Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

Verzameling en langdurig onderhoud van bladsnijdende mieren (Atta) in laboratoriumomstandigheden

Published: August 30, 2022 doi: 10.3791/64154
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Institute of Biosciences, Department of General and Applied Biology, Laboratory of Leaf-cutting Ants, São Paulo State University, 2Institute of Psychology, Laboratory Walter Hugo Cunha, São Paulo University

Summary

Hier wordt een protocol beschreven om met succes gezonde Atta (Hymenoptera: Formicidae) mierenkolonies te verzamelen en te onderhouden in laboratoriumomstandigheden. Bovendien worden verschillende nesttypen en configuraties gedetailleerd samen met mogelijke experimentele procedures.

Abstract

Mieren zijn een van de meest biodiverse groepen dieren op de planeet en bewonen verschillende omgevingen. Het onderhoud van mierenkolonies in gecontroleerde omgevingen maakt een verrijkt begrip van hun biologie mogelijk dat kan bijdragen aan toegepast onderzoek. Deze praktijk wordt meestal gebruikt in populatiecontrolestudies van soorten die economisch verlies veroorzaken, zoals Atta-mieren . Om hun mutualistische schimmel te cultiveren, verzamelen deze bladsnijmieren bladeren en worden hiervoor beschouwd als landbouwplagen die wijd verspreid zijn over het Amerikaanse continent. Ze zijn zeer sociaal georganiseerd en bewonen uitgewerkte ondergrondse nesten die bestaan uit een verscheidenheid aan kamers. Hun onderhoud in een gecontroleerde omgeving hangt af van een dagelijkse routine van verschillende procedures en frequente zorg die hier worden beschreven. Het begint met het verzamelen van koninginnen tijdens het voortplantingsseizoen (d.w.z. huwelijksvlucht), die vervolgens individueel worden overgebracht naar plastic containers. Vanwege het hoge sterftecijfer van koninginnen, kan een tweede verzameling ongeveer 6 maanden na de huwelijksvlucht worden uitgevoerd, wanneer beginnende nesten met ontwikkeld schimmelwaad worden uitgegraven, met de hand geplukt en in plastic containers worden geplaatst. In het laboratorium worden dagelijks bladeren verstrekt aan gevestigde kolonies en wordt door mieren geproduceerd afval wekelijks verwijderd, samen met het resterende droge plantmateriaal. Naarmate de schimmeltuin blijft groeien, worden kolonies overgebracht naar verschillende soorten containers volgens het experimentele doel. Bladsnijdende mierenkolonies worden in onderling verbonden containers geplaatst, die het organisatiesysteem vertegenwoordigen met functionele kamers gebouwd door die insecten in de natuur. Deze opstelling is ideaal om factoren zoals afvalhoeveelheid, schimmeltuingezondheid en het gedrag van werknemers en koninginnen te controleren. Gefaciliteerde gegevensverzameling en meer gedetailleerde observaties worden beschouwd als het grootste voordeel van het houden van mierenkolonies in gecontroleerde omstandigheden.

Introduction

Mieren vormen een diverse groep individuen die invloed uitoefenen op de meeste terrestrische omgevingen1. Ze fungeren als efficiënte verspreiders 2,3,4, roofdieren5 en ecosysteemingenieurs 6,7,8,9,10, wat hun belang en ecologisch succes op natuurlijke ecosystemen benadrukt. Alle mierensoorten zijn geclassificeerd als eusociale insecten; hun sociale organisatie varieert echter sterk tussen verschillende soortengroepen, d.w.z. arbeidsverdelingssystemen, functionele groepen, communicatie tussen individuen, voederorganisatie, koloniestichting en reproductieproces11. Als een zeer gediversifieerde groep nemen ze hun toevlucht tot verschillende voedselbronnen en gespecialiseerd voedingsgedrag. In feite was landbouw niet alleen een enorme stap voor de menselijke beschaving, maar ook voor mierensoorten. Ongeveer 55 tot 65 Ma geleden12, attine mieren begonnen schimmels te kweken en op te nemen in een bijna exclusief dieet. Ze werden zo gespecialiseerd dat ze strikte, afhankelijke en verplichte interacties ontwikkelden die geclassificeerd werden als symbiose, waarbij het ene individu niet overleeft zonder het andere.

Lagere schimmelgroeiende mieren verzamelen en verwerken dood organisch materiaal, zoals fragmenten van rottend blad, om hun mutualistische schimmel te laten groeien; terwijl hogere schimmelgroeiende mieren vers plantmateriaal oogsten, waardoor een van de meest succesvolle symbiotische natuurlijke systemen wordt samengesteld13. Deze zeer gespecialiseerde landbouwtechniek stelde hen in staat om een nieuwe niche te veroveren. De hogere attinemieren vormen de bladsnijdende mieren, een monofyletische groep die tussen 19 Ma (15-24 Ma) en 18 Ma (14-22 Ma)14,15,16 opwekt, bestaande uit vier geldige geslachten: Atta Fabricius, Acromyrmex Mayr, Amoimyrmex Cristiano en Pseudoatta Gallardo. Het bladsnijderlandbouwsysteem dat door de bladsnijmieren wordt uitgevoerd, is voortgekomen uit afgeleide landbouwsystemen17. De meeste van deze soorten exploiteren uitsluitend de mutualistische schimmelsoort Leucoagaricus gongylophorus Singer18 (ook wel Leucocoprinus gongylophorus Heim19 genoemd), wat een significante evolutionaire overgang markeert11. De schimmelcultivars worden verticaal overgedragen, van originele nesten tot nakomelingen, wat suggereert dat ze klonaal zijn vermeerderd20.

Opmerkelijk is dat Atta-samenlevingen een complexe organisatiestructuur ontwikkelden die van enorm belang is voor hun omgeving en van groot belang is voor myrmecologen. Hun populatie kan bestaan uit miljoenen individuen, de meesten van hen steriele vrouwelijke werknemers die een geaccentueerd polymorfisme vertonen, d.w.z. verschillende grootte en anatomische morfologie. De populatie onderscheidt zich door kasten op basis van leeftijd, fysiologische toestand, morfologisch type, gedrag en gespecialiseerde activiteiten in de kolonie21. Werknemers kunnen worden gediscrimineerd in tuinders en verpleegkundigen, generalisten binnen het nest, foerageurs en graafmachines, en verdedigers of soldaten21. Deze organisatie maakt het mogelijk om taken in samenwerking uit te voeren en een zelforganiserend systeem dat zeer gestructureerd collectief gedrag kan produceren, waardoor ze efficiënt kunnen reageren op omgevingsverstoringen22.

De rol van populatievernieuwing wordt gespeeld door een enkele koningin (d.w.z. monogynisch), zolang ze leeft, die de permanente reproductieve kaste vormt22. Van Atta-koninginnen is bekend dat ze meer dan 20 jaar leven en eieren leggen gedurende hun hele levensduur23. Omdat de koningin onvervangbaar is, is haar uithoudingsvermogen cruciaal voor het voortbestaan van de kolonie 13,20,23,24. Toch zijn duizenden gevleugelde reproductieve vrouwtjes en mannetjes tijdens broedseizoenen in het nest te vinden, maar geen enkele blijft in het oorspronkelijke nest en vormt een tijdelijke kaste22. In Atta sexdens kolonies worden bijna 3.000 reproductieve vrouwtjes en 14.000 reproductieve mannetjes geproduceerd25. Het treedt op wanneer een kolonie geslachtsrijp is, ongeveer 38 maanden na de implementatie ervan, en wordt sindsdien jaarlijks herhaald totdat het23,25 is uitgedoofd. Nieuwe Atta-kolonies worden gevestigd door haplometrosis, waarbij één koningin een nieuw nest begint.

Wanneer de omgevingsomstandigheden gunstig zijn, verlaten de reproduceerders het ondergrondse nest om de huwelijksvlucht te beginnen. De periode van het voorkomen verschilt per regio, variërend over het hele jaar over het hele Braziliaanse grondgebied, afhankelijk van de soort. De gebeurtenis lijkt echter te worden voorafgegaan door regenval en vochtigheidshoogte26, die kan worden gerelateerd aan het faciliteren van uitgraving als gevolg van bodemvocht22. Vaak worden 1-5 weken voor de huwelijksvlucht nestingangen en kanalen verbreed om de reproductieve individuen te vergemakkelijken om te vertrekken. Voordat ze hun moederkolonies verlaten, verzamelen en bewaren de gevleugelde vrouwtjes in een infrabuccale holte een deel van de mutualistische schimmel20,27. Meerdere copulaties worden halverwege de vlucht uitgevoerd en er wordt berekend dat één koningin kan worden geïnsemineerd door drie tot acht mannetjes (d.w.z. polyandrie) in sommige soorten28, waardoor genetische variabiliteit wordt gegarandeerd29. Daarna gaan de koninginnen naar de grond en geven ze de voorkeur aan locaties met geen of weinig vegetatie25, waar ze hun vleugels verwijderen en hun eerste nestkamer uitgraven. Dit is de enige periode waarin koninginnen buiten het nest te zien zijn. Hoewel individuen van de tijdelijke kaste werden gezien in kunstmatige nesten, is het onbekend of een succesvolle copulatie (d.w.z. huwelijksvlucht) werd uitgevoerd in laboratoriumomstandigheden24.

De eerste nestbouw komt overeen met de meest cruciale periode van de kolonie, die kan duren van 6 h tot 8 h 23,25. Op dit moment kloostert de koningin zichzelf in de eerste kamer en binnen enkele dagen begint de ovipositie. De eerste eieren worden gevoerd aan de mycelial die de koningin oprispt, wat het begin van de schimmeltuin van de kolonie markeert. De eerste larven verschijnen in ongeveer 25 dagen22, en bijna aan het einde van de eerste maand bestaat de kolonie uit een mat van woekerende schimmel, waar onvolwassenen (eieren, larven en poppen) zijn genest, en de koningin, die haar eerste nakomelingen in isolatie grootbrengt23. Eieren zijn ook de voedselbron van de eerste larven en worden sterk geconsumeerd door de koningin13. Bovendien onderhoudt de koningin zichzelf met vetlichaamreserves en kataboliserende vleugelspieren die niet langer van nut zijn13. De initiële schimmelcultuur wordt niet geconsumeerd omdat de overleving van de kolonie afhankelijk is van de ontwikkeling ervan, en tijdens deze periode bevrucht de koningin het met fecale vloeistof13. Dagen nadat ze tevoorschijn zijn gekomen, openen de eerste werksters de nestingang en beginnen ze met een foerageeractiviteit in de directe omgeving van het nest13. Ze bevatten het verzamelde materiaal als substraat van de schimmeltuin, die nu dient als voedsel voor de arbeiders13,22. Voordat het aan de schimmelcultuur wordt toegevoegd, wordt het plantmateriaal dat door de werknemers wordt meegevoerd in kleine stukjes gesneden en bevochtigd met fecale vloeistof13. De mieren manipuleren schimmel inoculum om de groei te verhogen en te beheersen, wat zal dienen voor het verdelen van grote grond uitgegraven kamers, gespecialiseerd in het conditioneren van de tuin 13,22,25.

Ongeveer 6 maanden na de huwelijksvlucht bevatten de nesten van A. sexdens een schimmelkamer en een paar kanalen. De grote specialisatie in de bouw van bladsnijdende mierennesten werkt als een verdedigingsmechanisme tegen natuurlijke vijanden en ongunstige omgevingsfactoren22. Van bladsnijmieren is bekend dat ze de schimmeltuin fragmenteren en transponeren naar kamers met een hoge luchtvochtigheid wanneer kamers beginnen uit te drogen13. Dus, ondanks het feit dat het uitgraven van het nest een aanzienlijke energiekost heeft, wordt de geïnvesteerde energie omgekeerd in voordelen voor de kolonie zelf22. Op een paar uitzonderingen na maken Atta-soorten ook gespecialiseerde kamers voor het afval van de kolonie, meestal gemaakt van uitgeput schimmelsubstraat en lichamen van dode mieren, isoleren het van de rest van het nest en stellen een belangrijke sociale immuniteitsstrategie vast30. Bovendien manipuleert een afzonderlijke groep werknemers het afval rechtstreeks, om besmetting van andere personen te voorkomen. Arbeiders foerageren voortdurend om de schimmel te voeden, wat de belangrijkste voedingsbron van de kolonie is. Ze kunnen zich echter ook voeden met plantensap tijdens het snijden van fragmenten. Plantmateriaal wordt zorgvuldig geselecteerd voor het onderhoud van de schimmeltuin en beïnvloed door vele factoren zoals bladeigenschappen en eigenschappen van het ecosysteem13.

De foerageerstrategie van bladsnijmieren om vers materiaal te verkrijgen is zeer complex en in combinatie met de hoge oogstvraag van gevestigde kolonies resulteert dit in aanzienlijk economisch verlies voor landbouwproducenten en brengt het bosherstelgebieden in gevaar22,31. Daarom kunnen deze mieren worden gecategoriseerd als ongedierte in de meeste gebieden waar ze kunnen worden aangetroffen, variërend van het zuiden van de Verenigde Staten tot het noordoosten van Argentinië 11,13,22,32. Het uitdoven van problematische kolonies is een uitdaging vanwege de reeks aanpassingen die inherent zijn aan de biologie van deze insecten (d.w.z. sociale organisatie, foerageren, schimmelteelt, hygiëne en complexe neststructuren)33. Vandaar dat de populatiebeheersingsstrategieën verschillen van die welke over het algemeen worden toegepast op andere insectenplagen en voornamelijk hun toevlucht nemen tot aantrekkelijke besmette aasaanbiedingen33,34. Omdat deze mieren echter schadelijke stoffen voor zowel de schimmel als de kolonie-individuen kunnen afwijzen en gecultiveerde velden kunnen compromitteren33, worden nieuwe natuurlijke verbindingen en alternatieven voor bestrijding voortdurend getest 33,35,36. Omdat experimentresultaten nauwelijks kunnen worden gevolgd op in het veld geteste kolonies, worden voorlopige essays uitgevoerd in een gecontroleerde omgeving.

Experimentele protocollen moeten dus worden aangepast aan groepen van belang, rekening houdend met de heterogene levensstijl van mieren, het ondersteunen van studies op soortniveau en het verantwoorden van kolonies als operationele eenheden, waarbij één mier een element is van een complex superorganisme11. De tot nu toe verzamelde rapporten over het geslacht Atta maakten het haalbaar om met succes kolonies in laboratoriumomstandigheden te verzamelen en te onderhouden en hun basisbehoeften en algemeen functioneren te erkennen. Op basis van hun natuurlijke processen zoals voortplanting, het stichten van kolonies en voedingsgedrag, is een routine van praktijken ontwikkeld die het mogelijk maakt om op lange termijn kolonies in verschillende soorten nesten te vestigen. Hier wordt een procedureel protocol beschreven om bladsnijdende mieren in het laboratorium te behouden en belicht mogelijk algemeen onderzoek met verschillende experimenteerdoeleinden en wetenschappelijke outreach.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Verzameling koninginnen

  1. Zoek in de literatuur voor de periode van het atta-voortplantingsseizoen in de regio van belang. Het voorkomen van het voortplantingsseizoen, de frequentie en de dag van huwelijksvluchten varieert afhankelijk van de regionale klimaatomstandigheden (tabel 1). Hoewel het over het algemeen in het voorjaar plaatsvindt, moet deze informatie worden verzameld voor de locatie waar de verzameling bedoeld is 37,38,39,40,41,42,43,44,45,46.
  2. Identificeer en markeer locaties met Atta-nesten die worden beschouwd als mogelijke gebieden voor het verzamelen van koninginnen en jonge kolonies. Tijdens huwelijksvluchten worden koninginnen verspreid over nestlocaties; daarom hebben gebieden met een groter aantal kolonies een grotere kans om koninginnenlandingsplaatsen te hebben waar ze nieuwe nestopgravingen initiëren.
  3. Controleer de gebieden die eerder zijn geselecteerd op tekenen van huwelijksvlucht tijdens het voortplantingsseizoen van Atta-mieren . Houd de omgevingsomstandigheden van huwelijksvliegdagen bij, zoals warm en regenweer.
  4. Identificeer bladsnijdende mierennesten in de eerder geselecteerde gebieden en zoek naar uiterlijke kenmerken die wijzen op het aanstaande vertrek van gevleugelde reproductieve mieren. Nestkenmerken zijn onder meer tunnelingangen verbreed (figuur 1), verhoogde stroom werknemers die agressiever gedrag vertonen ten opzichte van mogelijke roofdieren en gevleugelde reproductieve mieren die verschijnen bij tunnelingangen (figuur 1). Pas op voor dagen met een hoge luchtvochtigheid die regenval opvolgen, omdat ze over het algemeen voorafgaan aan huwelijksvluchten.
  5. Bereid plastic dekselcontainers voor met een onderste gipslaag om de koninginnen individueel vast te houden. Zorg ervoor dat het containervolume ongeveer 200 ml is en dat de gipslaag aan de onderkant ongeveer 1 cm hoog is en zeer absorberend is voor vochtigheidsregeling.
    OPMERKING: Volg de instructies van de fabrikant om de gipsbasis voor te bereiden.
  6. Bereid een omgeving voor met een constante temperatuur van 23 ± 1 °C en ongeveer 70% ± 10% van de relatieve vochtigheid. Kies een locatie zonder intense activiteiten en een hoge stroom van mensen om trillingen en verstoring te voorkomen. Gebruik reinigingsproducten van neutrale geur om interferentie in mierengedrag te voorkomen.
    OPMERKING: Schommelingen in gespecificeerde omgevingsomstandigheden kunnen watercondensatie of vochtverlies veroorzaken en de schimmeltuin in gevaar brengen.
  7. Verzamel na de huwelijksvlucht vleugelloze koninginnen die nestuitgraving hebben geïnitieerd en plaats ze zorgvuldig in de plastic containers die zijn voorbereid met een gipslaag, individueel. Vermijd het aanraken van de koninginnen met blote handen en gebruik latex handschoenen of een entomologisch pincet.
    OPMERKING: Vleugelverwijdering en bodemuitgravingsgedrag duiden op reproductieve vrouwtjes die al hebben gecopulteerd en daarom in staat zijn om een nieuwe kolonie te starten. Queens collectie wordt ook behandeld als de eerste collectie in dit werk.
  8. Verplaats de containers met de koninginnen naar de locatie met een gecontroleerde omgeving die eerder is geselecteerd. Voer het transport van koninginnen met de grootste voorzichtigheid uit, vermijd te veel verstoring en behoud een minimale temperatuurbestendigheid.
  9. Manipuleer of verplaats de koninginnen niet gedurende ongeveer 3 dagen na het verzamelen om stress te voorkomen.

Figure 1
Figuur 1. Nestingang verbreed met gevleugelde mierenvertragers en werksters. Verbrede tunnelingangen zijn een van de nestkenmerken die wijzen op atta-huwelijksvluchten .  Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Onderhoud van Queens

  1. Voeg in eerste instantie elke 2 dagen 2,5 ml water toe aan de gipslaag van de ontvanger met behulp van een naaldspuit.
    1. In plaats van de ontvanger te openen, prikt u de deksels van de container voorzichtig door met de naald om verstoring door manipulatie te voorkomen. Hetzelfde gat kan in deze periode worden gebruikt. Zorg ervoor dat het toegevoegde water de gipslaag niet doorweekt. Vermijd direct water geven aan de koningin, de eerste schimmelspons en eventuele onvolwassenen. Zolang de schimmeltuin een droog aspect vertoont met waterontbraak, irrigeert u de gipslaag.
  2. Controleer twee weken na de verzameling of de schimmel door de koninginnen is opgerispt. Als er geen schimmel is, breng dan ongeveer 2 g schimmel over die is verkregen uit een gevestigde kolonie. Voer deze stap ook uit als de schimmel zich niet ontwikkelt.
    OPMERKING: Voor schimmeloverdracht is het noodzakelijk om gezonde schimmel uit een gevestigde kolonie te verzamelen en alle mieren te verwijderen die erop kunnen zitten. Gebruik een eetlepel, een entomologisch pincet en latex handschoenen om de schimmel te manipuleren.
  3. Begin na het verschijnen van de eerste werksters regelmatig fragmenten van jonge en dunne bladeren aan te bieden, volgens de snijactiviteit van de kolonie. Zorg ervoor dat de aangeboden bladeren gezond zijn en dat de planten niet zijn behandeld met insecticiden of andere chemische stoffen. Zorg er in een vroeg stadium voor dat de bladfragmenten niet meer dan 4 cm zijn.
    OPMERKING: Als de eerste werknemers beginnen met het foerageren van bladeren, moet plantmateriaal worden aangeboden na hun verschijning. De aanbiedingsfrequentie hangt af van de behendigheid waarmee de werknemers het plantmateriaal op de schimmel opnemen, maar kan variëren tot 2-3 dagen per week. Havervlokken en cornflakes kunnen ook worden aangeboden, maar moeten worden afgewisseld met bladeren om schimmeldroogheid te voorkomen.
  4. Verwijder bij het aanbieden van nieuwe bladeren kolonieafval en droge bladfragmenten. Vermijd het gebruik van parfums, moisturizers, crèmes of een stof met een sterke geur bij het manipuleren van de koninginnen. Gebruik bovendien latex handschoenen tijdens alle processen.
  5. Volg de ontwikkeling van de kolonie en wanneer de schimmeltuin ten minste de helft van het containervolume bereikt, breng de kolonie over naar een kunstmatig permanent nest.
    OPMERKING: Aangezien de ontwikkelingssnelheid inherent is aan elke kolonie, is er geen geschatte tijd voor kolonieoverdracht. Meestal worden kolonies uit de eerste collectie overgebracht naar nesten met schimmeltuinkamer van maximaal 1L volume, vanwege de kleine schimmeltuin.

3. Verzameling van jonge kolonies

  1. Verkrijg plastic containers met een volume van ongeveer 500 ml.
  2. Identificeer ongeveer 6 maanden na de huwelijksvlucht indicatieve torenvormige heuvels met gegranuleerde bodemdeeltjes (figuur 1) van beginnende Atta-nesten (figuur 2) op de locaties waar eerder gemarkeerde bladsnijdende mieren voorkomen.
    OPMERKING: Zes maanden na de huwelijksvlucht worden de nesten van jonge kolonies geschat op maximaal 1 m diep in de grond. Een nieuwe collectie is in deze periode geïndiceerd om hogere kansen op succesvolle en blijvende kolonies in grote hoeveelheden te bereiken.
  3. Graaf met een tuinschoffel de nestingang uit totdat je de kamer met de jonge kolonie bereikt. Verzamel de koningin, schimmeltuin, onvolwassenen en jonge werksters en plaats ze in de plastic container. Voer het verzamelproces zo voorzichtig mogelijk uit.
    OPMERKING: Natuurlijk zal ook een grote hoeveelheid grond worden verzameld en moet deze geleidelijk worden verwijderd in toekomstige onderhoudsprocedures in het laboratorium.
  4. Verplaats de plastic dekselcontainers met de kolonies naar de aangewezen gecontroleerde omgeving. Voer het transport van jonge kolonies met uiterste voorzichtigheid uit, vermijd te veel verstoring en behoud van een minimale temperatuurbestendigheid. Manipuleer of verplaats de kolonies gedurende ongeveer 3 dagen om stress te voorkomen. Als de kamer een actieve routine heeft, kan een donkere doek over de kolonies worden gelegd.

Figure 2
Figuur 2. Torenvormige grondheuvel. De karakteristieke torenvormige heuvel duidt op de aanwezigheid van beginnende kolonies van Atta sexdens en Atta laevigata. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

4. Onderhoud van jonge kolonies

  1. Zorg 3 keer per week voor dunne jonge bladeren.
    1. Zorg ervoor dat de aangeboden bladeren gezond zijn en dat de planten niet zijn behandeld met insecticiden of andere chemische stoffen. Zorg er in dit stadium voor dat de bladfragmenten minstens 7 cm lang zijn.
      OPMERKING: Havervlokken en cornflakes kunnen ook worden aangeboden, maar moeten worden afgewisseld met bladeren om schimmeldroogheid te voorkomen.
    2. De aanbiedingsfrequentie is afhankelijk van de behendigheid waarmee de werknemers het plantmateriaal op de schimmel verwerken. Omdat de snijactiviteit intens is, verhoogt u het aanbod twee keer per dag drie keer per week of 5 dagen per week.
  2. Verwijder bij het aanbieden van nieuwe bladeren kolonieafval, inclusief bodemresten, met behulp van een lepel. Gebruik latex handschoenen tijdens alle processen. Vermijd bij het manipuleren van de jonge kolonies het gebruik van parfums, moisturizers, crèmes of elke stof met een sterke geur.
    OPMERKING: De werknemers zullen zelf de grond en het afval van de schimmel scheiden.
  3. Volg de ontwikkeling van de kolonie en wanneer de schimmeltuin ten minste de helft van het containervolume bereikt, breng de kolonie over naar een kunstmatig permanent nest.
    OPMERKING: Aangezien de ontwikkelingssnelheid inherent is aan elke kolonie, is er geen geschatte tijd voor kolonieoverdracht.

Figure 3
Figuur 3: Soorten kunstnesten om Atta sexdens en Atta laevigata kolonies te houden. Illustratie van duurzame kunstmatige nesten van bladsnijdende mieren: gesloten verticale nestopstelling, kloostervormige horizontale nestopstelling en open arenanestopstelling. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

5. Duurzame kunstnesten

  1. Bereid een verticale nestopstelling voor zoals hieronder beschreven (figuur 3 en figuur 4).
    OPMERKING: Kloosternestconfiguraties moeten altijd verschillende ontvangers hebben om afzonderlijk voor te doen als (1) schimmeltuinkamer, (2) afvalverwijderingskamer en (3) foerageerkamer. In eerste instantie zou het moeten beginnen met drie containers, maar er kunnen meer ontvangers worden toegevoegd om de schimmeltuin te vergroten. De nesten kunnen variëren in grootte en materiaal afhankelijk van hun experimentele doel, hoewel hier het gebruik van doorzichtige materialen wordt beschreven en aanbevolen. De containers moeten zonder openingen zijn, anders zullen de mieren ontsnappen. Het type nest zoals hieronder beschreven kan worden gebruikt voor algemeen onderzoek, maar het wordt niet goed aanbevolen voor assertieve mierenverzameling vanwege de verstoring die wordt veroorzaakt bij het verwijderen van het deksel, wat resulteert in grote agitatie onder de individuen. Niettemin is het vanwege de materiële transparantie mogelijk om de koningin en verschillende mierenkasten te lokaliseren, zelfs als de schimmeltuin de hele container heeft gevuld. Omdat het een tendens is, wordt altijd aangenomen dat de onvolwassenen zich in het midden van de schimmeltuin bevinden wanneer deze het grootste deel van de beschikbare ruimte in verticale containers heeft ingenomen.
    1. Kies een transparante dekselcontainer van ongeveer 1 L en voeg een laag van 1 cm sterk absorberende gipsbasis toe. Dit wordt de schimmeltuinkamer. Selecteer twee doorzichtige deksels van elk ongeveer 500 ml als afvalverwijderings- en foerageerkamers. De mieren zullen kiezen welke kamer elk zal zijn en er daarna voor zorgen dat ze niet worden verwisseld.
      OPMERKING: Volg de instructies van de fabrikant om de gipsbasis voor te bereiden.
    2. Perforeer en verbind de drie containers met een transparante buis of een slang. Breng indien nodig afplaktape aan op de buisrand om een dijverbinding met de containers te garanderen en te voorkomen dat mieren ontsnappen. Plaats de gipsen basiscontainer in het midden en de andere containers aan weerszijden.
    3. Breng de schimmelspons van geselecteerde kolonies (zie stap 2.5 en stap 4.3) voorzichtig samen met de koningin, werksters en onvolwassenen over naar de gipsen basiscontainer. Zorg er vóór de overdracht voor dat de gipsbasis water heeft gekregen. Gebruik latex handschoenen.
  2. Bereid een horizontale nestopstelling voor zoals hieronder beschreven (figuur 3 en figuur 4).
    OPMERKING: Nesten met horizontale configuratie maken het mogelijk om de schimmeltuin en de activiteiten van de werknemers er nauwlettend in te zien. Omdat jongere delen van de schimmeltuin zich bovenaan bevinden, is het mogelijk om recent aangeboden substraten te observeren die door de werknemers worden opgenomen. Nieuwe delen van de schimmel kunnen worden opgemerkt door de kleur, die vergelijkbaar is met de kleur van de laatste aangeboden bron, terwijl de oudere porties meestal een beige kleur hebben. Nakomelingen en de koningin kunnen ook gemakkelijk worden gelokaliseerd, omdat ze in horizontale containers meestal bovenaan de schimmeltuin staan, zelfs als deze het grootste deel van de ruimte heeft ingenomen. Deze configuratie kan worden gebruikt voor gedragsgericht onderzoek, focale bemonstering en wetenschappelijke outreach-doeleinden, omdat het perceptie geeft van de organisatie in het nest.
    1. Verkrijg een transparante dekselcontainer met ongeveer 31 cm x 21 cm x 4,5 cm afmetingen en voeg een laag van 1 cm zeer absorberende gipsbasis toe. Dit wordt de schimmeltuinkamer. Selecteer twee doorzichtige deksels van elk ongeveer 500 ml als afvalverwijderings- en foerageerkamers. De mieren zullen kiezen welke kamer elk zal zijn en er daarna voor zorgen dat ze niet worden verwisseld.
      OPMERKING: Volg de instructies van de fabrikant om de gipsbasis voor te bereiden. Sluit indien nodig de kleine ruimte tussen het deksel en de container met afplaktape om te voorkomen dat de mieren ontsnappen.
    2. Perforeer en verbind de containers met een transparante buis of een slang. Breng indien nodig afplaktape aan op de buisrand om een dijverbinding met de containers te garanderen en te voorkomen dat mieren ontsnappen. Plaats de gipsen basiscontainer in het midden en de andere containers aan weerszijden.
    3. Breng de schimmelspons van geselecteerde kolonies (zie stap 2.5 en stap 4.3) voorzichtig samen met de koningin, werksters en onvolwassenen over naar de gipsen basiscontainer. Zorg er vóór de overdracht voor dat de gipsbasis water heeft gekregen. Gebruik latex handschoenen.
  3. Bereid een open arenanestopstelling voor zoals hieronder beschreven (figuur 3 en figuur 5).
    OPMERKING: Open arenanesten maken het mogelijk om mieren te verzamelen zonder grote verstoring en analyse van foerageergedrag. Ze kunnen ook een betrouwbare weergave bieden van een kolonie in de natuur voor wetenschappelijke doeleinden.
    1. Kies een transparante dekselcontainer van ongeveer 1 L en voeg een laag van 1 cm sterk absorberende gipslaag toe. Dit wordt de schimmeltuinkamer.
      OPMERKING: Het wordt aanbevolen om te beginnen met 1 L-containers en geleidelijk door te geven aan containers met hogere volumes voor een grotere schimmeltuin. De containers mogen echter geen volume van 5 L overwinnen. Voeg zoveel containers toe als nodig is.
    2. Selecteer een open arena. De grootte van de arena kan variëren afhankelijk van studiedoeleinden. Als een grote arena is geselecteerd, plaatst u de containers met de schimmeltuin in het interieur (figuur 5). Sluit deze in het geval van een kleine arena aan op de schimmeltuincontainer met een transparante slang of buis (figuur 3). De arena zal dienen als foerageer- en afvalverwijderingskamer, dus zorg ervoor dat deze niet te klein is.
    3. Breng een laag polytetrafluorethyleenvloeistof in één beweging aan op de arenarand om de mieren te bevatten. Gebruik een katoen gedrenkt met de vloeistof en een nitril handschoen.
      LET OP: Vermijd inademing en aanraking van de huid tijdens het gebruik van polytetrafluorethyleenvloeistof.
    4. Breng de schimmelspons van geselecteerde kolonies (zie stap 2.5 en stap 4.3) voorzichtig samen met de koningin, werksters en onvolwassenen over naar de gipsen basiscontainer. Zorg er vóór de overdracht voor dat de gipsbasis water heeft gekregen. Gebruik latex handschoenen.

Figure 4
Figuur 4: Kunstmatige kloosternesten van de bladsnijdende mieren Atta sexdens en Atta laevigata. Gesloten verticale nestopstelling boven (A) en zijaanzicht (B); gesloten horizontale nestopstelling boven (C) en zijaanzicht (D). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: Kunstmatig open arenanest van de bladsnijdende mieren Atta sexdens en Atta laevigata. Open arena nestopstelling van Atta sexdens top (A) en zijaanzicht (B). 1) Schimmel tuinkamers; 2) Afval; 3) Sinaasappelschijfjes; 4) Glas met polytetrafluorethyleen (PTFE) laag. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

6. Onderhoud van ontwikkelde kolonies

  1. Bied dagelijks minstens één groot blad aan in de foerageerkamer per kolonie met 1 L schimmeltuin. Als de snijactiviteit van de mieren intens is, verhoog dan het aantal bladeren. Als de schimmel droog is, bevochtig de bladeren dan voor extra vochtigheid. Voer in kloosternesten het offer snel uit om te voorkomen dat de mieren uit de foerageerkamer ontsnappen.
    OPMERKING: Hier worden bladeren verzameld van plantensoorten zoals moerbei (Morus nigra), mango (Mangifera indica), eucalyptus (Eucalyptus sp.), jambolan (Syzygium cumini), hibiscus (Hibiscus sp.), acalypha (Acalypha wilkesiana) en ligustrum (Ligustrum lucidum).
    1. Bied fruit zoals sinaasappel en appel, en haver en cornflakes aan om het dieet te diversifiëren en aan te vullen. Aan grote kolonies met intense foerageeractiviteit, bied dagelijks havervlokken en cornflakes aan, en fruit eenmaal per week. Als dit niet het geval is, bied dan afwisselend vlokken aan met bladeren, maar niet meer dan drie keer per week, en fruit een of twee keer per maand. Pas de hoeveelheid en frequentie van elk voedsel aan op basis van de foerageeractiviteit van de mieren.
    2. Als de hierboven beschreven opties niet beschikbaar zijn, identificeer dan de foerageervoorkeur van de mieren tussen bladeren, bloemen en vruchten van regionale bomen en struiken, of zelfs gecommercialiseerde groenten, granen en andere vlokken. Vermijd het aanbieden van middelen met defensieve chemische verbindingen en pesticiden.
  2. Verwijder elke 2 weken alle inhoud van de afvalkamer uit alle kolonies. Verwijder ook werknemers voor populatiecontroledoeleinden. Als de werksters gezonde schimmel overbrengen naar de afvalkamer, zorg er dan voor dat de koningin er niet op zit en verwijder het. Als de hoeveelheid afval die wordt afgevoerd hoog is of als het te vochtig is, verwijder het dan eenmaal per week.
  3. Verwijder het materiaal dat niet door de mieren is meegenomen uit de foerageerkamer wanneer u nieuwe aanbiedt en zorg ervoor dat het altijd schoon is.
    1. Als de werknemers gezonde schimmel overbrengen naar de foerageerkamer, verstoor deze dan, laat het deksel van de container open en breng neutraal talkpoeder aan op het oppervlak van de kamerrand. Voer deze procedure alleen uit als er nog wat ruimte op de schimmelkamer is, op deze manier zullen de werknemers de schimmel terug naar de container overbrengen zonder deze of onvolwassenen te verliezen.
  4. Als er meer schimmeltuin nodig is, voeg dan nog een gestucte container toe en verplaats er een deel van de schimmelspons in. Totdat de schimmel de helft van de container bereikt, voegt u bladeren toe in de schimmelkamer. De groei van de schimmeltuin moet geleidelijk gebeuren om de koloniebalans niet in gevaar te brengen. Als een grotere container gewenst is, zorg er dan voor dat de schimmel de hele ruimte van de kleinste containers inneemt voordat u deze overbrengt. Kolonieafval en droge bladeren mogen zich niet ophopen in de tuinkamer van de schimmel.
  5. Controleer de gipsbasis van de containers, want na verloop van tijd kan deze een donkerbruine kleur krijgen en ineffectief worden door mierenuitscheiding, transport van afvalstoffen en hoge vochtigheidsconcentratie. Ook kunnen sommige kolonies de laag snijden en weggooien. Breng in deze gevallen de schimmeltuin over naar een nieuwe gepleisterde container.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Een stroomdiagram dat het proces van mierenverzameling weergeeft, is weergegeven in figuur 6. Hier worden enkele resultaten weergegeven die zijn verkregen met behulp van het protocol van verzameling, onderhoud en nestopstellingen zoals hierboven beschreven.

Figure 6
Figuur 6: Stroomdiagram voor het verzamelen van bladsnijdende mierenkolonies. Volgens het protocol vindt de eerste inzameling plaats direct na de huwelijksvlucht. De koninginnen die hun vleugels hebben verwijderd, worden verzameld en in een kleine container met een gipsen basis geplaatst. Na 6 maanden huwelijksvlucht vindt de tweede verzameling plaats. Koninginnen die de grond hebben uitgegraven en met succes zijn begonnen met het stichten van kolonies, worden verzameld. Nadat kolonies zich hebben ontwikkeld, worden ze overgebracht naar grotere containers en optioneel naar verschillende nestopstellingen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Invloed van reproductieve status op de immuunrespons van bladsnijdende mierenkoninginnen
Koninginnen van verschillende soorten mieren hebben een lange levensduur en hebben daarom meer kans om meer dan eens aan dezelfde ziekteverwekker te worden blootgesteld47. Door een nieuwe kolonie te initiëren, worden Atta-koninginnen geïsoleerd en een afweging tussen reproductie en immuniteit zou de investering in de immuunafweer van deze stichtende mieren kunnen verminderen. Vandaar dat hun resistentie tegen pathogenen verband kan houden met hun reproductieve status 47,48. Door koninginnen op verschillende momenten van hun vroege levenscyclus te verzamelen en een nylondraad in de gaster van de individuen te introduceren (figuur 7), was het mogelijk om de individuele inkapselingsreactie op pathogenen te evalueren en de immuunresistentie tussen maagdelijke koninginnen, onlangs gepaarde koninginnen en koninginnen die 6 maanden geleden paren te vergelijken met de gaster van de individuen.

Figure 7
Figuur 7: Encapsulation response essay. Experimentopstelling die gericht was op het evalueren van de individuele immuunrespons van inkapselingsvariatie op basis van de reproductiestatus van Atta sexdens en Atta laevigata koninginnen. Maagdelijke koninginnen, pas gepaarde koninginnen en koninginnen die 6 maanden geleden hebben gepaard, kregen nylon filamentinbrengingen tussen het 4e en 5e tergite van de gaster om als antigeen te fungeren. De nylon filamenten werden na 24 uur verwijderd en gefotografeerd om de kwantificering te bedekken. De koninginnen werden verzameld voor de huwelijksvlucht, direct na de huwelijksvlucht en 6 maanden na de huwelijksvlucht, volgens de stappen uit de onderwerpen 1, 2 en 3 van het beschreven protocol. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Zodra de ongetemde vrouwtjes alleen in huwelijksvluchtgebeurtenissen verschijnen, vertrouwt de studie van deze personen op deze reproductiestatus op de specifieke kennis om het optreden van het specifieke fenomeen te voorspellen en om mierenverzamelings- en onderhoudsprotocollen te kennen. Om te garanderen dat de reproduceerders nog niet hadden gecopulteerd, werden de individuen rechtstreeks verzameld uit de nestgaten waarvan de ingangen waren verbreed voor het vertrek van die mieren (figuur 1). Omdat de identificatie van reproduceerders op soortniveau lastig is, werden arbeiders uit dezelfde kolonie verzameld voor validatie. In het geval van gepaarde individuen werden vrouwtjes verzameld die hun vleugels hadden verwijderd en de grond direct na de huwelijksvlucht begonnen uit te graven, ervan uitgaande dat ze al hadden gecopulteerd. Voor beide voortplantingsfasen werd een groot aantal vrouwtjes verzameld om de hoeveelheid geteste individuen te garanderen, omdat het sterftecijfer op dit moment aanzienlijk is. Nadat de gepaarde mieren zich uit de oorspronkelijke kolonie hadden verspreid, werden soorten geïdentificeerd door middel van cuticulaire koolwaterstofprofielvergelijking49. Koninginnen die sinds de huwelijksvlucht 6 maanden hebben gepaard, hebben hun kolonies al geïnitieerd, die op dit moment bestaan uit een kleine schimmeltuin, verschillende werksters en onvolwassenen. Deze vroeglevende kolonies werden opgemerkt door de verschillende torenvormige grondheuvel (figuur 2). De inzameling vond plaats volgens de eerder beschreven stappen in paragraaf 3 "Verzameling jonge kolonies". Om vrouwelijke reproduceerders in dit stadium te bestuderen, was het noodzakelijk om de jonge kolonie in stand te houden, omdat alleen de koningin snel zou vergaan. De identificatie werd gemaakt met behulp van de arbeiders van de koloniën. In totaal werden ongeveer 200 koninginnen verzameld met behulp van de eerder beschreven protocollen.

Na elke verzameling werden de koninginnen gewogen, gemeten en ontvingen al snel de nylon filamentinbrengingen, die 24 uur later werden verwijderd voor kleuromslaganalyse. Voor Atta laevigata-soorten vertoonden koninginnen die 6 maanden geleden paarden het donkerste nylonfilament, dus de hogere inkapselingssnelheid en efficiëntere immuunafweer (figuur 8). Nieuw gepaarde koninginnen verzamelden echter net na de huwelijksvlucht en maagdelijke koninginnen verzameld vóór de huwelijksvlucht deelden ongeveer hetzelfde inkapselingspercentage (figuur 8). Zo werd geverifieerd dat de inkapseling cellulaire verdediging in Atta laevigata-mieren kan variëren met de reproductieve status en de tijd die is verstreken na de paring, maar het verandert niet met gewicht en hoofdlengte. Aanvankelijk was het onderzoek gericht op het verzamelen en vergelijken van Atta sexdens-koninginnen , maar het was niet mogelijk om maagdelijke koninginnen te verzamelen, omdat de geïdentificeerde nesten geen reproduceeractiviteiten hadden bij de waargenomen gaten. Ondanks de moeilijkheid kunnen algemene studies over de cellulaire afweermechanismen van bladsnijdende mierenreproductiemiddelen bijdragen aan de verduidelijking van de immuunresponsen van insecten en aan de verbetering van de huidige bestrijdingsmethoden.

Voorkeur van bladsnijmieren voor subproducten die in aas worden gebruikt
Momenteel is de meest toegepaste populatiecontrolemethode van bladsnijdende mierenkolonies door middel van het aanbieden van giftig aas. Over het algemeen worden ze geassocieerd met een aantrekkelijke plantaardige oorsprongsverbinding, waarbij citroenpulp het meest wordt gebruikt. Het is echter bekend dat werknemers op de een of andere manier de aastoxiciteit kunnen associëren met de aantrekkelijke verbinding na voorafgaand contact en deze kunnen afwijzen, waardoor de methode inefficiënt wordt. Daarom wordt het gebruik van alternatieve aantrekkelijke verbindingen zoals sojabonen (100%), sojabonen plus citroenpulp (50%/50%) en cashew plus citruspulp (50%/50%) voorgesteld voor een mogelijke rotatie tussen aas. Deze verbindingen werden geselecteerd na voorkeursexperimenten met Atta sexdens en Atta laevigata kolonies. Nesten werden bevestigd met glazen arena's en insecticidevrij aas met verschillende samenstellingen werd aangeboden (figuur 9).

Figure 8
Figuur 8: Inkapselingssnelheid van Atta sexdens en Atta laevigata koninginnen in verschillende voortplantingsstadia. Inkapselingsniveaus werden geëvalueerd aan de hand van de gemiddelde grijswaarde van afbeeldingen van de nylon filamenten die in de gaster van de individuen werden ingebracht. De donkerste draden werden beschouwd als een efficiënte cellulaire verdediging omdat werd aangenomen dat meer overlappende hemocyten het doelwit bekleedden, zoals te zien is op de X-as in de figuur. Atta laevigata gepaarde koninginnen vertoonden het hoogste inkapselingsniveau (ANOVA, Tukey-Kramer, Standaarddeviatie; p < 0,01; N=29), vandaar een effectieve individuele immuunafweer. Er werd waargenomen dat de nieuw gepaarde koninginnen en maagdelijke koninginnen van dezelfde soort op dezelfde manier lagere inkapselingspercentages vertoonden en bijgevolg een minder effectieve individuele immuunafweer. De verkregen resultaten suggereren dat parings- en nestvormingsgebeurtenissen cellulaire immuunresponsen van Atta laevigata-koninginnen beïnvloeden. Atta sexdens queens lieten tegengestelde resultaten zien en MQ had het laagste inkapselingsniveau (ANOVA, Tukey-Kramer, Standard Deviation, P < 0,01; N = 46). Omdat maagdelijke koninginnen van de soort echter niet konden worden verzameld, was de vergelijking tussen alle groepen niet mogelijk. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 9
Figuur 9: De voorkeur van bladsnijdende mieren voor aassubproducten essay. Experimentopstelling die gericht was op het evalueren van de voorkeur van Atta sexdens en Atta laevigata-werker voor aas met verschillende aantrekkelijke subproducten. Een glazen arena werd bevestigd aan de schimmelkamer om de verschillende aassoorten vast te houden, die werden gescheiden door een glazen scheidingswand. 5 g van elk aas werd aangeboden in willekeurige posities, drie tegelijk. Het aas werd gewogen na het einde van het experiment, dat plaatsvond na 1 uur observatie of zodra een aas volledig door de werknemers was genomen. De voorkeur werd beoordeeld aan de hand van de laadactiviteit, die werd geschat door de aaslading die uit de foerageerkamer werd verwijderd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

In totaal werden 32 kolonies gebruikt met ongeveer 1 L schimmeltuin. De kolonies werden eerder verzameld en onderhouden met behulp van de beschreven protocollen. De meest beladen behandelingen van A. laevigata waren citroenpulp, soja plus citroenpulp (50%/50%) en cashew plus citroenpulp (50%/50%; Figuur 10). Evenzo waren de meest geladen behandelingen van A. sexdens-mieren citroenpulp, sojabonen (100%) en sojabonen plus citroenpulp (50% / 50%; Figuur 10). De resultaten verkregen voor de twee soorten toonden aan dat de soja- en cashewsubproducten het meest aantrekkelijk waren na citroenpulp, wat suggereert dat andere aassamenstellingen kunnen worden gebruikt voor chemische populatiecontrole bij bladsnijdende mieren.

Figure 10
Figuur 10: Aantrekkelijk aasgemiddeld laadpercentage door Atta laevigata en Atta sexdens werknemers. Evenzo waren de citroenpulp (100%), sojabonen (100%) en soja plus citroenpulp (50% / 50%) de meest geladen voor beide soorten. De minst belaste behandeling voor Atta-seksdens (cashew plus citroenpulp) werd echter voor 60% geladen door Atta laevigata-werknemers . Gedurende het experiment werden vijf herhalingen uitgevoerd met vijf kolonies van elke soort. Het aas was anders gerangschikt binnen de herhalingen; de citroenpulp was echter altijd aanwezig als de positieve controle. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Onderzoek en wetenschapsbereik
Ongeveer 350 koninginnen en 100 kolonies worden jaarlijks verzameld om sinds het jaar 1990 in het laboratorium te worden onderhouden. Ten minste drie stagiaires worden aangewezen om dagelijks voor de mieren te zorgen, en gedurende dit tijdsbestek werden elk jaar bijna 250 kolonies tegelijkertijd gehouden voor experimentele en educatieve doeleinden. In de jaren 2016 tot 2019 konden ongeveer 2.020 studenten van ongeveer 34 scholen het Laboratorium voor Bladsnijdende Mieren (LAFC) bezoeken en de mierenkolonies observeren die werden verzameld en onderhouden met behulp van de eerder beschreven protocollen. De excursies hadden verschillende doelen, van algemene biologie tot het aanleren van sociaal gedrag. Afgezien van het bekende belang van insecten zoals mieren, zijn de complexe fysieke structuren die door hen in de natuur zijn gebouwd, ook waargenomen in kunstmatige nesten, een voorbeeld van collectieve inspanning en werkorganisatie die educatieve interesse hebben. Voor elk onderwijsniveau (figuur 11) werd een andere gedetailleerde presentatie gegeven, soms volgens de aanpak die werd voorgesteld door de leraren die verantwoordelijk zijn voor de studenten. Twee kolonies met de open arena nestopstelling worden voor dergelijke doeleinden onderhouden, elk met ongeveer 66 kamers met 177 L schimmeltuin (figuur 5). Helaas werden de excursies geannuleerd tijdens de pandemie, maar het is mogelijk om een groeiende interesse onder docenten te zien, omdat het aantal studenten dat de afgelopen 4 jaar op bezoek kwam, is toegenomen (figuur 12). Niettemin, om het bereik van de wetenschap tijdens de pandemie te behouden, werden virtuele bezoeken afgelegd via platforms voor het delen van video's. De video50 die laat zien hoe een nest van bladsnijdende mieren erin zit, gemaakt in samenwerking met het kanaal Manual do Mundo, had meer dan 2,4 miljoen weergaven en meer dan 3.000 reacties in minder dan een jaar. Daar werden de biologie en het creëren van bladsnijmieren in het laboratorium benaderd.

Figure 11
Figuur 11: Het opleidingsniveau van studenten op excursies door de jaren 2016-2019. Aantal studenten dat aanwezig was bij excursies naar het Laboratorium voor Bladsnijdende Mieren in de periode 2016-2019, afhankelijk van het opleidingsniveau. De excursies waren gericht op verschillende benaderingen met bladsnijdende mierenkolonies die worden onderhouden in het laboratorium voor bladsnijdende mieren. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 12
Figuur 12: Aantal studenten op excursie door de jaren 2016-2019. Aantal studenten dat in de periode 2016-2019 aanwezig was bij excursies in het Laboratorium voor Bladsnijdende Mieren. Het is mogelijk om een toename te zien in de interesse van educatieve organisaties voor het uitvoeren van tentoonstellingen van levende insecten, zoals mieren, die een nauwkeurige observatie door de studenten mogelijk maken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Soort Maand en dag Jaar Stad Staat Land Werelddeel Breedtegraad Lengtegraad Verwijzingen
Atta bisphaerica 4 november 1996 - - Brazilië Zuid-Amerika - - 37
Atta capiguara | 6 oktober 2006 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 38
Atta capiguara | 27 oktober 2007 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 38
Atta capiguara | November 2008 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 39
Atta capiguara | November 2009 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 39
Atta cephalotes Maart tot juni - Ilhéus Bahia Brazilië Zuid-Amerika - - 40
Atta cephalotes September - Ilhéus Bahia Brazilië Zuid-Amerika - - 40
Atta Colombica 4 juni 1993 - Gambo Panamá Midden-Amerika - - 41
Atta Colombica 7 juni 1993 - Gambo Panamá Midden-Amerika - - 41
Atta Colombica - 1998 - Gambo Panamá Midden-Amerika - - 42
Atta Laevigata 6 oktober 2006 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 39
Atta Laevigata 27 oktober 2007 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 39
Atta Laevigata November 2008 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 39
Atta Laevigata November 2009 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 50' 60" ZB 48° 26' 10" W 39
Atta Laevigata 15 oktober 2016 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 26 oktober 2016 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 31 oktober 2017 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 6 november 2017 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 22 september 2018 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 10 oktober 2018 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 10 oktober 2019 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata * 21 oktober 2020 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 15 november 2020 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 20 november 2020 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 17 oktober 2021 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta Laevigata 25 oktober 2021 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta opaciceps | 8 maart 2022 Macaíba Rio Grande do Norte Brazilië Zuid-Amerika - - **
Atta sexdens - 1986 tot 1991 Viçosa Minas Gerais Brazilië Zuid-Amerika 20.45° ZB 42,51° W 43
Atta sexdens 21 oktober 2009 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 49' 53,25" ZB 48° 25' 24,22" W 44
Atta sexdens 18 september 2010 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 23' 70.50" ZB 47° 32' 54,40" W 45
Atta sexdens 31 oktober 2010 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 49' 53,25" ZB 48° 25' 24,22" W 44
Atta sexdens 10 oktober 2011 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 23' 70.50" ZB 47° 32' 54,40" W 45
Atta sexdens 10 oktober 2011 Botucatu São Paulo Brazilië Zuid-Amerika 22° 23' 70.50" ZB 47° 32' 54,40" W 45
Atta sexdens 15 oktober 2016 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 26 oktober 2016 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 31 oktober 2017 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 6 november 2017 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 22 september 2018 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 10 oktober 2018 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 10 oktober 2019 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens* 21 oktober 2020 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 15 november 2020 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 20 november 2020 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 17 oktober 2021 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens 25 oktober 2021 Rio Claro São Paulo Brazilië Zuid-Amerika - - Dit werk
Atta sexdens November tot maart - Ilhéus Bahia Brazilië Zuid-Amerika - - 40
Atta Texana Mei 1992 Nacogdoche Texas Verenigde Staten van Amerika Noord-Amerika 32° N 95° W 43
Atta vollenweideri - 2004 tot 2010 - Formosa Argentinië Zuid-Amerika 26° 18' ZB 58° 49' W 46
Atta vollenweideri 6 oktober 2006 - Formosa Argentinië Zuid-Amerika 26° 18' ZB 58° 49' W 46
Atta vollenweideri Oktober 2009 - Formosa Argentinië Zuid-Amerika 25° 07' z'n 58° 10' W 46
Atta vollenweideri November 2009 - Formosa Argentinië Zuid-Amerika 25° 07' z'n 58° 10' W 46
Atta vollenweideri 8 december 2010 - Formosa Argentinië Zuid-Amerika 26° 18' ZB 58° 49' W 46
Atta vollenweideri 24 oktober - - Formosa Argentinië Zuid-Amerika 26° 18' ZB 58° 49' W 46
* Alleen mannen waargenomen ** Mendonça, G. A., persoonlijke communicatie (gegevens niet gepubliceerd)

Tabel 1: Registratie van huwelijksvluchtperioden van Atta-soorten. Paringsvluchten vinden plaats in verschillende perioden en frequenties volgens regio's, maar ze gebeuren over het algemeen in de lente, zoals aangegeven in rapporten verzameld uit het territorium van Atta-mierenvan voorkomen 37,38,39,40,41,42,43,44,45,46. Klik hier om deze tabel te downloaden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Het hier beschreven protocol om bladsnijgantonen in stand te houden is al meer dan drie decennia op een assertieve en repliceerbare manier ontwikkeld en toegepast. Het maakte de ontwikkeling mogelijk van onderzoek dat zou worden beperkt door veldomstandigheden. Daardoor kwamen gezonde mieren en kolonies beschikbaar voor onderzoek op verschillende gebieden zoals vergelijkende morfologie, toxicologie51,52, histologie53 en microbiologie 54,55,56 op individueel en kolonieniveau. Hun onderhoud in het laboratorium omvat verschillende procedures die hier worden beschreven, waaronder voorbereiding van de site onder gunstige abiotische omstandigheden, verzameling koninginnen en jonge kolonies en voortdurende zorg.

Verschillende stappen zijn cruciaal voor het succes van het onderhoud van bladsnijdende mieren in gecontroleerde omstandigheden. Koninginnen en kolonies in de vroege stadia hebben onderscheidende zorg nodig en het volgen van de eerste gedetailleerde procedures kan hun overleving garanderen. Het is bijvoorbeeld noodzakelijk om de plaats te identificeren waar de soort wordt gevonden en de periode waarin de gevleugelde reproduceerders de huwelijksvlucht initiëren. In Zuid-Amerika vinden de meeste paringsvluchten plaats in het voorjaar (tabel 1). Momenteel is de mogelijkheid van gevangenschapsfokkerij extreem laag, omdat het is om een huwelijksvlucht in het laboratorium te registreren24. Bovendien zijn bladsnijdende mierenkolonies in de vruchtbare fase groot en moeilijk op te graven, en gezien de nestarchitectuur is het een uitdaging om de koningin6 te lokaliseren en te verzamelen. Atta laevigata-nesten kunnen bijvoorbeeld tot 67 m2 nestgebied zijn en meer dan 563 m2 intern oppervlak bezetten, verdeeld in 7.864 kamers op 7 m diepte57.

Het voordeel van het snel verzamelen van koninginnen na de huwelijksvlucht is om een groter aantal reproductieve vormen in korte tijd en dicht bij het oppervlak te garanderen. Vanuit deze eerste collectie is het mogelijk om experimenten te ontwikkelen met voortplantingsvormen (figuur 7), waaronder mannetjes. Een techniekbeperking is de noodzaak om reproductieve individuen op een onzekere datum te verzamelen. Als de overleving van de koninginnen laag is, wordt een tweede verzameling jonge kolonies noodzakelijk. Het verzamelen van jonge kolonies een paar maanden na de huwelijksvlucht zorgt ervoor dat de kamer van de koningin niet diep in het oppervlak ligt. In deze fase blijven alleen de koninginnen met meer fitheid over, omdat ze de voedseltekortfase hebben doorstaan en in staat waren om voor de schimmel en de eerste werksters te zorgen tijdens de claustrale fase 58,59,60,61. In laboratoriumomstandigheden kan de overlevingskans van koninginnen in de eerste maanden 14,5% bereiken, zelfs met gezonde schimmel overgedragen aan 90% van de koninginnen (gegevens niet gepubliceerd). Vergelijkbare overlevingsgegevens van Atta sexdens werden geregistreerd door Mota-Filho62. Dit kan te wijten zijn aan het gebrek aan schimmelontwikkeling of natuurlijke besmetting met entomopathogene schimmels63.

Een van de belangrijkste nadelen van het verzamelen van koninginnen of kolonies in een vroeg stadium (figuur 6 en figuur 7) is de moeilijkheid bij taxonomische identificatie, omdat het gemakkelijker kan worden gedaan door grote werksters12 die pas na een paar maanden tevoorschijn komen, wanneer er meer middelen zijn voor het voeren van larven. Enkele kritieke stappen in deze techniek worden geassocieerd met het bevorderen van de groei van de schimmeltuin, het schoonhouden van de nesten en het vermijden van mogelijke ontsnappingen. Sommige acties omvatten de frequente toevoeging van vers plantaardig materiaal, dat voortdurend door de werknemers in de schimmel wordt opgenomen. De schimmel wordt gebruikt als toevoer van glucose en zetmeel voor de werknemers en als eiwit voor de larven64. Het verwijderen van oude en weggegooide materialen en het schoonhouden van de nesten voorkomt het verschijnen van mogelijke schadelijke micro-organismen. Om ontsnappingen te voorkomen, moeten buisverbindingen altijd worden gecontroleerd en in het geval van open arena's de polytetrafluorethyleenlaag onderhouden. Het voordeel van het handhaven van kolonies in de nestconfiguraties die worden beschreven om de echte structuur in de natuur te simuleren, met specifieke kamers voor foerageren en afval, en een kolonie met de sociale organisatie compleet (dwz koningin, werksters en nakomelingen). Onderzoek uitgevoerd met koninginloze kolonies63,65 geeft aan dat werksters duidelijk gedrag vertonen als gevolg van de afwezigheid van de koningin. Gedragsstudies concludeerden dat de koningin belangrijk is voor de cohesie van de kolonie naast de voortplantingsfunctie66.

De implementatie van de protocollen die hier worden behandeld, kan worden toegepast op andere soorten van wetenschappelijk belang, zoals andere schimmel groeiende mieren uit het geslacht Acromyrmex. Deze bladsnijmieren worden ook beschouwd als landbouwplagen in bepaalde regio's van Amerika en hebben onlangs meer belangstelling getrokken voor kolonieontwikkeling in een vroeg stadium67 en toxische aasinteractie68 gericht onderzoek. Hoewel dit werk specifiek gericht is op bladsnijmieren, kunnen het onderhoudsprotocol en de verschillende soorten nesten die worden beschreven ook van toepassing zijn op andere groepen mieren. Elk deel van de procedure schetst fundamentele mierenbehoeften waarmee rekening moet worden gehouden bij het bewaren ervan in gecontroleerde omstandigheden, zoals: identificeer het meest geschikte dieet; voedsel aanbieden met regelmatige tussenpozen in een foerageerkamer of een specifiek gebied; zorg voor een kamer met een hoge luchtvochtigheid met gipsen basis om de koningin en onvolwassenen te houden; vermijd mieren ontsnappen door onvoorziene stoffen die aan de structuren van de kunstmatige nesten zijn toegevoegd; verwijder materialen die door de mieren uit de nesten zijn verwijderd; en het overbrengen van de kolonies naar een ander kunstnest wanneer dat nodig is.

In het afgelopen decennium hebben universiteiten en onderzoekers zich toegelegd op meer inclusie en de samenleving uitgenodigd om deel uit te maken van de laboratoria en hun onderzoek69. Mierenlaboratoria omarmden met grote vastberadenheid het educatieve doel en werden hulpmiddelen om de nieuwsgierigheid van mensen aan te trekken en de academische wereld te verbinden met algemene kennis. De soorten nesten die in dit werk worden gepresenteerd, kunnen worden gebruikt in verschillende activiteiten, afhankelijk van het doel, zoals educatie en exposities. Zo moeten open nesten (figuur 5) worden tentoongesteld aan bezoekers van de universiteit, terwijl kloosternesten (figuur 4) nuttig zijn voor wetenschapsbeurzen en rondtrekkende tentoonstellingen, vanwege het gemak van transport. In alle gevallen kan het grote publiek mierenkolonies observeren, leren over basisbiologie en leuke feiten, en worden aangezet tot vragen. Op een meer expressief niveau kunnen de studenten door middel van uitbreidingsprojecten zoals "Primeiros Passos na Ciência" (Eerste stappen in de wetenschap)69 daadwerkelijk deel uitmaken van de onderzoeksteams. Bijgevolg komen mierenstudies met educatieve doeleinden de ontwikkeling van studenten ten goede, omdat het onderzoek en ervaringen verbetert en tegelijkertijd een grotere interesse in wetenschappelijk onderzoek aanmoedigt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Acknowledgments

Opgedragen aan Mario Autuori (in memoriam) en Walter Hugo de Andrade Cunha die een grote bijdrage leverden aan de bladsnijdende mierenstudies. We erkennen de steun van de staatsuniversiteit van São Paulo en het Instituut voor Biowetenschappen. Deze studie werd gedeeltelijk gefinancierd door de Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) - Finance Code 001, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) en Fundação para o Desenvolvimento da UNESP (Fundunesp).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Entomologic forceps N/A N/A N/A
Glass tank N/A N/A Tempered glass, custom made
Hose N/A N/A Transparent, PVC 1/2 Inch x 2,0 mm
Latex gloves Descarpack 550301 N/A
Nitrile gloves Descarpack 433301 N/A
Open arena N/A N/A Polypropylene crate
Plaster pouder N/A N/A Plaster pouder used in construction, must be absorbant
Plastic Containers for collection Prafesta Natural Cód.: 8231/Natural Cód.: 8262 Lidded, transparent , polypropylene
Plastic containers for nests Prafesta Discontinued Polystyrene, hermetic
Teflon Dupont N/A Polytetrafluoroethylene liquid (PTFE Dispertion 30)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wilson, E. O. The Insect Societies. , Harvard University Press. Cambridge, Massachusetts, USA. (1971).
  2. Ortiz, D. P., Elizalde, L., Pirk, G. I. Role of ants as dispersers of native and exotic seeds in an understudied dryland. Ecological Entomology. 46 (3), 626-636 (2021).
  3. Christianini, A. V., Oliveira, P. S. Birds and ants provide complementary seed dispersal in a neotropical savanna. Journal of Ecology. 98 (3), 573-582 (2010).
  4. Camargo, P. H. S. A., Martins, M. M., Feitosa, R. M., Christianini, A. V. Bird and ant synergy increases the seed dispersal effectiveness of an ornithochoric shrub. Oecologia. 181 (2), 507-518 (2016).
  5. Sanders, D., van Veen, F. J. F. Ecosystem engineering and predation: the multi-trophic impact of two ant species. Journal of Animal Ecology. 80 (3), 569-576 (2011).
  6. Swanson, A. C., et al. Welcome to the Atta world: A framework for understanding the effects of leaf-cutter ants on ecosystem functions. Functional Ecology. 33 (8), 1386-1399 (2019).
  7. Meyer, S. T., et al. Leaf-cutting ants as ecosystem engineers: topsoil and perturbations around Atta cephalotes nests reduce nutrient availability. Ecological Entomology. 38 (5), 497-504 (2013).
  8. Sosa, B., Brazeiro, A. Positive ecosystem engineering effects of the ant Atta vollenweideri on the shrub Grabowskia duplicata. Journal of Vegetation Science. 21 (3), 597-605 (2010).
  9. De Almeida, T., et al. Above- and below-ground effects of an ecosystem engineer ant in Mediterranean dry grasslands. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 287 (1935), 20201840 (2020).
  10. Folgarait, P. J. Ant biodiversity and its relationship to ecosystem functioning: a review. Biodiversity & Conservation. 7 (9), 1221-1244 (1998).
  11. Hölldobler, B., Wilson, E. O. The Ants. , Harvard University Press. (1990).
  12. Barrera, C. A., Sosa-Calvo, J., Schultz, T. R., Rabeling, C., Bacci, M. Phylogenomic reconstruction reveals new insights into the evolution and biogeography of Atta leaf-cutting ants (Hymenoptera: Formicidae). Systematic Entomology. 47 (1), 13-35 (2021).
  13. Hölldobler, B., Wilson, E. O. The Leafcutter Ants: Civilization By Instinct. , WW Norton & Company. (2011).
  14. Branstetter, M. G., et al. Dry habitats were crucibles of domestication in the evolution of agriculture in ants. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 284 (1852), 20170095 (2017).
  15. Solomon, S. E., et al. The molecular phylogenetics of Trachymyrmex Forel ants and their fungal cultivars provide insights into the origin and coevolutionary history of ‘higher-attine’ ant agriculture. Systematic Entomology. 44 (4), 939-956 (2019).
  16. Cristiano, M. P., Cardoso, D. C., Sandoval-Gómez, V. E., Simões-Gomes, F. C. Amoimyrmex Cristiano, Cardoso & Sandoval, gen. nov. (Hymenoptera: Formicidae): a new genus of leaf-cutting ants revealed by multilocus molecular phylogenetic and morphological analyses. Austral Entomology. 59 (4), 643-676 (2020).
  17. Schultz, T. R., Brady, S. G. Major evolutionary transitions in ant agriculture. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (14), 5435-5440 (2008).
  18. Mueller, U. G., et al. Phylogenetic patterns of ant–fungus associations indicate that farming strategies, not only a superior fungal cultivar, explain the ecological success of leafcutter ants. Molecular Ecology. 27 (10), 2414-2434 (2018).
  19. Mueller, U. G., et al. Biogeography of mutualistic fungi cultivated by leafcutter ants. Molecular Ecology. 26 (24), 6921-6937 (2017).
  20. Weber, N. A. The fungus-culturing behavior of ants. American Zoologist. 12 (3), 577-587 (1972).
  21. Wilson, E. O. Caste and division of labor in leaf-cutter ants (Hymenoptera: Formicidae: Atta). Behavioral Ecology and Sociobiology. 7 (2), 157-165 (1980).
  22. Della Lucia, T. M. C. Formigas cortadeiras: da bioecologia ao manejo. Viçosa Editora UFV. 421, University of Viçosa Press. Viçosa, Minas Gerais, Brazil. (2011).
  23. Autuori, M. Contribuição para o conhecimento da saúva (Atta spp). I. Evolução do sauveiro (Atta sex dens rubolpilosa Forel, 1908). Arquivos do Instituto Biologico Saul Paulo. 12, 197-228 (1941).
  24. Bueno, O. C., Hebling, M. J. A., Schneider, M. O., Pagnocca, F. C. Ocorrência de formas aladas de Atta sexdens rubropilosa Forel (Hymenoptera: Formicidae) em colônias de laboratório. Neotropical Entomology. 31 (3), 469-473 (2002).
  25. Mariconi, F. A. M. Biologo. As Saúvas. , Ceres Press. Piracicaba, São Paulo, Agronômica. (2021).
  26. Bento, J. M. S. Condições climáticas para o vôo nupcial e reconhecimento dos indivíduos em Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). , Viçosa. Minas Gerais, Brazil. Master's dissertation (1993).
  27. Little, A. E. F., Murakami, T., Mueller, U. G., Currie, C. R. The infrabuccal pellet piles of fungus-growing ants. Naturwissenschaften. 90 (12), 558-562 (2003).
  28. Kerr, W. E. Acasalamento de rainhas com vários machos em duas espécies da tribo Attini. Revista Brasileira de Biologia. 21, 45-48 (1961).
  29. Kerr, W. E. Tendências evolutivas na reprodução dos himenópteros sociais. Arquivos do Museu Nacional. 52, (1962).
  30. Cremer, S., Armitage, S. A. O., Schmid-Hempel, P. Social immunity. Current Biology. 17 (16), 693-702 (2007).
  31. Hernández, J. V., Jaffé, K. Dano econômico causado por populações de formigas Atta laevigata (F. Smith) em plantações de Pinus caribaea (Mor.) e elementos para o manejo da praga. Anais da Sociedade Entomológica do Brasil. 24 (2), 287-298 (1995).
  32. Kempf, W. W. Catálogo abreviado das formigas da Região Neotropical Studia Entomologica. antbase.org. 15, 3 (1972).
  33. Della Lucia, T. M. C., Gandra, L. C., Guedes, R. N. C. Managing leaf-cutting ants: peculiarities, trends and challenges. Pest Management Science. 70 (1), 14-23 (2013).
  34. Boaretto, M. A. C., Forti, L. C. Perspectivas no controle de formigas-cortadeiras. Série Técnica IPEF. 11 (30), 31-46 (1997).
  35. Folgarait, P. J., Goffré, D. Conidiobolus lunulus, a newly discovered entomophthoralean species, pathogenic and specific to leaf-cutter ants. Journal of Invertebrate Pathology. 186, 107685 (2021).
  36. Cardoso, S. R. S., Rodrigues, A., Forti, L. C., Nagamoto, N. S. Pathogenicity of filamentous fungi towards Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). International Journal of Tropical Insect Science. 42 (2), 1215-1223 (2022).
  37. Ichinose, K., Rinaldi, I., Forti, L. C. Winged leaf-cutting ants on nuptial flights used as transport by Attacobius spiders for dispersal. Ecological Entomology. 29 (5), 628-631 (2004).
  38. Pagnocca, F. C., Rodrigues, A., Nagamoto, N. S., Bacci, M. Yeasts and filamentous fungi carried by the gynes of leaf-cutting ants. Antonie Van Leeuwenhoek. 94 (4), 517-526 (2008).
  39. Attili-Angelis, D., et al. Novel Phialophora species from leaf-cutting ants (tribe Attini). Fungal Diversity. 65 (1), 65-75 (2014).
  40. Delabie, J. H. C., do Nascimento, I. C., Mariano, C. S. F. Estratégias de reprodução e dispersão em formigas attines, com exemplos do sul da Bahia. XIX Congresso Brasileiro de Entomologia. , 16-21 (2002).
  41. Fjerdingstad, E. J., Boomsma, J. J. Variation in size and sperm content of sexuals in the leafcutter ant Atta colombica. Insectes Sociaux. 44 (3), 209-218 (1997).
  42. Currie, C. R., Mueller, U. G., Malloch, D. The agricultural pathology of ant fungus gardens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (14), 7998-8002 (1999).
  43. Moser, J. C., et al. Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates. Journal of Zoology. 264 (1), 69-75 (2004).
  44. Moreira, S. M., Rodrigues, A., Forti, L. C., Nagamoto, N. S. Absence of the parasite Escovopsis in fungus garden pellets carried by gynes of Atta sexdens. Sociobiology. 62 (1), 34-38 (2015).
  45. Arcuri, S. L., et al. Yeasts found on an ephemeral reproductive caste of the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa. Antonie Van Leeuwenhoek. 106 (3), 475-487 (2014).
  46. Staab, M., Kleineidam, C. J. Initiation of swarming behavior and synchronization of mating flights in the leaf-cutting ant Atta vollenweideri FOREL, 1893 (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecol. News. 19, 93-102 (2014).
  47. Gálvez, D., Chapuisat, M. Immune priming and pathogen resistance in ant queens. Ecology and Evolution. 4 (10), 1761-1767 (2014).
  48. Baer, B., Armitage, S. A. O., Boomsma, J. J. Sperm storage induces an immunity cost in ants. Nature. 441 (7095), 872-875 (2006).
  49. Carlos, A. A. Semioquímicos e comunicação sonora em formigas cortadeiras (Hymenoptera: Formicidae). , Rio Claro, São Paulo, Brazil. Doctoral's thesis (2013).
  50. do Mundo, M. Veja um FORMIGUEIRO por DENTRO. Boravê. , Available from: https://youtu.be/sN99x_Rjf90 (2021).
  51. Ortiz, G., Vieira, A. S., Bueno, O. C. Toxicological and morphological comparative studies of insecticides action in leaf-cutting ants. International Journal of Agriculture Innovations and Research. 6 (3), 516-522 (2017).
  52. Decio, P., Silva-Zacarin, E. C. M., Bueno, F. C., Bueno, O. C. Toxicological and histopathological effects of hydramethylnon on Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae) workers. Micron. 45, 22-31 (2013).
  53. Vieira, A. S., Morgan, E. D., Drijfhout, F. P., Camargo-Mathias, M. I. Chemical composition of metapleural gland secretions of fungus-growing and non-fungus-growing ants. Journal of Chemical Ecology. 38 (10), 1289-1297 (2012).
  54. Vieira, A. S., Ramalho, M. O., Martins, C., Martins, V. G., Bueno, O. C. Microbial communities in different tissues of Atta sexdens rubropilosa leaf-cutting ants. Current Microbiology. 74 (10), 1216-1225 (2017).
  55. Ramalho, M. deO., Martins, C., Morini, M. S. C., Bueno, O. C. What can the bacterial community of Atta sexdens (Linnaeus, 1758) tell us about the habitats in which this ant species evolves. Insects. 11 (6), 332 (2020).
  56. Machado, L. M., et al. Attractivity or repellence: relation between the endophytic fungi of Acalypha, Colocasia and the leaf-cutting ants—Atta sexdens. Advances in Entomology. 9 (2), 85-99 (2021).
  57. Moreira, A., Forti, L. C., Andrade, A. P., Boaretto, M. A., Lopes, J. Nest architecture of Atta laevigata (F. Smith, 1858) (Hymenoptera: Formicidae). Studies on Neotropical Fauna and Environment. 39 (2), 109-116 (2004).
  58. Della Lucia, T. M. C., Moreira, D. D. O., Oliveira, M. A., Araújo, M. S. Perda de peso de rainhas de Atta durante a fundação e o estabelecimento das colônias. Revista Brasileira de Biologia. 55 (4), 533-536 (1995).
  59. Fujihara, R. T., Camargo, R. daS., Forti, L. C. Lipid and energy contents in the bodies of queens of Atta sexdens rubropilosa Forel (Hymenoptera, Formicidae): pre-and post-nuptial flight. Revista Brasileira de Entomologia. 56 (1), 73-75 (2012).
  60. da Silva Camargo, R., Forti, L. C. Queen lipid content and nest growth in the leaf cutting ant (Atta sexdens rubropilosa) (Hymenoptera: Formicidae). Journal of Natural History. 47, 65-73 (2013).
  61. Camargo, R. S., Forti, L. C., Fujihara, R. T., Roces, F. Digging effort in leaf-cutting ant queens (Atta sexdens rubropilosa) and its effects on survival and colony growth during the claustral phase. Insectes Sociaux. 58 (1), 17-22 (2011).
  62. Mota Filho, T. M. M., Garcia, R. D. M., Camargo, R. S., Stefanelli, L. E. P., Forti, L. C. Observations about founding queens (Atta sexdens) and their unusual behavior. International Journal of Agriculture Innovations and Research. 9, 352-357 (2021).
  63. Barcoto, M. O., Pedrosa, F., Bueno, O. C., Rodrigues, A. Pathogenic nature of Syncephalastrum in Atta sexdens rubropilosa fungus gardens. Pest Management Science. 73 (5), 999-1009 (2017).
  64. Silva, A., Bacci, M., Pagnocca, F. C., Bueno, O. C., Hebling, M. J. A. Production of polysaccharidases in different carbon sources by Leucoagaricus gongylophorus Möller (Singer), the symbiotic fungus of the leaf-cutting ant Atta sexdens Linnaeus. Curr. Microbiology. 53 (1), 68-71 (2006).
  65. Majoe, M., Libbrecht, R., Foitzik, S., Nehring, V. Queen loss increases worker survival in leaf-cutting ants under paraquat-induced oxidative stress. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 376 (1823), 20190735 (2021).
  66. Della Lucia, T. M. C., Peternelli, E. F. O., Lacerda, F. G., Peternelli, L. A., Moreira, D. D. O. Colony behavior of Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae) in the absence of the queen under laboratory conditions. Behavioural Processes. 64 (1), 49-55 (2003).
  67. Sales, T. A., Toledo, A. M. O., Zimerer, A., Lopes, J. F. S. Foraging for the fungus: why do Acromyrmex subterraneus (Formicidae) queens need to forage during the nest foundation phase. Ecological Entomology. 46 (6), 1364-1372 (2021).
  68. Forti, L. C., et al. Do workers from subspecies Acromyrmex subterraneus prepare leaves and toxic baits in similar ways for their fungus garden. Neotropical Entomology. 49 (1), 12-23 (2020).
  69. Dorigo, A. S., et al. Projeto Primeiros Passos na Ciência: rompendo barreiras sociais e estreitando laços entre a comunidade acadêmica e o ensino médio público. Revista Brasileira de Extensão Universitária. 11 (1), 47-59 (2020).

Tags

Biologie Nummer 186
Verzameling en langdurig onderhoud van bladsnijdende mieren (<em>Atta</em>) in laboratoriumomstandigheden
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Nogueira, B. R., de Oliveira, A. A., … More

Nogueira, B. R., de Oliveira, A. A., da Silva, J. P., Bueno, O. C. Collection and Long-Term Maintenance of Leaf-Cutting Ants (Atta) in Laboratory Conditions. J. Vis. Exp. (186), e64154, doi:10.3791/64154 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter