Conducta de recolección de alimento en Vespula germanica : implicancias para el control de avispas sociales invasoras en la Patagonia

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Durante la búsqueda de alimentos los individuos necesitan resolver si explotar un recurso dado o continuar buscando nuevos sitios de alimentación, que posiblemente sean mejores. Esta decisión se basa principalmente en la recopilación e integración de información del ambiente (como la disponibilidad...

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Autor principal: Mattiacci, Analía
Otros Autores: Corley, Juan Carlos
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2020
Materias:
TOMA DE DECISIONES
AVISPA GENERALISTA
INSECTO INVASOR
CONTROL DE PLAGAS
INSECTOS SOCIALES
DECISION MAKING
GENERALIST WASPS
INVASIVE INSECTS
PEST MANAGEMENT
SOCIAL INSECTS
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6852_Mattiacci
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description Durante la búsqueda de alimentos los individuos necesitan resolver si explotar un recurso dado o continuar buscando nuevos sitios de alimentación, que posiblemente sean mejores. Esta decisión se basa principalmente en la recopilación e integración de información del ambiente (como la disponibilidad y la rentabilidad de la fuente) e información interna (como, por ejemplo, los requerimientos nutricionales del individuo). En las especies sociales - caracterizadas por la división del trabajo, la superposición de las generaciones y el cuidado cooperativo de las crías - la toma de decisiones individuales también está influenciada por el nivel de organización social y las necesidades nutricionales de la colonia, las cuales también pueden variar con el tiempo y el desarrollo del nido. Más aún, en avispas sociales la toma de decisiones de alimentación incluye un nivel más de complejidad: las avispas son insectos silvestres que se alimentan de una variedad de recursos muy diferentes y dinámicos, como la carroña, presas de insectos vivos y frutas maduras. Esta diversidad en tipo de recursos a explotar afecta también las decisiones de alimentación. Vespula germánica (Hymenoptera: Vespidae) comúnmente conocida como “chaqueta amarilla”, es una avispa eusocial que ha invadido con éxito la Patagonia Argentina, en donde se la considera plaga. En esta tesis estudié aspectos del comportamiento y la toma de decisiones de forrajeo a nivel de colonia y a nivel individual de V. germanica, evaluando la influencia de la edad, el papel dentro de la colonia y la experiencia previa en tres aspectos fundamentales: (1) la explotación de dos fuentes de alimento disponibles simultánea y no simultáneamente, (2) el umbral de rentabilidad de un recurso y (3) la explotación de fuentes con diferentes aportes nutricionales. En primer lugar (Capítulo 2), estudié la estrategia de explotación de la colonia frente a dos fuentes disponibles. Para esto, primero evalué la preferencia, medida como número de visitas y tiempo de latencia, de dos fuentes proteicas ofrecidas simultáneamente; y segundo evalué la influencia de la experiencia sobre ésta. Encontré que no existe una preferencia marcada entre las dos fuentes, aun cuando una de ellas era conocida previamente, sugiriendo que V. germanica, a diferencia de otros insectos sociales, posee mecanismos que le permiten descubrir y explotar una o más fuentes simultáneamente, independientemente de momento de aparición de estas. El segundo aspecto que evalué fue la existencia de un umbral de rentabilidad de recursos proteicos y azucarados, y como éste es influenciando por la edad y la experiencia previa del individuo (Capítulo 3). Para esto, estimulé antenas y palpos con distintas soluciones (azucaradas y proteicas) y registré la aceptación de estas. Observé que, tanto para soluciones proteicas como soluciones azucaradas, existe un umbral de rentabilidad, por debajo del cual las avispas no ingieren el recurso, y que este umbral es similar entre obreras, independientemente de la edad y de la experiencia previa del individuo. A lo largo del Capítulo 4, estudié como los requerimientos nutricionales individuales y de la colonia modifican el comportamiento de forrajeo de la obrera según su edad y su papel dentro del nido. Para esto, expuse a un contraste entre recursos azucarados y proteicos (esto es, entrenamiento con un tipo de recurso y prueba con el otro) a avispas aisladas de la colonia (recién emergidas, de edad conocida y forrajeras) y a avispas forrajeras en condiciones naturales. Observé que los tres grupos de obreras que no tenían contacto con la colonia ingerían hidratos de carbono independientemente de la experiencia previa. Mientras que forrajeras en contacto con la colonia priorizaron el consumo de recursos proteicos. Por lo tanto, los requerimientos nutricionales de la colonia influyen fuertemente en las decisiones de forrajeo y no así la edad y el rol de cada obrera en la colonia. Para finalizar, en el Capítulo 5, concluyo que V. germanica posee mecanismos de explotación de alimentos altamente flexibles que actúan en dos niveles distintos. Por un lado, a nivel de colonia, donde observé la existencia de obreras con una fuerte tendencia a buscar nuevos sitios de recolección y otras que mantienen una fuerte fidelidad a la fuente. Por el otro, a nivel individual, observé obreras que poseen umbrales de respuesta flexible que varían según las demandas de la colonia. Considero que esta información abre un campo prometedor para la investigación sobre el aprendizaje y la toma de decisiones a nivel conductual. A su vez, estos conocimientos son fundamentales para perfeccionar las estrategias de control, basadas en la captura de obreras y/o en la incorporación de tóxicos a los nidos a través del proceso de recolección de alimentos (estrategia de control más utilizada en la actualidad).
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En las especies sociales - caracterizadas por la división del trabajo, la superposición de las generaciones y el cuidado cooperativo de las crías - la toma de decisiones individuales también está influenciada por el nivel de organización social y las necesidades nutricionales de la colonia, las cuales también pueden variar con el tiempo y el desarrollo del nido. Más aún, en avispas sociales la toma de decisiones de alimentación incluye un nivel más de complejidad: las avispas son insectos silvestres que se alimentan de una variedad de recursos muy diferentes y dinámicos, como la carroña, presas de insectos vivos y frutas maduras. Esta diversidad en tipo de recursos a explotar afecta también las decisiones de alimentación. Vespula germánica (Hymenoptera: Vespidae) comúnmente conocida como “chaqueta amarilla”, es una avispa eusocial que ha invadido con éxito la Patagonia Argentina, en donde se la considera plaga. En esta tesis estudié aspectos del comportamiento y la toma de decisiones de forrajeo a nivel de colonia y a nivel individual de V. germanica, evaluando la influencia de la edad, el papel dentro de la colonia y la experiencia previa en tres aspectos fundamentales: (1) la explotación de dos fuentes de alimento disponibles simultánea y no simultáneamente, (2) el umbral de rentabilidad de un recurso y (3) la explotación de fuentes con diferentes aportes nutricionales. En primer lugar (Capítulo 2), estudié la estrategia de explotación de la colonia frente a dos fuentes disponibles. Para esto, primero evalué la preferencia, medida como número de visitas y tiempo de latencia, de dos fuentes proteicas ofrecidas simultáneamente; y segundo evalué la influencia de la experiencia sobre ésta. Encontré que no existe una preferencia marcada entre las dos fuentes, aun cuando una de ellas era conocida previamente, sugiriendo que V. germanica, a diferencia de otros insectos sociales, posee mecanismos que le permiten descubrir y explotar una o más fuentes simultáneamente, independientemente de momento de aparición de estas. El segundo aspecto que evalué fue la existencia de un umbral de rentabilidad de recursos proteicos y azucarados, y como éste es influenciando por la edad y la experiencia previa del individuo (Capítulo 3). Para esto, estimulé antenas y palpos con distintas soluciones (azucaradas y proteicas) y registré la aceptación de estas. Observé que, tanto para soluciones proteicas como soluciones azucaradas, existe un umbral de rentabilidad, por debajo del cual las avispas no ingieren el recurso, y que este umbral es similar entre obreras, independientemente de la edad y de la experiencia previa del individuo. A lo largo del Capítulo 4, estudié como los requerimientos nutricionales individuales y de la colonia modifican el comportamiento de forrajeo de la obrera según su edad y su papel dentro del nido. Para esto, expuse a un contraste entre recursos azucarados y proteicos (esto es, entrenamiento con un tipo de recurso y prueba con el otro) a avispas aisladas de la colonia (recién emergidas, de edad conocida y forrajeras) y a avispas forrajeras en condiciones naturales. Observé que los tres grupos de obreras que no tenían contacto con la colonia ingerían hidratos de carbono independientemente de la experiencia previa. Mientras que forrajeras en contacto con la colonia priorizaron el consumo de recursos proteicos. Por lo tanto, los requerimientos nutricionales de la colonia influyen fuertemente en las decisiones de forrajeo y no así la edad y el rol de cada obrera en la colonia. Para finalizar, en el Capítulo 5, concluyo que V. germanica posee mecanismos de explotación de alimentos altamente flexibles que actúan en dos niveles distintos. Por un lado, a nivel de colonia, donde observé la existencia de obreras con una fuerte tendencia a buscar nuevos sitios de recolección y otras que mantienen una fuerte fidelidad a la fuente. Por el otro, a nivel individual, observé obreras que poseen umbrales de respuesta flexible que varían según las demandas de la colonia. Considero que esta información abre un campo prometedor para la investigación sobre el aprendizaje y la toma de decisiones a nivel conductual. A su vez, estos conocimientos son fundamentales para perfeccionar las estrategias de control, basadas en la captura de obreras y/o en la incorporación de tóxicos a los nidos a través del proceso de recolección de alimentos (estrategia de control más utilizada en la actualidad). During food searching, individuals need to decide whether to exploit a given resource or to continue looking for new, potentially better resources. This decision is mainly based on the integration of information from the environment (such as the availability and profitability of the source) and of the individual (such as the nutritional requirements). Moreover, the decision making process in social species – those that are characterized by division of labor, overlapping generations, and the cooperative care of offspring – is also influenced by the level of group organization and the nutritional necessities of the colony, which can also vary with time and the nest development. Moreover, the study of feeding decisions in truly social wasps is even more complex: scavenger wasps feed on very different resources such as live insects, carrion, and ripe fruits. Thus, wasp feeding decisions are also affected by the type of resource encountered. Vespula germanica (Hymenoptera: Vespidae), commonly known as “yellow jacket wasps”, is an eusocial wasp that has successfully invaded the Patagonia (Argentina), where it may be regarded as a common pest. In this dissertation, I report my studies on several behavioral aspects and foraging decision made by V. germanica, assessing the influence of age, their role in the colony and experience, focusing on three fundamental aspects: (1) the exploitation of two simultaneous food sources, (2) the resource’s profitability threshold, and (3) the exploitation of food sources with different nutritional contributions. First (Chapter 2), I studied the exploitation strategy of colonies against two available food sources. In order to do this, I evaluated worker preference, measured as the number of visits and latency time, towards two protein sources, which were offered simultaneously, considering also wasp past experience. I found that there is no noticeable preference between both food sources, even when one of them was previously known by the foragers, suggesting that V. germanica, unlike other social insects, displays behaviors that allow them to discover and exploit one or more sources simultaneously, regardless of when these became available. The second aspect I evaluated (Chapter 3) was the existence of a profitability threshold of protein and sugary resources, and how this threshold is influenced by age and the individual experience. For this, I stimulated antennae and palps of tethered workers, with different solutions (protein and sugar-rich solutions), and I tallied acceptance response. I noted that, for both protein and sugary solutions, there is a profitability threshold, below which wasps do not consume the resource, and that this threshold is similar among the workers, independently of age and experience. Throughout Chapter 4, I studied how both the individual and the colony’s nutritional requirements modify worker foraging behavior, according to age and role within the nest. In order to do this, I presented workers with a contrast between sugary and protein resources (that is, a training with one type of resource and a testing against the other) to isolated wasps (foragers, freshly emerged, and of a given, known age) and to foraging wasps in natural conditions. I noted that the three groups of workers that did not have prior contact with other colony members, ingested carbohydrates, independently of their experience, whereas the foragers that had contact with the colony, prioritized the consumption of protein resources. Therefore, I show that the nutritional requirements of a colony strongly influence the foraging decisions, but not the age and the role of each worker in the colony. Finally, in Chapter 5, I conclude that V. germanica displays a flexible behavior during food resource foraging, affected by level of organization. On the one hand, at the colony level, I observed that some workers show a spontaneous impulse to search for new feeding sites, but others maintain a strong fidelity to a given resource. On the other hand, at an individual level, I note that workers possess flexible response thresholds, that vary according to colony demands. I believe that this information opens a promising field for research on learning and decision making at a behavioral level. In turn, this knowledge is fundamental to understand and improve current control strategies. Fil: Mattiacci, Analía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2020-03-20 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6852_Mattiacci

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