社会性昆虫におけるポリシングと繁殖スキュー

社会性昆虫的监管和繁殖偏差

基本信息

批准号：
11740428
负责人：
辻瑞樹
金额：
$ 1.41万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、動物における共同行動の進化メカニズムの説明として現在注目されているポリシングの理論と繁殖スキューの理論を、具体的なデータにより批判的に検証することにある。最終年度の本年度は、昨年度ワーカーポリシングを進化させる究極要因としてその存在が推論されていたワーカー産卵のコストを世界で初めて厳密に明らかにしたトゲオオハリアリで、特にポリシングとコロニーサイズの関係を研究した。本種においてワーカーによるポリシングは小さなコロニーでより頻繁に生じる。従って、コロニーのサイズに関する情報を個々の個体の行動に反映させる機構が存在するはずだが、いわゆる「コロニーサイズ認識」のメカニズムは社会性昆虫ではほとんど解明されていない。本種の女王(交尾したワーカー)はコロニー内を定期的にパトロールし、存在をワーカーに積極的に知らせていることが分かっている。1回の平均パトロール時間は約2分弱だが。この時間はコロニーサイズとともに延長される。女王の行動のこの柔軟性により、大きなコロニーでも短時間に全てのワーカーに女王の存在情報が伝わる。詳しい実験により、女王がコロニーサイズに正しく反応するのは、以下のフィードバック機構によることが分かった。コロニーが大きくなると一部のワーカーが女王と長く接触できず、卵巣を発達しはじめる。女王はパトロール時に卵巣を発達させたワーカーに出会うと、パトロール時間を延長する。出会わなければパトロール時間を短縮する。ここで、卵巣の発達情報はヘキサンで抽出可能な体表物質(おそらく炭化水素)であることも示された。この研究でコロニーサイズ認識の具体的な機構が世界で初めて解明された。ワーカー側も女王との接触頻度通してコロニーサイズを把握している可能性が高い。小さなコロニーでワーカー産卵の相互ポリシングがより頻繁に観察されるのは、コロニーの繁殖活動を栄養生殖(ワーカー生産)から生殖(雄生産)へ、適応的に切り替えさえるメカニズムであるとする、ワーカーポリシングの第3の機能が本研究で示唆された。繁殖スキューに関してはスキュー示数の理論的な検討を行った。森下のアイデルタとKokko&Lindstromのラムダが、繁殖成功度の平均値に依存しない望ましいインデックスであることを明らかにし、それぞれの示数が推定する母集団のパラメータが何であるか、初めて議論した。この研究はAmerican Naturalist誌への掲載が決まった。

本研究的目的是使用具体数据批判性地检验监管和生殖偏差理论，这些理论目前作为对动物关节行为进化机制的解释而引起人们的关注。今年，是我们研究的最后一年，我们重点研究了刺尾蚁的监管和蚁群规模之间的关系，我们是世界上第一个严格澄清工蚁产卵成本的人，据推测，工蚁产卵的成本是存在的。去年是工人警务演变的最终因素。在这个物种中，工人治安更频繁地发生在小群体中。因此，必须存在一种机制，将群体大小的信息反映在个体行为中，但所谓的“群体大小识别”机制在社会性昆虫中很大程度上是未知的。众所周知，该物种的蚁后（交配工蚁）会定期在蚁群中巡逻，并主动告知工蚁她的存在。每次巡逻的平均时间不到两分钟。这个时间随着菌落大小而增加。蜂王行为的这种灵活性使得有关蜂王存在的信息能够在短时间内传达给所有工蜂，即使是在大型蜂群中也是如此。详细的实验表明，蜂王对蜂群大小的正确反应是由于以下反馈机制。随着蜂群的成长，一些工蜂会长时间失去与蜂王的联系，并开始发育卵巢。如果蚁后在巡逻时遇到卵巢发育的工蜂，就会延长巡逻时间。如果没有遇到，就缩短巡逻时间。这里还表明，卵巢的发育信息是可以用己烷提取的体表物质（可能是碳氢化合物）。该研究在国际上首次阐明了菌落大小识别的具体机制。工蚁很可能也通过与蚁后接触的频率来了解蚁群的大小。在小群体中更频繁地观察到工蜂产卵的相互监管的原因是群体适应性地将繁殖活动从营养繁殖（工蜂生产）切换到繁殖（雄性生产）的机制。关于生殖偏差，我们进行了偏差指数的理论研究。我们澄清了 Morishita 的眼睛 Delta 和 Kokko & Lindstrom 的 lambda 是不依赖于繁殖成功平均值的理想指数，并首次讨论了每个指数估计的群体参数。这项研究已被《美国博物学家》接受发表。