Comparative analysis of experimental testing procedures for the elicitation of rescue actions in ants

Rescue behavior is observed when 1 individual provides help to another individual in danger. Most reports of rescue behavior concern ants (Formicidae), in which workers rescue each other from various types of entrapment. Many of these entrapment situations can be simulated in the laboratory using an entrapment bioassay, in which ants confront a single endangered nest mate entrapped on a sandy arena by means of an artificial snare. Here, we compared numerous characteristics of rescue actions (contact between individuals, digging around the entrapped individual, pulling at its body parts, transport of the sand covering it, and biting the snare entrapping it) in Formica cinerea ants. We performed entrapment tests in the field and in the laboratory, with the latter under varying conditions in terms of the number of ants potentially engaged in rescue actions and the arena substrate (marked or unmarked by ants’ pheromones). Rescue actions were more probable and pronounced in the field than in the laboratory, regardless of the type of test. Moreover, different test types in the laboratory yielded inconsistent results and showed noteworthy variability depending on the tested characteristic of rescue. Our results illustrate the specifics of ant rescue actions elicited in the natural setting, which is especially important considering the scarcity of field data. Furthermore, our results underline the challenges related to the comparison of results from different types of entrapment tests reported in the available literature. Additionally, our study shows how animal behavior differs in differing experimental setups used to answer the same questions

Oczekiwana długość życia jako główny wyznacznik zachowania prospołecznego u mrówek (Hymenoptera: Formicidae)

Badanie dotyczyło słabo rozumianego zagadnienia w dziedzinie ekologii behawioralnej, a mianowicie czynników odpowiedzialnych za występowanie zachowania ratunkowego, typu zachowania prospołecznego, w którym jeden osobnik naraża się na niebezpieczeństwo, aby pomóc innemu osobnikowi. Mrówki, najczęściej badane w niniejszym kontekście, zostały wybrane jako model badawczy. Testowano hipotezę, że istnieją znaczne różnice w oczekiwanej długości życia między różnymi gatunkami mrówek oraz że ekspresja kontaktu, będąca warunkiem koniecznym do wystąpienia zachowania ratunkowego, jest mniejsza u gatunków mrówek charakteryzujących się stosunkowo niższą oczekiwaną długością życia. W badaniu wykorzystano dwanaście kolonii mrówek, z których każda należała do innego morfogatunku. Stwierdzono różnice w oczekiwanej długości życia pomiędzy koloniami. Różnice te korelowały istotnie i pozytywnie ze skłonnością do kontaktu. Innymi słowy, stwierdzono, że kolonie charakteryzujące się wyższą oczekiwaną długością życia, charakteryzują się również większą skłonnością do kontaktu. Omówiono znaczenie wyników w kontekście problemu ratowania i czynników za niego odpowiedzialnych.The study concerned a poorly understood issue in the field of behavioural ecology, namely the factors responsible for the expression of rescue behaviour, a type of pro-social behaviour in which one individual puts itself at risk in order to help another individual. Ants, most often studied in this context, have been chosen as the study models. The hypothesis was tested that there are significant differences in the life expectancy between distinct ant species and that the expression of contact, a pre-requisite of rescue behaviour, is less frequent in ant species characterized by a relatively lower than higher life expectancy. Twelve colonies of ants were used in the study, each belonging to separate morphospecies. Differences in the life expectancy have been found between colonies. These differences correlated significantly and positively with proneness towards contact. In other words, colonies characterized by higher life expectancies were found to be also characterized by higher proneness towards contact. The significance of these results for the problem of rescue occurrence and the factors responsible for it is discussed

Procedury eksperymentalne do odtwarzania zachowań ratunkowych u mrówek (Hymenoptera: Formicidae)

Niniejsza praca ma na celu zbadanie różnic pomiędzy procedurami eksperymentalnymi do badania zachowań ratunkowych u mrówek (Formicidae). Ratunek to rodzaj wysoce altruistycznego zachowania, w którym jeden osobnik narażony na niebezpieczeństwo otrzymuje pomoc od innego znajdującego się w pobliżu osobnika. Ekolodzy behawioralni opracowali kilka metod badania zjawiska ratunku u mrówek, wykorzystując tzw. „test pułapki”. Testy te różnią się warunkami, w których badania są przeprowadzane (w terenie lub laboratorium), liczbą potencjalnie ratujących osobników oraz rodzajem podłoża użytego w teście (oznaczonego lub nieoznaczonego feromonami mrówek). Nie jest jednak jasne, jak dobrze te testy odpowiadają sobie nawzajem. W tym badaniu porównano procedury testowania zachowań ratunkowych opisane w dostępnej literaturze. Jako model badawczy wybrano mrówki Formica cinerea, gatunek często wykorzystywany w badaniach zachowań ratunkowych. Przeprowadzone analizy wykazały istotne różnice pomiędzy różnymi procedurami eksperymentalnymi. Stwierdzono, że mrówki badane za pomocą testu pułapki w terenie wykazywały większą skłonność do ratowania niż mrówki z tych samych kolonii w innych układach doświadczalnych. Ujawnia to trudności w odtwarzaniu zachowań ratowniczych u mrówek w warunkach laboratoryjnych. Ponadto różne testy laboratoryjne różniły się między sobą w zależności od badanego komponentu ratunku. Wyniki te podkreślają rolę kontekstu behawioralnego w badaniu akcji ratowniczych u mrówek i bardziej ogólnie w zachowaniu zwierząt.The present thesis aims to investigate the differences between laboratory arrangements for the study of rescue behavior in ants (Formicidae). Rescue is a type of highly altruistic behavior in which one individual in danger receives help from another nearby individual. Behavioral ecologists developed several methods to study rescue in ants, using the so-called „entrapment test”. These tests differ in study conditions (field or laboratory), the number of potentially rescuing individuals, and the type of substrate used in the test (marked or unmarked by ants’ chemical cues). However, it is unclear how well these tests correspond to one another. Here, this study compared rescue behavior testing procedures reported in the available literature. A species often utilized in research on rescue behavior, Formica cinerea ants, has been chosen as the study model. The analyses revealed significant differences between various experimental procedures. It was found that ants tested with the use of field entrapment test yielded higher proneness towards rescue than ants from the same colonies in other experimental setups. This illuminates difficulties in the reproduction of rescue behavior in ants under laboratory conditions. Moreover, various laboratory arrangements differed depending on the tested component of rescue. These results highlight the role of behavioral context in the study of rescue actions in ants and, more generally, in animal behavior

Body size differences between foraging and intranidal workers of the monomorphic ant Lasius niger

The association between the division of labour and worker body size of ants is typical for species that maintain physical castes. Some studies showed that this phenomenon can be also observed in the absence of distinct morphological subcastes among workers. However, the general and consistent patterns in the size-based division of labour in monomorphic ants are largely unidentified. In this study, we performed a field experiment to investigate the link between worker body size and the division of labour of the ant Lasius niger (Linnaeus, 1758), which displays limited worker size variation. We demonstrated that the body size of workers exploring tuna baits is slightly but significantly smaller than the size of workers located in the upper parts of the nest. Comparing the present results with existing studies, large workers do not seem to be dedicated to work outside the nest. We suggest that monomorphic workers of certain body sizes are flexible in the choice of task they perform, and food type may be the important determinant of this choice