Levittäytyminen ja aggressio kaljuloviniskan (Formica pressilabris) superkoloniassa

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, Bio- ja Ympäristötieteellinen tiedekunta, Biotieteiden laitos fi
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences en
dc.contributor Helsingfors universitet, Bio- och miljövetenskapliga fakulteten, Biovetenskapliga institutionen sv
dc.contributor.author Ittonen, Mats
dc.date.issued 2017
dc.identifier.uri URN:NBN:fi-fe201803073887
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/233103
dc.description.abstract Because of their eusociality and diverse adaptations, ants are classic study objects in evolutionary biology. Supercolonies consisting of numerous nests have recently received much attention. Supercoloniality is an ecologically dominant and successful lifestyle, but it may be an evolutionary dead end. A supercolony has extremely many queens, and relatedness between colony members is thus very low. Inclusive fitness theory predicts selfish traits to spread in such low relatedness colonies, and if relatedness is zero, kin selection cannot act on worker traits. In such situations eusociality cannot persist. Dispersal is dangerous to daughter queens, and only a small fraction succeeds in establishing new nests. When relatedness between daughter queens and the rest of a colony is high, kin selection will, however, favor dispersal, because competition against relatives does not benefit daughter queens. But when relatedness is low, daughter queens may maximize their inclusive fitness by staying in their natal colony, although dispersal would be the collective interest of the colony. Non-dispersing by daughter queens is thus selfish behavior and is expected in low relatedness colonies. I studied dispersal between a large nest aggregation and other smaller colonies of the ant Formica pressilabris in Raseborg, Southern Finland. I found a supercolony-like dense aggregation of more than 1 300 nests on a 9 ha large abandoned field, as well as three other nest aggregations a few hundreds of meters away from the assumed supercolony. I studied dispersal between these subpopulations indirectly by estimating gene flow using microsatellite DNA markers. I extracted DNA from 285 nests and studied ten microsatellite loci. In addition to the population genetic study, I performed behavioral experiments, on one hand to determine whether supercolony workers identify intruders at all, and on the other hand to investigate whether the large nest aggregation actually is one supercolony. My results show limited gene flow between the four subpopulations. The two largest subpopulations are viscous, i.e. neighboring nests are genetically more similar to each other than to more distant nests in the same subpopulation. However, my results do not support my hypothesis that supercolony daughter queens disperse less than daughter queens from other colonies in the area. One explanation for this result is that non-dispersal of daughter queens does not show up in microsatellite studies. This might be the case if there is enough male dispersal to even out the gene flow between subpopulations. Another possible explanation is that dispersal is limited from all of the subpopulations, which all seem to be polydomous. Thirdly, it may be that even supercolony daughter queens disperse, which would be against my hypothesis. This possibility is supported by the weakness of the population structuring. These three alternatives are mutually nonexclusive and may all affect my results. In my behavioral experiments I found aggression between nests of the nest aggregation assumed to be a supercolony. Thus, it is not a uniform supercolony, as ants of a colony are by definition not aggressive towards each other. This result is surprising, and such a supercolony-like nest aggregation with aggression between its nests has not been reported earlier. If the nest aggregation actually consists of many smaller polydomous colonies, the result from my population genetic study, which is against my a priori hypothesis, would be expected. My results underline that sufficient attention should be paid to the interactions between individual nests when studying supercolonies. en
dc.description.abstract Aitososiaalisuuden ja monimuotoisten sopeumiensa ansiosta muurahaiset ovat klassinen evoluutiobiologian tutkimuskohde. 2000-luvulla lukuisista pesistä koostuvat superkoloniaaliset yhteiskunnat ovat olleet erityisen kiinnostuksen kohteena. Superkoloniaalisuus on ekologisesti menestyksekäs elämänmuoto, mutta se voi olla evolutiivinen umpikuja. Koska superkoloniassa on erittäin paljon lisääntyviä kuningattaria, on sukulaisuus superkoloniassa erittäin alhainen. Alhaisen sukulaisuuden voi sukulaisvalintateorian pohjalta odottaa johtavan itsekkään käyttäytymisen yleistymiseen, ja jos sukulaisuus on nolla, ei luonnonvalinta voi vaikuttaa lisääntymättömien työläisten ominaisuuksiin. Tällaisessa tilanteessa aitososiaalinen elämäntapa ei voi jatkua tai kehittyä. Muurahaisten tytärkuningatarten levittäytyminen on vaarallista, ja vain pieni osa levittäytyjistä onnistuu perustamaan uuden pesän. Kun tytärkuningatarten ja muun yhteiskunnan välinen sukulaisuus on korkea, suosii sukulaisvalinta levittäytymistä, sillä tytärkuningattaren ei kannata jäädä synnyinyhteiskuntaansa kilpailemaan sukulaistensa kanssa. Kun yhteiskunnan sisäinen sukulaisuus on alhainen, voi synnyinpesään jääminen sen sijaan kannattaa, vaikka levittäytyminen olisi yhteiskunnan etu. Tytärkuningatarten levittäytymättömyys on siis itsekästä käyttäytymistä, jonka odotan yleistyvän alhaisen sukulaisuuden yhteiskunnissa. Tutkin kaljuloviniskan (Formica pressilabris) levittäytymistä superkoloniaksi olettamani ison pesäkeskittymän ja sen lähistöltä etsimieni muiden yhteiskuntien välillä Raaseporissa Länsi-Uudellamaalla. Löysin 9 ha:n kokoiselta pellolta yli 1 300 kaljuloviniskan pesää tiheänä, superkoloniamaisena, keskittymänä, ja lisäksi löysin kolme pienempää pesäkeskittymää joidenkin satojen metrien päässä tästä pellosta. Arvioin mikrosatelliitti-DNA:n avulla geenivirran määrää ja täten epäsuorasti levittäytymistä eri osapopulaatioiden välillä. Eristin DNA:ta yhteensä 285 pesästä ja tutkin kymmentä mikrosatelliittilokusta. Lisäksi tein käyttäytymiskokeita selvittääkseni yhtäältä kuinka hyvin superkolonian työläiset tunnistavat vieraita työläisiä ja toisaalta, onko tutkimani pesäkeskittymä ylipäänsä yhtenäinen superkolonia. Tulokseni osoittavat, että geenivirta eri pesäkeskittymien välillä on rajoittunutta. Kahden isoimman osapopulaation sisällä on myös geneettistä viskositeettia, eli lähellä toisiaan sijaitsevat pesät muistuttavat geneettisesti enemmän toisiaan kuin kauempana olevia pesiä. Kuitenkaan tulokseni eivät tue hypoteesiani, että superkolonian tytärkuningattaret levittäytyisivät vähemmän kuin muiden osapopulaatioiden jälkeläiset. Hypoteesini vastainen tulos voi selittyä sillä, että kuningatarten levittäytymättömyys ei näy mikrosatelliitteja analysoitaessa, jos koiraiden levittäytyminen riittää tasoittamaan geenivirtaa osapopulaatioiden välillä. Toinen mahdollinen selitys on, että kaikkien löytämieni yhteiskuntien sukulaisuus on alhainen ja että levittäytyminen on rajoittunutta myös pienemmistä osapopulaatioista. Kolmanneksi voi olla, että superkoloniankin tytärkuningattaret todellisuudessa levittäytyvät siivin ainakin jonkin verran. Tätä vaihtoehtoa tukee löytämäni geneettisen rakenteen heikkous. Kolme vaihtoehtoista selitystä eivät sulje toisiaan pois ja voivat kaikki vaikuttaa tulokseeni. Käyttäytymiskokeissa löysin aggressiota olettamani superkolonian pesien välillä. Kyseessä ei näytä olevan yksi superkolonia, koska yhteiskunnan sisällä ei määritelmän mukaan ole aggressiota. Tulos on aikaisemman tutkimuksen perusteella yllättävä, eikä vastaavaa ulkoisesti superkoloniaaliselta näyttävää pesäkeskittymää, jonka pesien välillä on aggressiota, ole aikaisemmin kuvattu. Jos olettamani superkolonia todellisuudessa on monta pienempää monipesäistä yhteiskuntaa, on myös populaatiogeneettisestä tutkimuksesta saamani tulos odotettu. Käyttäytymiskokeeni tulos korostaa, että tutkittujen superkolonioiden pesien väliset vuorovaikutukset on selvitettävä huolellisesti. fi
dc.language.iso fin
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden.
dc.title Levittäytyminen ja aggressio kaljuloviniskan (Formica pressilabris) superkoloniassa fi
dc.title.alternative Dispersal and aggression in a supercolony of the ant Formica pressilabris en
dc.type.ontasot pro gradu-avhandlingar sv
dc.type.ontasot pro gradu -tutkielmat fi
dc.type.ontasot master's thesis en
dc.subject.discipline Ecology and Evolution Biology en
dc.subject.discipline Ekologia ja evoluutiobiologia fi
dc.subject.discipline Ekologi och evolutionsbiologi sv
dct.identifier.urn URN:NBN:fi-fe201803073887

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
levittay.pdf 5.460Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record