Inter-individuelle Variabilität bei sozialen Insekten - Ursachen und Folgen

• Antragstellerin: Dr. Anja Weidenmüller
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259098174

Tiere in sozialen Gruppen zeigen häufig auffällige Unterschiede in ihrem Verhalten. Wie kommt es zu solchen Unterschieden, und welche Auswirkungen haben sie auf die kollektiven Eigenschaften sozialer Gruppen? Am Beispiel sozialer Insekten werde ich diesen spannenden Fragen nachgehen. Mein experimentelles System werden dabei Hummeln sein. Die gemeinschaftliche Regulation des Nestklimas bei Hummeln (Homeostase) ist gut erforscht und konnte in den vergangenen Jahren von mir als Labor-Sytstem etabliert werden. Ich habe 4 Hauptanliegen, die eng miteinander verbunden sind. Sie reichen von den proximaten Mechanismen der interindividuellen Variabilität bis zu ihren ultimaten Konsequenzen. Die hier vorgeschlagenen Experimente eröffnen so neue Perspektiven auf Fragen, die wichtig für unser Verständnis von kollektivem, selbstorganisiertem Verhalten sind. (1) Über den Einfluss präimaginaler Erfahrung auf das Verhalten adulter sozialer Insekten wissen wir relativ wenig. Unterschiede in präimaginaler Erfahrung können ein wichtiges Substrat sein für interindividuelle Variabilität innerhalb der Arbeiterinnen. In einem ersten Schritt werde ich die natürlich auftretenden Schwankungen in der Brut-Nest Temperatur bei Hummeln messen. In einem zweiten Schritt werde ich im Labor Hummelbrut (Puppen) unter verschiedenen Temperaturen aufziehen und die adulten Arbeiterinnen später auf Unterschiede in ihrem Thermoregulations-Verhalten testen, sowohl in ihren Kolonien als auch auf einer Brut-Attrappe. Schließlich werde ich auch Geschlechtstiere (Königinnen und Drohnen) unter verschiedenen Entwicklungs-Temperaturen aufziehen und deren Nachkommen auf mögliche epigenetische Veränderungen im Thermoregulations-Verhalten untersuchen. (2) Ein zweiter proximater Mechanismus, der interindividuellen Variabilität zugrunde liegen kann, ist Erfahrung bzw. Unterschiede in Erfahrung. Ich werde hier besonders den Einfluss von Effizienz auf Lernen und Erfahrung bei thermoregulierenden Hummeln untersuchen. (3) Interindividuelle Variabilität gilt heute als entscheidender Baustein für das Entstehen von Arbeitsteilung, kollektive Flexibilität und letztlich für die Fitness einer Kolonie. Eine direkter Test, ob interindividuelle Variabilität im Verhalten tatsächlich fitness-relevante Eigenschaften einer Kolonie verbessert, steht aber noch aus. Ich werde experimentell die interindividuelle Variabilität im Thermoregulations-Verhalten in Gruppen von Hummel-Arbeiterinnen manipulieren, und den Effekt auf die kollektive Homeostase-Fähigkeiten messen. (4) Alle in diesen Versuchen generierten Daten werden genutzt, um existierende response-thresholds-models zu Arbeitsteilung bei sozialen Insekten zu verbessern, und um unter zu Hilfenahme von Modellen und Simulationen die Rolle von interindividueller Variabilität bei sozialen Insekten besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen