstrategien schaffen, die das Lernen der Insekten durch Beeinflussung ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
Invasive Ameisen gehören zu den am weitesten verbreiteten und zerstörerischsten Eindringlingen weltweit und verursachen schwere ökologische und wirtschaftliche Schäden. Daher sind sie ein häufiges Ziel von Bewirtschaftungsmaßnahmen, die jedoch häufig scheitern. Diese Arbeit soll die Grundlage für neue Bewirtschaftungsstrategien schaffen, die das Lernen der Insekten durch Beeinflussung individueller und kollektiver Präferenzen und Verhaltensweisen nutzen. Insbesondere sollen Köderzusätze identifiziert werden, die das Verhalten bei der Nahrungssuche verbessern und dadurch die Rekrutierung und den Verbrauch von Giftködern erhöhen. Darüber hinaus untersuchen wir, wie Ameisen, sowohl individuell als auch kollektiv, auf Spinosad, ein vielversprechendes, langsam wirkendes Gift, reagieren.
Zunächst untersuchten wir die Auswirkungen von sieben potenziell neuroaktiven Chemikalien auf die kognitiven Fähigkeiten von Argentinischen Ameisen (Linepithema humile) anhand von Verzweigungslabyrinthen. Obwohl diese Ameisen nachweislich schnelle Assoziationslerner sind, beeinträchtigte keine der sieben getesteten Chemikalien signifikant ihre Fähigkeit, räumliche oder olfaktorische Assoziationen zu lernen. Um die Grenzen von Verzweigungslabyrinthen zu überwinden, entwickelten wir ein komplexeres, feldrealistisches Experiment zur Nahrungssuche. Wir fanden heraus, dass niedrige bis mittlere Konzentrationen von Koffein die Ameisensuche eher durch die Verbesserung der Geradlinigkeit des Weges als durch die Erhöhung der Geschwindigkeit verbesserten. Dies deutet darauf hin, dass mäßige Koffeinkonzentrationen in den Ködern die Fähigkeit der Ameisen, den Köder zu finden, verbessern und damit möglicherweise die Wirksamkeit der Köder erhöhen könnten.
Wir stellten die Hypothese auf, dass Bekämpfungsversuche oft an der konditionierten Geschmacksaversion scheitern, bei der die Ameisen giftig schmeckende Köder meiden. Unsere Ergebnisse zeigten jedoch, dass die Ameisen bei subletalen Dosen von Spinosad keine solche Assoziation entwickelten. Trotz der negativen Auswirkungen von Spinosad auf die individuelle Nahrungsaufnahme führte die Vorexposition gegenüber dem Giftstoff zu einer schnelleren kollektiven Rekrutierung zu allen Nahrungsquellen. Darüber hinaus stellten wir fest, dass größere Gruppengrößen zu einer geringeren Spinosad-induzierten Sterblichkeit führen, was darauf hindeutet, dass die Ameisen dem Gift kollektiv ausweichen, was das Fehlen der beobachteten konditionierten Geschmacksaversion erklären könnte.
Schließlich untersuchten wir, ob die Zugabe von Proteinen zu den Ködern zu einer bevorzugten Fütterung der reproduktiven Mitglieder der Kolonie führen würde. Unsere Ergebnisse zeigten, dass das Vorhandensein von Proteinen im Futter zu einer langsameren kollektiven Rekrutierung führte, vor allem in Kolonien, die vier Tage lang hungerten. Es bleibt jedoch unklar, inwieweit das Protein die Nahrungsverteilung und damit die Abgabe von Giftstoffen beeinflusste.
Insgesamt bieten unsere Ergebnisse eine Grundlage für die Entwicklung neuer Köderformulierungen, die das Verhalten der Insekten ausnutzen und so die Wirksamkeit von Managementstrategien verbessern könnten.
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