Efectes de la invasió de la formiga argentina, Linepithema humile (Mayr), sobre el procés de dispersió de llavors de plantes mediterrànies

La formiga invasora Linepithema humile (Mayr), també coneguda com la formiga argentina, és una espècie present a la península Ibèrica. En aquesta tesi s'ha estudiat com afecta la presència d'aquesta espècie plaga a la comunitat de formigues autòctones y al procés de dispersió de llavors de plantes mediterrànies. L'estudi es va dur a terme en una àrea de sureda i brolla d'estepes i bruc boal situada al nord-est peninsular, prop de la línia de costa mediterrània. Un dels primers y més notables efectes de la invasió a les nostres àrees d'estudi és la dramàtica alteració de la comunitat de formigues, en forma de una reducció de la riquesa específica i de la homogeneïtat d'abundàncies. A més, a les zones envaïdes no hi queda cap espècie de formiga autòctona dispersant de llavors. A causa de la gran abundància d'obreres de la formiga argentina a les zones envaïdes, i del seu elevat ritme d'activitat, aquesta espècie efectua un intens rastreig del sòl, la qual cosa li permet localitzar els recursos en un temps menor que les formigues autòctones de les zones no envaïdes. No obstant, la obertura mandibular de la comunitat de formigues esdevé molt disminuïda a les zones envaïdes a causa de la desaparició de les espècies autòctones, la majoria d'elles de mida més grossa que la formiga argentina, la qual cosa podria limitar la capacitat de manipulació de l'entorn que té la comunitat de formigues a les zones envaïdes, i podria explicar la falta de reemplaçament d'alguns dels rols que duien a terme les espècies de formigues autòctones abans de la invasió. La formiga argentina es mostra atreta per les llavors de les nou espècies vegetals estudiades (dues euforbiàcies: Euphorbia biumbellata i E. characias; dues compostes: Cirsium vulgare i Galactites tomentosa; i cinc papilionàcies: Genista linifolia, G. monspessulana, G. triflora, Sarothamnus arboreus i Ulex parviflorus), arribant a transportar i fins i tot introduir al niu algunes llavors, però amb probabilitats inferiors a les realitzades per les formigues autòctones de les zones no envaïdes. No obstant, el seu comportament davant les nou espècies de llavors és variable, de manera que sembla que el seu efecte sobre la dispersió de llavors podria ser diferent per a cada espècie vegetal. L'alteració del procés de dispersió no sembla alterar l'èxit reproductiu d'una espècie concreta, Euphorbia characias, a les zones envaïdes; ni el seu reclutament, ni la distribució espacial, ni la supervivència de les plàntules són significativament diferents a les zones envaïdes que a les no envaïdes. La desaparició de les espècies de formigues granívores de les zones envaïdes pot afectar la dinàmica de les llavors de plantes no mirmecòcores. Així, les llavors de tres papilionàcies (Calicotome spinosa, Psoralea bituminosa i Spartium junceum) resulten amb un menor nivell de transports (i probablement menor depredació) a les zones envaïdes per la formiga argentina.

Estudi d'aspectes biològics de la formiga argentina (Linepithema humile, Mayr) encarat al control de la plaga en ecosistemes naturals

La present tesi intenta obtenir noves dades referents a la biologia i ecologia de la formiga argentina que poden arribar a ser cabdals per al disseny o millora de noves metodologies de control de l'expansió de la plaga en ecosistemes naturals. Així doncs, l'estudi de l'activitat de cerca d'aliment i del seu espectre dietari en ecosistemes naturals, juntament amb el de les fluctuacions estacionals de la densitat de reines en nius naturals, obre les portes a la millora de mètodes de control de la plaga mitjançant esquers tòxics d'efecte retardat i a l'aplicació de noves metodologies de control sense l'ús d'agents químics basats en l'eliminació massiva de reines. La tesi també aporta noves dades sobre la fisiologia reproductiva de l'espècie en relació a la temperatura, la qual cosa permet la integració de l'aspecte fisiològic en models de predicció del rang potencial d'establiment de la plaga en ecosistemes naturals, aspecte fins ara pràcticament oblidat en aquest tipus de models predictius.

Description of the immatures of Linepithema humile Mayr (Hymenoptera: Formicidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Morphological Organization of the Dorsal Protuberance of Linepithema humile (Mayr, 1868) Ant's Larvae (Hymenoptera, Formicidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Selección del alimento en la hormiga argentina, Linepithema humile (Mayr, 1868) Hymenoptera, Formicidae)

Asignatura: Etología de los recursos pesqueros (Licenciatura Ciencias del Mar)

Occurrence of Three Haplotypes of Linepithema micans (Forel) (Hymenoptera: Formicidae) in Southern Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da distribuição dos subtipos de Linepithema micans (Formicidae: Dolichoderinae) na região sul do Brasil através da ferramenta molecular barcode

Formigas do gênero Linepithema se encontram distribuídas amplamente por todo o globo, algumas delas, como Linepithema humile são muito conhecidas por sua ação invasora, comprometendo fauna e flora dos ambientes que invadem. Devido a notoriedade dessa espécie, há uma tendência em identificar erroneamente como L. humile as espécies próximas. Assim ocorreu com outras espécies da região Sul do Brasil com características próximas a ela. L. micans é a principal espécie que se associa com a pérola-da-terra Eurhizococcus brasiliensis (Hemíptera: Margarodidae), importante praga na vinicultura gaúcha. Análises preliminares revelaram a existência de três subtipos de L. micans. No presente estudo foram analisadas diferentes populações de L. micans das vinícolas do Estado do Rio Grande do Sul com a utilização de dois genes mitocondriais, utilizados para DNA Barcode de animais, com o propósito de estabelecer a distribuição dos diferentes mitótipos de L. micans. O resultado obtido revelou a existência de 14 haplótipos, sendo 12 novos e a análise da rede de haplótipos sugere a existência de dois possíveis grupos ancestrais

Formigas (Hymenoptera: Formicidae) como vetores de bactérias em dois hospitais do município de Divinópolis, Estado de Minas Gerais

A presença de formigas (Hymenoptera: Formicidae) em ambientes hospitalares pode constituir um problema de saúde pública, especialmente por serem vetores mecânicos de organismos patogênicos. O trabalho teve como objetivo realizar o levantamento de formigas e analisar a presença de bactérias a elas associadas em dois hospitais regionais de médio porte da cidade de Divinópolis, MG. As coletas foram realizadas mensalmente, durante um período de seis meses. Foram coletadas formigas Pheidole sp1 e sp2, Linepithema humile, Wasmannia auropunctata, Camponotus sp1 e sp2, Odontomachus sp, Solenopsis sp, Acromyrmex sp e Tapinoma melenocephalum. Observou-se que estas transportavam mecanicamente Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus, Streptococcus, Staphylococcus patogênico e não patogênico e Escherichia coli. Tais resultados evidenciam a propensão à ocorrência de infecções hospitalares nesses locais pela transmissão mecânica de agentes patogênicos por formigas.

Comunidades de formigas (Hymenoptera, Formicidae) em fragmentos de Mata Atlântica situados em áreas urbanizadas

As comunidades de formigas que vivem em fragmentos de Mata Atlântica rodeados por um ecossistema urbano bem desenvolvido, foram investigadas. Avaliou-se a riqueza, a freqüência de ocorrência das espécies bem como a similaridade entre três áreas da cidade de São Paulo: Parque da Previdência (PP), Reserva Florestal "Armando Salles de Oliveira" (CUASO) e Horto Oswaldo Cruz (HOC). Foram colocadas armadilhas do tipo "pitfall" em locais onde não ocorre visitação pública, durante uma semana, nos meses de março, junho, setembro e dezembro de 2001. Em todos os fragmentos foram coletadas 79 espécies de formigas, pertencentes a nove subfamílias e 32 gêneros. A subfamília Myrmicinae e os gêneros Pheidole e Hypoponera foram os mais ricos. No PP foram registradas 62 espécies, na CUASO 46 e no HOC 43, sendo que PP e CUASO são mais similares entre si. Tal similaridade possivelmente esteja relacionada ao tamanho de ambas as áreas e, também, a uma semelhança nos sítios de nidificação e de alimentação. No geral, a fauna de formigas é generalista, com a presença de alguns gêneros especialistas, como Discothyrea, Acanthognathus, Gnamptogenys, Oxyepoecus e Pyramica; ou de gêneros cujos hábitos alimentares ainda são desconhecidos (Heteroponera e Myrmelachista). A presença de espécies caracteristicamente de áreas domiciliares também foi constatada: Pheidole megacephala Fabricius, 1793, Linepithema humile Mayr, 1868, Wasmannia auropunctata Roger, 1863, Paratrechina fulva Mayr, 1862, P. longicornis Latreille, 1802 e Tapinoma melanocephalum Fabricius, 1793.

Les claus de l'èxit d'una invasió

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. El treball pretén analitzar les causes que motiven el fenomen d’invasió de formigues l’espècie Linepithema humile d’algunes zones de l’illa de Menorca. Així, es planteja la pregunta sobre si l’espècie invasora és més competitiva que l’espècie autòctona Aphaenogaster senilis, i si és així en quines circumstàncies, o si, per contra, simplement la invasió és conseqüència d’un canvi de medi que ha afavorit l’espècie invasora. En una primera part és contextualitza la matèria basantse en una recerca bibliogràfica. En la part pràctica s’han seleccionat àmbits concrets del comportament de les formigues i, mitjançant observacions fetes en cada una de les dues espècies, se n’han comparat els resultats. Així, trobem el camp del reclutament on, mitjançant un esquer, s’observa la manera que cada espècie se’l menja o se l’emporta cap al niu, cosa que mostra la forma d’aprofitar els recursos de les formigues. A més, també hi ha observacions sobre l’activitat tant diària com nocturna d’ambdues espècies, la seva distribució geogràfica i la dieta. En definitiva, l’èxit de l’espècie invasora està íntimament lligat a l’alteració humana dels ecosistemes. Malgrat això, hi ha diferències evidents entre les dues espècies, ja que, malgrat la clara frontera que separa zones ocupades per l’espècie invasora i zones ocupades per l’autòctona, les característiques de totes dues espècies han jugat un paper fonamental a l’hora de confinar l’espècie autòctona a un medi concret i fer-la desaparèixer d’ambients alterats per l’home on la Linepithema humile es mostra clarament com una competidora més eficient.

The worldwide expansion of the Argentine ant

Aim The aim of this study was to determine the number of successful establishments of the invasive Argentine ant outside native range and to see whether introduced supercolonies have resulted from single or multiple introductions. We also compared the genetic diversity of native versus introduced supercolonies to assess the size of the propagules (i.e. the number of founding individuals) at the origin of the introduced supercolonies. Location Global. Methods We used mitochondrial DNA (mtDNA) markers and microsatellite loci to study 39 supercolonies of the Argentine ant Linepithema humile covering both the native (n = 25) and introduced range (n = 14). Results Data from three mitochondrial genes and 13 nuclear microsatellites suggest that the introduced supercolonies studied originated from at least seven founding events out of the native area in Argentina (primary introductions). The distribution of mtDNA haplotypes also suggests that supercolonies in the introduced range each derive from a single source supercolony and that one of these source supercolonies has been particularly successful, being the basis of many introduced populations spread across the world. Comparison of the genetic diversity of supercolonies based on the five most diverse loci also revealed that native and introduced supercolonies have greatly overlapping ranges of diversity, although the genetic diversity is on average less in introduced than in native supercolonies. Main conclusions Both primary introductions (from the native range) and secondary introductions (from sites with established invasive supercolonies) were important in the global expansion of the Argentine ant. In combination with the similar social organization of colonies in the native and introduced range, this indicates that invasiveness did not evolve recently as a unique and historically contingent event (e.g. reduction of genetic diversity) in this species. Rather, native L. humile supercolonies have characteristics that make them pre-adapted to invade new - and in particular disturbed - habitats when given the opportunity. These results have important implications with regard to possible strategies to be used to control invasive ants.

Vitellogenin Underwent Subfunctionalization to Acquire Caste and Behavioral Specific Expression in the Harvester Ant Pogonomyrmex barbatus.

The reproductive ground plan hypothesis (RGPH) proposes that the physiological pathways regulating reproduction were co-opted to regulate worker division of labor. Support for this hypothesis in honeybees is provided by studies demonstrating that the reproductive potential of workers, assessed by the levels of vitellogenin (Vg), is linked to task performance. Interestingly, contrary to honeybees that have a single Vg ortholog and potentially fertile nurses, the genome of the harvester ant Pogonomyrmex barbatus harbors two Vg genes (Pb_Vg1 and Pb_Vg2) and nurses produce infertile trophic eggs. P. barbatus, thus, provides a unique model to investigate whether Vg duplication in ants was followed by subfunctionalization to acquire reproductive and non-reproductive functions and whether Vg reproductive function was co-opted to regulate behavior in sterile workers. To investigate these questions, we compared the expression patterns of P. barbatus Vg genes and analyzed the phylogenetic relationships and molecular evolution of Vg genes in ants. qRT-PCRs revealed that Pb_Vg1 is more highly expressed in queens compared to workers and in nurses compared to foragers. By contrast, the level of expression of Pb_Vg2 was higher in foragers than in nurses and queens. Phylogenetic analyses show that a first duplication of the ancestral Vg gene occurred after the divergence between the poneroid and formicoid clades and subsequent duplications occurred in the lineages leading to Solenopsis invicta, Linepithema humile and Acromyrmex echinatior. The initial duplication resulted in two Vg gene subfamilies preferentially expressed in queens and nurses (subfamily A) or in foraging workers (subfamily B). Finally, molecular evolution analyses show that the subfamily A experienced positive selection, while the subfamily B showed overall relaxation of purifying selection. Our results suggest that in P. barbatus the Vg gene underwent subfunctionalization after duplication to acquire caste- and behavior- specific expression associated with reproductive and non-reproductive functions, supporting the validity of the RGPH in ants.

Dynamics and genetic structure of Argentine ant supercolonies in their native range.

Some introduced ant populations have an extraordinary social organization, called unicoloniality, whereby individuals mix freely within large supercolonies. We investigated whether this mode of social organization also exists in native populations of the Argentine ant Linepithema humile. Behavioral analyses revealed the presence of 11 supercolonies (width 1 to 515 m) over a 3-km transect. As in the introduced range, there was always strong aggression between but never within supercolonies. The genetic data were in perfect agreement with the behavioral tests, all nests being assigned to identical supercolonies with the different methods. There was strong genetic differentiation between supercolonies but no genetic differentiation among nests within supercolonies. We never found more than a single mitochondrial haplotype per supercolony, further supporting the view that supercolonies are closed breeding units. Genetic and chemical distances between supercolonies were positively correlated, but there were no other significant associations between geographic, genetic, chemical, and behavioral distances. A comparison of supercolonies sampled in 1999 and 2005 revealed a very high turnover, with about one-third of the supercolonies being replaced yearly. This dynamic is likely to involve strong competition between supercolonies and thus act as a potent selective force maintaining unicoloniality over evolutionary time.