The scent of brood recognition in Formica ants

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5608-2
Title: The scent of brood recognition in Formica ants
Author: Pulliainen, Unni
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Doctoral Programme in Wildlife Biology
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-11-22
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5608-2
http://hdl.handle.net/10138/306646
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Ants are an ecologically dominant group often acting as keystone species. The key to their success is their social lifestyle. Living in a society means that it is vital to distinguish a friend from a foe, in order to protect the colony and its resources from exploitation by unwanted quests. Recognition in ants is based on detecting a mixture of hydrocarbons found on the surface of other individuals. Typical colony intruders are adult individuals, and thus recognition among adults is very well studied. However, brood is an important part of these societies, representing the reproductive efforts of the whole society, and accurate recognition of brood, and by brood, could be important in many different contexts, such as when a colony gets usurped by a social parasite. In this thesis, I investigated brood recognition in two Formica ant species from different points of view. I used behavioural assays to study brood discrimination of adults and larvae and further explored the mechanisms underlying recognition behaviour. I found that brood discrimination can be affected by caste, colony and species of brood, and that brood discrimination behavior follows inclusive fitness predictions. I also characterized the surface chemistry of pupae, showing how a species with a simple chemical profile in adults, can have complex brood profiles, which potentially carry cues for recognition. Furthermore, I studied the so far completely unknown chemosensory biology of ant larvae, and showed that larvae have the molecular machinery to perceive their social environment and react to information gathered from their surroundings. This thesis adds to the accumulating knowledge that immature stages of social insects are not merely passive bystanders, by suggesting that ant larvae may take part in colony defense against social parasites. I also take the first steps in figuring out how ant larvae sense the world around them, and provide a basis for more detailed studies on the sensory biology of developing social insects. By describing the surface chemistry of immature ants, I furthermore help advance our understanding of the information ants use to recognize each other, highlight the context dependency of brood discrimination, and suggest new avenues of exploration in the field of chemical ecology.Muurahaiset ovat ekologisesti merkittävä eliöryhmä, sillä ne ovat usein avainlajin asemassa, ja täten vaikuttavat muihin ekosysteemin eliöihin. Muurahaisten valtaisa menestys perustuu siihen, että ne elävät yhteiskunnissa. Yhteiskunnan toiminnan kannalta on äärimmäisen tärkeää pystyä erottamaan yhteiskuntaan kuuluvat yksilöt vieraista. Muurahaisilla yksilöiden tunnistaminen perustuu näiden pintaa peittävien hiilivetyjen aistimiseen. Hiilivetyjen perusteella muurahaiset pystyvät tunnistamaan kohtaamiaan yksilöitä hyvinkin tarkasti ja näin yhteiskunnan jäseniä ja resursseja voidaan suojella tunkeilijoilta. Tunkeilijat ovat useimmiten aikuisia muurahaisia, työläisiä tai kuningattaria. Aikuisten välistä tunnistamista on tutkittu paljon. Yhteiskuntaan kuuluu kuitenkin aikuisten lisäksi tärkeänä osana myös jälkeläiset (munat, toukat ja kotelot), joiden tuotantoon on panostettu merkittävä määrä yhteiskunnan resursseja. Jälkeläisten tunnistaminen voi olla hyvin tärkeää monessa eri yhteydessä, kuten silloin, jos muurahaispesiä uhkaavat sosiaaliset loiset ovat vallanneet pesän ja pyrkivät täyttämään pesän omilla jälkeläisillään. Väitöskirjassani tutkin jälkeläisten tunnistusta kahdella Formica-suvun muurahaislajilla. Käsittelin tunnistamista useasta näkökulmasta, selvittäen käyttäytymiskokeilla aikuisten työläisten ja toukkien käyttäytymistä muita jälkeläisiä kohtaan, sekä tutkien tunnistamiseen liittyviä molekulaarisia mekanismeja. Tutkimuksista kävi ilmi, että jälkeläisten hyväksyntään vaikuttaa näiden kasti ja alkuperä (saman lajin toinen pesä, tai eri laji). Tutkin myös jälkeläisten hiilivetyprofiileja ja osoitin kuinka jälkeläisten pintakemia voi olla aikuisiin verrattuna monipuolisempi. Tämän lisäksi tutkin toukkien kemiallista aistinbiologiaa, josta ei aiemmin tiedetty mitään. Osoitin, että muurahaistoukilla on edellytykset aistia ympäröivää maailmaa ja reagoida ympäristön ärsykkeisiin. Tämä väitöskirja vahvistaa ajatusta siitä, että yhteiskuntahyönteisten jälkeläiset eivät ehkä olekaan pesän passiivisia sivustaseuraajia, vaan voivat osallistua pesän toimintaan ja jopa pesän puolustukseen sosiaalisia loisia vastaan. Avasin myös oven muurahaistoukkien aistinbiologian tutkimukselle, luoden pohjaa tarkemmalle jälkeläisten aistimisen tarkastelulle. Jälkeläisten pintahiilivetyjen kartoittaminen auttaa osaltaan hahmottamaan sitä, millaista informaatiota muurahaiset käyttävät tunnistaessa toisiaan.
Subject: Ekologia ja evoluutiobiologia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Thescent.pdf 1.349Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record