56 research outputs found
Potential application of the bumblebee foraging recruitment pheromone for commercial greenhouse pollination
No full textCommercial bumblebee colonies are important crop pollinators. Here we assess whether application of artificial foraging recruitment pheromone can increase foraging activity in Bombus terrestris colonies on a relevant timescale for commercial pollination. We measured bee traffic from the nest to a foraging arena, which is correlated with foraging activity under natural recruitment conditions. During continuous pheromone exposure bee traffic increased by 1.5 to 3.6 times, and this increase lasted up to 105 minutes. Repeated 20 minute exposures of a colony to recruitment pheromone, with at least 30 minute intermissions, triggered consistent traffic increases over a four week period. We conclude that artificial recruitment pheromone can reliably boost bee traffic leaving previously inactive colonies. This method could improve foraging activity and pollination in greenhouse colonies, especially young colonies reluctant to start foraging after introduction to the crop
Facing pollution : Impact of urbanisation on trace metal responses in a social insect. The case of the ant Temnothorax nylanderi
No full textL'urbanisation croissante expose les écosystèmes à divers contaminants chimiques, mais ses effets sur les espèces sociales telles que les fourmis restent encore trop peu étudiés malgré leur rôle écologique. Les espèces eusociales pourraient en effet réagir différemment aux polluants en raison de leur mode de vie en groupe. Des travaux antérieurs ont montré que les colonies urbaines de la fourmi Temnothorax nylanderi étaient moins négativement impactées par le cadmium que les colonies forestières. Cette thèse vise à élucider les mécanismes responsables de cette tolérance accrue observée chez les colonies urbaines. Dans une première partie, nous avons mis en évidence que les colonies urbaines de T. nylanderi, bien que vivant dans un environnement plus pollué, ne contenaient pas plus de cadmium, de cuivre et de zinc que les colonies forestières, mais plus de plomb, de façon inversement proportionnelle au nombre d'ouvrières de la colonie. Dans une seconde partie, nous avons montré que lorsqu'elles recevaient de la nourriture polluée au cadmium, les colonies urbaines régulaient mieux leur concentration interne en cadmium, atteignant un plateau de contamination plus faible que les colonies forestières, bien que les capacités de détoxification soient similaires. Enfin, dans une troisième partie, nous avons trouvé que ni les colonies urbaines ni les forestières n'étaient capables de détecter et d'éviter la nourriture contaminée au cadmium, quelle que soit la concentration dans la nourriture, mais que les colonies forestières fourrageaient plus activement que les colonies urbaines. Cette thèse contribue à une meilleure compréhension des mécanismes de réponse des espèces eusociales aux polluants urbains, et souligne l'importance de prendre en compte les traits propres à chaque espèce pour l'utilisation en bioindication et la gestion des impacts de l'urbanisation.Increasing urbanisation exposes ecosystems to a variety of chemical contaminants, yet its effects on social species like ants remain understudied despite their ecological importance. Eusocial species may exhibit unique responses to pollutants due to their social lifestyle. Previous study have shown that urban colonies of the ant Temnothorax nylanderi were less negatively impacted by cadmium than forest colonies. This thesis seeks to elucidate the mechanisms underlying this increased tolerance observed in urban colonies. In the first section, we highlighted that urban colonies of T. nylanderi, despite living in a more contaminated environment, did not contain more cadmium, copper, and zinc than forest colonies, but more lead, inversely proportional to the number of workers in the colony. In the second chapter, we showed that when fed cadmium-contaminated food, urban colonies better regulated their internal cadmium concentration, reaching a lower contamination plateau than forest colonies, although detoxification capacities were similar. Finally, in the third chapter, we found that neither urban nor forest colonies were able to detect and avoid cadmium-contaminated food, regardless of the concentration in the food, but that forest colonies foraged more actively than urban ones. This thesis contributes to a better understanding of the mechanisms by which eusocial species respond to urban pollutants, and highlights the importance of taking into account species-specific traits for use in bioindication and management of the ecological impacts of urbanisation
Origins and evolutive potential of intercastes the ant Mystrium rogeri
No full textLes colonies de fourmis produisent occasionnellement des individus intermédiaires entre les reines et les ouvrières (c.-À-D. intercastes). Les intercastes pourraient être impliquées dans l'évolution de nouvelles castes par un processus de réorganisation des phénotypes ancestraux. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons étudié la validité de trois corollaires de ce modèle évolutif chez la fourmi Mystrium rogeri: (i) les intercastes résultent de la réorganisation de caractères de reines et d'ouvrières; (ii) les intercastes sont susceptibles d'être fonctionnelles parce qu'elles recombinent des comportements qui ont déjà été testé par la sélection chez les reines et les ouvrières; (iii) certains phénotypes intercastes ressemblent à ceux des nouvelles castes ayant évolué de cette façon.Les résultats suggèrent que les intercastes sont générées par des niveaux intermédiaires de facteurs environnementaux induisant des réponses différentielles entre les modules. Les intercastes effectuent les mêmes tâches que les reines et les ouvrières et elles ne sont pas associées à des comportements aberrants. Elles sont plus impliquées que les reines et les ouvrières dans les interactions agonistes et peuvent ainsi entraîner des coûts à l'échelle de la colonie. Les intercastes peuvent attirer les mâles, s'accoupler et pondre des ¿ufs, présentant ainsi un fort potentiel reproducteur. Des changements de pressions de sélection sur les stratégies de reproduction sont alors susceptibles d'entrainer la fixation d'un phénotype intercaste par accommodation génétique. Nos résultats soutiennent l'hypothèse selon laquelle les intercastes peuvent être à l'origine de l'évolution des nouvelles castes.Ant colonies occasionally produce individuals called intercastes. These are morphologically highly variable, but always intermediate between queens and workers. Because of their rarity, intercastes have been little studied. However, they may be involved in the evolution of novel castes through the reorganization of ancestral phenotypes (i.e. developmental recombination). In order to evaluate this hypothesis, we investigated the validity of three corollaries of this evolutionary model in the ant Mystrium rogeri: (i) intercastes must be produce by the reorganization of queen and workers characters following new genetic or environmental input; (ii) they are likely to be functional because they recombine behaviors that have already been tested by selection in queens and workers, unlike a random mutational process that mainly produces deleterious variants; (iii) some intercaste phenotypes may resemble those of new castes suspected to have evolved by this way. In agreement with the phenotypic reorganization hypothesis, our morphometric analyses suggest that intercastes are generated by intermediate levels of environmental factors inducing differential responses among modules. Behavioral records showed that intercastes perform the same tasks than queens and workers and therefore they are not associated with aberrant and costly behaviors. Nevertheless, they are more involved in agonistic interactions than queens and workers and thus may cause significant costs at the colonial level. Behavioral tests showed that some intercastes may attract males, mate, and lay diploid eggs, thereby demonstrating their high reproductive potential. Consequently, new selective pressures on the reproductive strategy may result in the selection of these intercastes and then the fixation of a new canalized phenotype by genetic accommodation of change. This process may explain the multiple evolutions of new reproductive castes (e.g. ergatoid queens). Overall, results presented in this work support the hypothesis that intercastes may be at the origin of the evolution of novel castes by developmental recombination
Worker size diversity within ant colonies : group or individual interests?
No full textChez les insectes sociaux, la diversité de taille des individus dans les colonies est supposée améliorer la division du travail et ainsi augmenter la fitness des colonies. Cela fait relativement consensus chez les espèces à forte diversité de taille continue ou bien avec la présence de plusieurs castes non reproductrices. En revanche, chez les espèces à diversité plus limitée, représentant la grande majorité des insectes sociaux, les résultats sont plus contrastés. Cette thèse s’est donc focalisée sur l’intérêt de la taille des ouvrières au sein des colonies de fourmis à diversité modérée. Nous avons dans un premier temps démontré que la taille moyenne et la diversité de taille des ouvrières ne sont pas forcément adaptatives chez notre espèce d’étude, Temnothorax nylanderi, à travers des manipulations expérimentales en milieu semi-naturel durant la période de croissance et durant l’hibernation. Face à ce manque d’intérêts de la taille des individus pour la colonie, nous avons investigué les potentiels intérêts pour les individus. En utilisant la fourmi Mystrium rogeri, nous avons manipulé la prise alimentaire des larves et ainsi étudié le développement des larves sans contraintes de la part des ouvrières. Ces données sur le développement larvaire suggèrent le développement de phénotypes plus grands en l’absence de coercion des larves par les ouvrières. Cela sous-entend à la fois que l’environnement social contrôle fortement la taille des individus produits, mais également qu’une perturbation de cet environnement social et/ou des comportements égoïstes des larves peuvent générer de la diversité de taille dans les colonies de fourmis. Dans un dernier chapitre, nous avons quantifié la contribution de cet environnement social dans la résistance à un perturbateur externe, en utilisant un élément trace. L’idée était de découpler la part sociale représentée par les ouvrières de la part intrinsèque des larves dans la résistance au cadmium en utilisant des colonies de la fourmi Temnothorax nylanderi provenant de villes et de forêts. De manière surprenante, notre étude n’a pas montré de réponses différentielles au cadmium entre ces deux populations concernant les ouvrières et nous n’avons pu tester notre hypothèse initiale que sur les mâles. En revanche, cette dernière étude met en lumière les limites à la résilience des sociétés d’insectes, qui pourraient être sujettes à davantage de stress et de manière plus chronique par rapport aux individus solitaires. Plus globalement, cette thèse ouvre la voie à reconsidérer le rôle de la taille chez les insectes sociaux et la place que prennent les intérêts individuels dans sa détermination. L’amélioration en profondeur des connaissances sur les déterminismes générant la diversité de taille, notamment via la génétique et génomique, aidera à la distinction entre intérêts du groupe et/ou des individus et ainsi à déterminer plus finement le rôle de la taille chez les insectes sociaux.In social insects, size diversity of individuals in colonies is supposed to improve the division of labour and thus increase the fitness of colonies. This is relatively clear in species with high size diversity, either with a continuous range or with the presence of several non-reproductive castes. On the other hand, in species with more limited diversity, representing the vast majority of social insects, the results are more contrasted. This thesis therefore focused on the interest of worker within colonies of ants with moderate diversity. We first demonstrated that the mean size and size diversity of workers are not necessarily adaptive in our study species, Temnothorax nylanderi, through experimental manipulations in a semi-natural environment during the growing season and during overwintering. Faced with this lack of interest in the size of individuals for colony, we investigated the potential interest for individuals. Using the ant Mystrium rogeri, we manipulated the food intake of larvae and thus studied the development of larvae without worker constraints. These data on larval development suggest the development of larvae in larger phenotypes in the absence of worker coercion. This implies both that the social environment strongly controls the size of produced individuals, but also that disturbance of this social environment and/or selfish behaviour of larvae can generate size diversity in ant colonies. In a final chapter, we quantified the contribution of this social environment in resistance to an external disturbance, using a trace element. The idea was to disentangle the social part represented by workers from the intrinsic factors of larvae in cadmium resistance using colonies of the ant Temnothorax nylanderi from cities and forests. Surprisingly, our study did not show differential cadmium responses between these two populations for workers and we were only able to test our initial hypothesis on males. On the other hand, this latest study highlights the limits to the resilience of insect societies, which may be subject to more stress and more frequently compared to solitary individuals. More generally, this thesis paves the way to reconsider the role of size in social insects and the place of individual interests in its determination. The in-depth improvement of knowledge on the determinisms that generate size diversity, notably via genetics and genomics, will help to distinguish between group and/or individual interests and thus to determine more precisely the role of size in social insects
Response to urbanization in a eusocial insect : interconnexion of genetic and plastic responses, and the role of the social environment
No full textL’urbanisation est un processus qui a tendance à s’accroître ces dernières années. Les villes imposent un certain nombre de changements environnementaux aux espèces y vivants : températures élevées, habitat fragmenté, pollué (pollution lumineuse, acoustique et/ou chimique)…. Malgré leur importance écologique et économique, peu d’études se sont penchées sur la réponse des espèces eusociales à cette urbanisation. Ces espèces pourraient avoir des capacités de réponses aux changements environnementaux différentes des espèces solitaires, du fait de leur grande plasticité phénotypique et de leur vie en société. L’objectif de cette thèse est donc de déterminer comment l’eusocialité peut influencer sur la réponse à l’urbanisation. Dans une première partie, nous avons montré, à travers une expérience de jardin commun, que les colonies de Temnothorax nylanderi toléraient mieux un métal trace (le cadmium) que les colonies de forêt. Nous avons également trouvé une divergence des comportements de fourragement et d’agression chez ces populations. Dans une deuxième partie, nous avons mis en évidence un rôle des facteurs génétiques dans la meilleure tolérance des colonies urbaines au cadmium. Nous avons également effectué une expérience de cross fostering, afin de distinguer les effets des ouvrières de ceux des larves sur la meilleure tolérance au cadmium des colonies urbaines. Une absence de réponse différentielle au cadmium cette année-là nous a empêché de tester cette hypothèse, mais a permis de mettre en évidence un effet tampon social de la taille des colonie ainsi que ses limites. Enfin, le dernier chapitre nous a permis de mettre en évidence des variations intra-annuelles dans la réponse des espèces eusociales aux stresseurs. Cette thèse souligne l’importance de prendre en compte les traits propres aux espèces sociales dans la réponse de ces espèces aux changements environnementaux majeurs.Urbanization is an ongoing process which tend to accelerate these recent years. Cities are imposing some environmental pressures on species living there: high temperatures, fragmented habitat, pollution (being sound, light, or chemicals). Despite their ecological and economic importance, few studies have investigated so far how eusocial species respond to urbanization. Indeed, those species could have different response abilities to environmental changes, because of their great phenotypic plasticity or their social life. This thesis objective is to determine how eusociality could impact response to urbanization. In a first chapter we demonstrated through a common garden experiment that Temnothorax nylanderi colonies better tolerate a trace metal (cadmium) than their forest counterparts. We also reported a behavioral divergence between those two populations (in foraging and aggression). In a second chapter, we highlighted that this differential cadmium tolerance could have a genetic origin. Using a cross fostering experiment, we also aim at disentangling relative contribution of workers and larvae in the better tolerance to cadmium in urban colonies. A lack of differential response the year of the study impede us to conclude on this point, but we highlighted a buffering of colony size and it limits. Finally, in the last chapter we investigated intra-annual variation in eusocial species response to urban stressors. Overall, this thesis emphasizes the importance to take into account social species unique traits to assess those species response to environmental changes
Involvement of supergenes in the expression of complex traits in the socially and morphologically polymorphic ant Myrmecina graminicola
No full textLes supergènes, des régions génétiques où des loci coadaptés sont transmis comme une seule unité mendélienne, jouent un rôle crucial dans la mise en place des polymorphismes complexes mais démêler la complexité de leur évolution et de leur maintien reste un défi de taille. Les fourmis offrent un contexte unique pour mettre en évidence de nouveau supergènes et étudier les principes généraux régissant leur mise en place et leur évolution puisqu'elles présentent de grandes variations inter et intra-espèces dans tous les aspects de leur organisation sociale et qu'un nombre inhabituellement élevé de supergènes a déjà été mis en évidence dans différentes espèces. Notamment, dans cinq lignées différentes un supergène en lien avec l'organisation sociale des colonies, c'est-à-dire le nombre de reines accouplées par colonie, a été mis en évidence. Cependant, son origine et son maintien restent à élucider clairement et de nouveaux modèles sont nécessaires. L'espèce de fourmi Myrmecina graminicola suscite un intérêt particulier pour l'étude des supergènes chez les insectes sociaux puisqu'elle présente à la fois un polymorphisme social (présence de colonies monogynes et de colonies polygynes) et un polymorphisme alaire (présences de reines ailées et de reines aptères).Dans cette thèse, nous avons exploré la présence de supergènes chez M. graminicola, en lien notamment avec ces deux polymorphismes. Dans le premier chapitre, à l'aide de données de reséquençage, nous avons mis en évidence la présence d'un supergène lié au polymorphisme social (~10 Mb) daté de ~1 Ma en déséquilibre de liaison avec un supergène lié au polymorphisme alaire (~110 kb) apparu plus récemment (~ 0,4 Ma). Dans le deuxième chapitre, nous avons étudié les liens entre les traits d'histoire de vie des deux principaux types de colonies retrouvés dans cette espèce, à savoir les colonies monogynes avec des reines ailées et les colonies polygynes avec des reines aptères. Nous avons montré que ces deux types de colonies ne différaient pas quant au nombre d'ouvrières et de larves au moment de l'échantillonnage. Une fois élevées en laboratoire, nous avons observé que ces deux types de colonies produisaient un nombre similaire de nymphes et d'adultes mais que les colonies polygynes produisaient plus d'œufs et de nouvelles larves que les colonies monogynes. Dans le troisième chapitre, nous avons exploré la possibilité qu'il existe dans cette espèce d'autres supergènes non liés directement à la socialité ou à la présence/absence d'ailes. Nous avons identifié un troisième supergène (~7 Mb) et démontré qu'il n'était pas associé au sex ratio des colonies. Dans l'ensemble, cette thèse révèle la présence de trois supergènes chez la fourmi M. graminicola, dont un lié au polymorphisme social, un autre au polymorphisme alaire, et propose des pistes sur les mécanismes contribuant au maintien de ces polymorphismes.Supergenes, genetic regions where coadapted loci are inherited as a single Mendelian unit, play a crucial role in establishing complex polymorphisms. However, unraveling the complexity of their evolution and maintenance remains a significant challenge. Ants offer a unique context to identify new supergenes and study the general principles governing their establishment and evolution due to their extensive inter- and intra-species variations in all aspects of social organization. Notably, in five different lineages, a supergene related to colony social organization, specifically the number of mated queens per colony, has been identified. However, its origin and maintenance remain to be clearly elucidated, and new models are needed. The ant species Myrmecina graminicola is of particular interest for studying supergenes in social insects as it exhibits both social polymorphism (presence of monogynous and polygynous colonies) and wing polymorphism (presence of winged and apterous queens).In this thesis, we explored the presence of supergenes in M. graminicola, particularly in relation to these two polymorphisms. In the first chapter, using resequencing data, we identified a supergene associated with social polymorphism (~10 Mb) dating back to ~1 Mya, in linkage disequilibrium with a supergene linked to wing polymorphism (~110 kb) that appeared more recently (~0.4 Mya). In the second chapter, we examined the life history traits of the two main types of colonies found in this species, namely monogynous colonies with winged queens and polygynous colonies with apterous queens. We showed that these two colony types did not differ in the number of workers and larvae at the time of sampling. When reared in the laboratory, we observed that both types of colonies produced a similar number of nymphs and adults but that polygynous colonies produced more eggs and new larvae than monogynous colonies. In the third chapter, we explored the possibility of other supergenes in this species not directly linked to sociality or wing presence/absence. I identified a third supergene (~7 Mb) and demonstrated that it was not associated with colony sex ratio. Overall, this thesis reveals the presence of three supergenes in the ant M. graminicola, one linked to social polymorphism, another to wing polymorphism, and provides insights into the mechanisms contributing to the maintenance of these polymorphisms
De la fondation indépendante à la fission (évolution des stratégies de reproduction coloniale chez les fourmis)
No full textLa reproduction coloniale des fourmis a permis leur succès écologique. Beaucoup d espèces effectuent la fondation indépendante par des reines ailées solitaires. Or la fission coloniale, où des ouvrières assistent les reproductrices, est une alternative répandue. Nous montrons que le passage à la fission, provoqué par un environnement rendant la fondation indépendante difficile, entraine la perte des reines ailées et une modification de l organisation coloniale. Chez les genres étudiés, les reines sont remplacées soit par des ouvrières reproductrices, soit par des reproductrices sans ailes distinctes des ouvrières dont la fonction n est que la ponte (une seule par colonie) ou la ponte et le travail (nombreuses). Bien que chez les fourmis, de nouveaux phénotypes sans ailes pourraient évoluer en suivant les mêmes mécanismes développementaux que chez les insectes solitaires, la possibilité de recombiner des traits des castes reine et ouvrière leur offre un potentiel évolutif plus largePARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF
Figure 5 in Evolution of cheaper workers in ants: comparative study of exoskeleton thickness
No full textFigure 5. Cross-sections through prothorax of smallest worker (head width 0.56 mm) of Dorylus orientalis (A) and of larger conspecific workers (B – E) with indication of head width (HW). Note increase of cuticle thickness with increasing worker size. All photographs at same magnification (oe: oesophagus, lg: labial gland, mf: muscle fibres, ptg: prothoracic ganglion)
Figure 2 in Evolution of cheaper workers in ants: comparative study of exoskeleton thickness
No full textFigure 2. Allometry between cuticle thickness and head width across nine ant subfamilies. Poneroid (black) and formicoid (grey) subfamilies are shown
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