velikost textu

Thermoregulation in ant genus Formica, an individual vs. colony conflict

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Thermoregulation in ant genus Formica, an individual vs. colony conflict
Název v češtině:
Termoregulace mravenců rodu Formica, konflikt jedince versus kolonie
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Štěpánka Kadochová
Školitel:
prof. Mgr. Ing. Jan Frouz, CSc.
Oponenti:
Jens Dauber, Dr.
Timo Domisch, Dr.
Id práce:
114588
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra ekologie (31-162)
Program studia:
Ekologie (P1514)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
4. 12. 2017
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
lesní mravenci, rod Formica, termoregulace, chování jedince vs skupiny, produkce metabolického tepla, predikční model, analýza přežívání
Klíčová slova v angličtině:
wod ants, genus Formica, thermoregulation, individual and group behavior, metabolic heat production, predictive model, survival analysis
Abstrakt:
ABSTRAKT Tato práce se zabývá termoregulací lesních mravenců ze skupiny Formica rufa. Naším cílem bylo lépe porozumět mechanismům, díky kterým lesní mravenci udržují teplotní homeostázu svých hnízd. Lesní mravenci jsou známí tím, že ve svých hnízdech udržují stabilně zvýšenou teplotu od jara do podzimu. Velký význam je tradičně přikládán funkci hnízda coby solárního kolektoru a také produkci tepla mikrobiálním společenstvem přítomným v hnízdním materiálu. Avšak někteří vědci věří, že lesní mravenci jsou schopni aktivní termoregulace, tedy že mohou ovlivňovat hnízdní teplotu svým chováním, jmenovitě sluněním se, zvýšenou metabolickou produkcí nebo přenosem tepla. Tato práce se skládá ze tří výzkumných článků. První se zaměřuje na časování termoregulace u lesních mravenců, druhý studuje podrobněji jeden specifický aspekt termoregulace lesních mravenců - slunící chování. Tyto dva články prezentují data z dlouhodobého terénního výzkumu a experimentů. Poslední článek vychází z laboratorních experimentů, kde jsme testovali hypotézy vzešlé z pozorování v terénu. Díky terénnímu výzkumu jsme zjistili, že aktivita mravenců (počet jedinců jdoucích do mraveniště) signifikantně koreluje s hnízdní teplotou. Jakmile poklesla aktivita mravenců, teplotní homeostáza v hnízdě byla narušena. V souladu se staršími autory jsme pozorovali slunící chomáče lesních mravenců brzy na jaře. Šli jsme dále a objevili zlomový bod, při kterém se pozitivní fototaktické chování (slunění se) mění na negativní (vyhýbání se slunci). Zlomový bod je 42.8 °C, což je lehce nad teplotou smrtelnou pro F. polyctena. Naše výsledky navrhují, že existuje trade-off mezi potřebami kolonie a jedince, tedy mezi vysokými teplotami uvnitř hnízda, které urychlují vývoj snůšky, a mezi přežíváním jednotlivých dělnic. Pozorování v laboratoři nám umožnila sledovat chování jednotlivců ve slunících chomáčích. Zjistili jsme, že ne všichni mravenci se účastní slunění a navrhli jsme hypotézu, že slunící chování může být specifický úkol. Také jsme měřili metabolickou aktivitu (respiraci) při teplotách, které odpovídají teplotám zažívaným během slunění. Naše výsledky potvrdili, že slunění krátkodobě zvyšuje metabolickou aktivitu, ale tento vzestup nepřetrvává. Proto spekulujeme, že roli v termoregulaci lesních mravenců může mít přímý přenos tepla.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT This thesis deals with thermoregulation in red wood ants, in Formica rufa group. Our aim was to better understand the mechanisms by which red wood ants maintain thermal homeostasis in their nests. Red wood ants are known to keep high and stable temperatures in their nests from spring to autumn. Most emphasis is placed on the role of the nest mound as a solar collector or on a heat production by microbial community present in the nest material. However, some researchers believe that wood ants are able of active nest thermoregulation in which they can affect the nest temperature by behavioural reactions, mainly by sun basking, increased metabolic heat production or heat transport. The thesis consists of three research articles. The first one is focused on the timing of thermoregulation in red wood ants, the second one investigates in more detail one specific aspect of red wood ant thermoregulation - a sun basking behaviour. These two papers provide data from long-term field observations and experiments. The last paper is based on laboratory experiments where we tested a hypothesis resulting from field observations. Thanks to the field research we found out that ant activity (traffic on ant trails) significantly correlates with nest temperature; once the activity decreased the thermal homeostasis broke down. In agreement with older authors we observed sunning clusters of red wood ants in early spring. We went further and revealed a breaking point at which a positive phototactic behaviour (sun basking) turned to a negative phototaxis (sun avoidance). The breaking point was 42.8 °C which is slightly above the lethal temperature for F. polyctena. Our results suggest there is a trade-off between colony and individual needs, i.e. high temperature inside the nest which speeds up brood development and survival of individual workers. Laboratory observations enabled us to closely follow individual behaviours in sunning clusters. We found out that not all ants take part in sunning and we hypothesised that sun basking might be a specific task. We also measured a metabolic rate (respiration) at the temperatures encountered during sunning. Our results confirm that sunning increases the metabolic rate temporally, but the increase does not persist. Therefore we suggest that a direct heat transport may play a role in the nest thermoregulation of red wood ants.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Štěpánka Kadochová 1.58 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Štěpánka Kadochová 3.92 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Štěpánka Kadochová 338 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Štěpánka Kadochová 474 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Štěpánka Kadochová 976 kB
Stáhnout Posudek oponenta Jens Dauber, Dr. 451 kB
Stáhnout Posudek oponenta Timo Domisch, Dr. 226 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 783 kB