![[img]](https://epub.uni-regensburg.de/style/images/fileicons/application_pdf.png) | License: Creative Commons Attribution 4.0 PDF - Published Version Dissertation (2MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-770592
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.77059
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 2025 |
| Referee: | Prof. Dr. Tomer Josef Czaczkes |
| Date of exam: | 26 June 2025 |
| Institutions: | Biology, Preclinical Medicine > Institut für Zoologie Biology, Preclinical Medicine > Institut für Zoologie > Zoologie/Evolutionsbiologie (Prof. Dr. Jürgen Heinze) |
| Projects: |
Funded by:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
(462101190)
Funded by:
Europäische Kommission (EU)
(948181)
|
| Keywords: | Invasive ants, Learning behaviour, Bait preference |
| Dewey Decimal Classification: | 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 |
| Item ID: | 77059 |
Abstract (English)
Invasive ant species are well-known for their ability to inflict extensive ecological damage and economic losses. Due to their adaptive behaviours, such as broad dietary preferences, high resource flexibility, and advanced colony organisation, invasive ants are particularly difficult to control using traditional methods. Consequently, sustainably managing these pests has become a top priority ...
Abstract (English)
Invasive ant species are well-known for their ability to inflict extensive ecological damage and economic losses. Due to their adaptive behaviours, such as broad dietary preferences, high resource flexibility, and advanced colony organisation, invasive ants are particularly difficult to control using traditional methods. Consequently, sustainably managing these pests has become a top priority worldwide. However, effective control methods remain an ongoing challenge. This thesis aims to lay the foundation for targeted control methods by exploiting behavioural adaptations, such as learning and memory, as well as preferences in invasive ants. Specifically, we aim to develop preference testing methods that better reflect natural behavioural dynamics, leading to bait formulations with a lower probability of being abandoned over time. Additionally, we seek to identify deterrents that invasive ants accept but native species do not, potentially enabling the creation of more species-specific baits.
In Chapter 1, we demonstrated that L. humile exhibits a very strong and long-lasting olfactory and route-learning memory. Ants can associate specific odours or flavours with food rewards and retain this memory for at least three days. Memory formation was equally robust whether the odour was paired with food taste or presented alone. Additionally, we showed that the negative stimulus of bitter quinine does not enhance learning when combined with a positive stimulus. These findings might provide a foundation for leveraging odour-based baiting strategies.
These findings were expanded (chapter 2) by demonstrating that L. humile can form not only positive but also negative odour and flavour associations. In a Y-maze two-choice setup, ants avoided arms carrying odours associated with dead nestmates. A 24-hour observation further revealed that when ants encountered dead nestmates smelling like, for example, strawberry, they preferentially recruited to a food source with a different odour, such as apple. These negative associations might explain, alongside other potential factors, why baits are often rejected over time in field conditions. A simple bait odour rotation might mitigate this issue.
In Chapter 3, we hypothesised that simultaneous comparison preference tests better reflect natural foraging conditions by accounting for competition with alternative food sources. To test this, we developed a novel dual feeder method that allows ants to compare two solutions simultaneously, providing a more accurate assessment of preferences. The dual feeder method revealed clearer preferences compared to traditional sequential tests, offering an improved understanding of ant preferences and providing a better framework for designing baits that are more attractive and less likely to be abandoned over time.
Next (chapter 4), we applied the dual feeder method to investigate the perception of insecticides in bait formulations, further testing its practical relevance. We found that L. humile showed no significant aversion to sucrose solutions containing three common insecticides, even at higher-than-standard doses when compared to pure sucrose. These results alleviate concerns about taste rejection and suggest that bait acceptance issues may lie elsewhere, such as in resource competition or the negative associations demonstrated in Chapter 2.
In the final chapter (Chapter 5), we examined bitter tolerance in invasive and native ant species. Our results demonstrate that invasive ants and species with high aggressiveness exhibit a greater tolerance for bitter compounds such as quinine compared to native ants. This finding suggests promising potential for incorporating bitter compounds into bait formulations to enhance species specificity, effectively targeting invasive ants while minimizing impacts on native species.
Taken together, the results of this thesis highlight the importance of understanding behavioural adaptations and preferences in invasive ants to develop more effective and sustainable pest control strategies. By addressing factors such as learning, memory, resource competition, and negative associations, this work provides a foundation for designing baits that are both long-lasting and species-specific.
Translation of the abstract (German)
Invasive Ameisenarten sind dafür bekannt, erhebliche ökologische Schäden und wirtschaftliche Verluste zu verursachen. Aufgrund ihrer anpassungsfähigen Verhaltensweisen – wie breiter Nahrungspräferenzen, hoher Ressourcenflexibilität und komplexer Kolonieorganisation – sind invasive Ameisen mit herkömmlichen Methoden besonders schwer zu bekämpfen. Eine nachhaltige Kontrolle dieser Arten hat daher ...
Translation of the abstract (German)
Invasive Ameisenarten sind dafür bekannt, erhebliche ökologische Schäden und wirtschaftliche Verluste zu verursachen. Aufgrund ihrer anpassungsfähigen Verhaltensweisen – wie breiter Nahrungspräferenzen, hoher Ressourcenflexibilität und komplexer Kolonieorganisation – sind invasive Ameisen mit herkömmlichen Methoden besonders schwer zu bekämpfen. Eine nachhaltige Kontrolle dieser Arten hat daher weltweit hohe Priorität. Dennoch bleibt die Entwicklung effektiver Bekämpfungsstrategien eine große Herausforderung. Ziel dieser Dissertation ist es, die Grundlage für gezielte Kontrollmethoden zu schaffen, indem Verhaltensanpassungen wie Lernen, Gedächtnis und Nahrungspräferenzen invasiver Ameisen gezielt genutzt werden. Insbesondere sollen Testverfahren zur Präferenzermittlung entwickelt werden, die das natürliche Verhalten besser abbilden und somit zur Formulierung von Ködern beitragen, die seltener aufgegeben werden. Zudem sollen Deterrenzstoffe identifiziert werden, die von invasiven, aber nicht von einheimischen Arten akzeptiert werden – mit dem Ziel artspezifischer Köderstrategien.
In Kapitel 1 zeigten wir, dass Linepithema humile über ein sehr starkes und langanhaltendes Geruchs- und Routenlerngedächtnis verfügt. Die Ameisen konnten spezifische Gerüche oder Geschmäcker mit einer Futterbelohnung verknüpfen und behielten diese Erinnerung über mindestens drei Tage. Die Gedächtnisbildung war dabei unabhängig davon, ob der Geruch mit Geschmack kombiniert war oder allein präsentiert wurde. Zudem zeigte sich, dass der bittere Reiz von Chinin das Lernen nicht verstärkte. Diese Erkenntnisse legen nahe, dass geruchsgestützte Köderstrategien ein vielversprechender Ansatz sein könnten.
Diese Ergebnisse wurden in Kapitel 2 erweitert: L. humile kann nicht nur positive, sondern auch negative Assoziationen zwischen Gerüchen/Geschmäckern und toten Nestgenossinnen bilden. In einem Zweiweg-Labyrinth (Y-Maze) mieden die Ameisen jene Arme, die mit dem Geruch toter Artgenossen assoziiert waren. In einem 24-Stunden-Versuch rekrutierten die Tiere verstärkt zu einer Geruchsquelle (z. B. Apfel), wenn die mit Leichen assoziierte Quelle (z. B. Erdbeere) vorhanden war. Diese negativen Assoziationen könnten – neben anderen Faktoren – ein Grund dafür sein, warum Köder im Freiland mit der Zeit an Attraktivität verlieren. Eine regelmäßige Rotation der Ködergerüche könnte diesem Effekt entgegenwirken.
In Kapitel 3 stellten wir die Hypothese auf, dass simultane Präferenztests die natürlichen Sammelbedingungen besser abbilden, da sie die Konkurrenz mit alternativen Nahrungsquellen berücksichtigen. Dafür entwickelten wir eine neue Dual-Feeder-Methode, die es Ameisen ermöglicht, zwei Lösungen gleichzeitig zu vergleichen. Im Vergleich zu klassischen sequentiellen Tests offenbarte diese Methode klarere Präferenzen und lieferte so wertvolle Erkenntnisse zur Köderoptimierung.
Im Anschluss (Kapitel 4) testeten wir die Dual-Feeder-Methode in einem praxisnäheren Kontext, indem wir die Wahrnehmung von Insektiziden in Zuckerlösungen untersuchten. L. humile zeigte keine signifikante Ablehnung gegenüber Lösungen mit drei gängigen Insektiziden – selbst bei einer zehnfach erhöhten Konzentration im Vergleich zu reinem Zucker. Dies spricht gegen eine geschmackliche Ablehnung der Wirkstoffe und legt nahe, dass andere Faktoren wie Ressourcenkonkurrenz oder negative Assoziationen für eine verminderte Köderaufnahme verantwortlich sein könnten.
Im letzten Abschnitt (Kapitel 5) verglichen wir die Bitterkeitstoleranz invasiver und einheimischer Ameisenarten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass invasive und besonders aggressive Arten deutlich toleranter gegenüber bitteren Substanzen wie Chinin sind als einheimische Arten. Diese Erkenntnis weist auf die Möglichkeit hin, artspezifische Köder zu entwickeln, indem man bitter schmeckende, aber selektiv akzeptierte Wirkstoffe einsetzt.
Insgesamt unterstreicht diese Dissertation die Bedeutung verhaltensbiologischer Mechanismen wie Lernen, Gedächtnis und sensorischer Präferenzen bei der Entwicklung effizienter und nachhaltiger Bekämpfungsstrategien gegen invasive Ameisen. Durch die gezielte Berücksichtigung von Ressourcenverfügbarkeit, Gedächtnisbildung und artspezifischen Toleranzen liefert diese Arbeit eine Grundlage für langlebige und selektiv wirksame Köderformulierungen
Metadata last modified: 09 Jul 2025 09:18
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