Life duration and turnover of foragers in the antCataglyphis Bicolor (Hymenoptera, Formicidae)

Summary

• 1) Foraging workers of nests ofCataglyphis bicolor Fabricius in a study area in Southern Tunisia, were captured, individually marked, and released. Subsequent censuses showed a constant daily loss of 16.4% in the number of individuals. Evidence is given that the losses are due to high mortality risk which the foragers may incur, particularly a substantial predation pressure (mainly by spiders and robber-flies). Therefore, foraging workers experience an expected half life time of 4.2 days and a life expectancy of 6.1 days.

• 2) In a field experiment, workers of different ontogenetic stages (callows, repletes, interior workers, and foragers) were collected from the secondary nest of a polydomous colony, individually marked and then introduced to the nearby undisturbed main nest of this colony. The foraging behaviour of these individuals, after their appearance as foragers, was then recorded during two months. The introduced callows remained in the nest for approximately four weeks (range 10 to 43 days) before they started to forage. From the sequence of appearance of the various introduced groups, it is concluded that workers may first serve as repletes, and then seem to carry out other interior duties before they finally appear outside the nest and start to forage.

• 3) The total number of foragers of the main nest did not change significantly during the experiment (averaging approximately 290 foragers during the summer months). The experiment thus suggests the occurrence of a high turnover of workers that eventually leads to the replacement of foragers by callow production. The number of ants foraging on a census day could be predicted by a model taking into account the date of appearance of replacement workers and a constant daily forager mortality.

• 4) The observation of individually known ants showed that the number of foraging runs/individual/day does not increase with the number of days the ant has already foraged. On the other hand, the duration of runs increased considerably (from 23 min in the first few runs to 62 min a week later). Similarly, the foragers are more likely to find a food item in a run with increasing foraging are (finds in 25% of the number of runs at the beginning of a foraging career, 80% after a week).

• 5) This short life duration of foragers could impose a major constraint on opportunities to learn about the environment, e.g. to sample the locations of food. In the foraging system ofCataglyphis the rapid replacement of foragers might also be important for the number of ants, foraging in any one direction from the nest, to be adjusted according to changes in food availability.

Zusammenfassung

• 1) In einem Untersuchungsgebiet in Südtunesien wurden futtersuchende Arbeiterinnen an Nestern vonCataglyphis bicolor Fabricius gefangen, individuell markiert und wieder freigelassen. Spätere Zählungen ergaben einen konstanten täglichen Verlust von 16.4% der markierten Individuen. Wie dargelegt wird, beruhen die Verluste wahrscheinlich auf hohen Mortalitäts-Risiken, denen die futtersuchenden Tiere ausgesetzt sind. Im besonderen wird ein hoher Räuberdruck vermutet, vor allem durch Spinnen und Raubfliegen. Futtersuchende Arbeiterinnen haben deshalb eine Halb-Lebenszeit von 4.2 Tagen und eine durchschnittliche Lebenserwartung von 6.1 Tagen.

• 2) Arbeiterinnen verschiedener ontogenetischer Stadien (Jungtiere, Speichertiere, Innendienst-Arbeiterinnen, Futtersucherinnen) wurden für ein Feldexperiment aus einem Sekundärnest einer polydomen Kolonie gesammelt und dem nicht gestörten Hauptnest zugesetzt. Sobald diese Individuen als futtersuchende Tiere ausserhalb des Nests erschienen, wurde ihr Verhalten über zwei Monate an Zähltagen beobachtet. Die zugesetzten Jungtiere blieben für etwa vier Wochen im Nest (Schwankungsbreite 10 bis 43 Tage), bevor sie die Futtersuche aufnahmen. Aus der Abfolge des Erscheinens der verschiedenen zugesetzten Gruppen wird abgeleitet, dass Arbeiterinnen zuerst als Speichertiere dienen, dann Innendienst-Arbeiten verrichten und schliesslich ausserhalb des Nests erscheinen, um auf Futtersuche zu gehen.

• 3) Die gesamte Anzahl futtersuchender Tiere des Hauptnests änderte sich nicht signifikant während des Experimentes (durchschnittlich etwa 290 Arbeiterinnen während der Sommermonate). Das Experiment lässt daher einen hohen Umsatz an Arbeiterinnen vermuten, der schliesslich zum Ersetzen von futtersuchenden Tieren führt. Die Anzahl der futtersuchenden Tiere kann für die Zähltage anhand eines Modells, welches den Zeitpunkt des Erscheinens der Arbeiterinnen und eine konstante tägliche Sterberate berücksichtig, berechnet werden.

• 4) Die Beobachtung individuell markierter Ameisen zeigte, dass die Anzahl von Futtersuchläufen pro Individuum und Tag nicht zunimmt mit zunehmendem Alter. Andererseits stieg die Laufdauer beträchtlich an (von 23 Min. in den ersten Läufen auf 62 Min. nach einer Woche). Auch finden ältere Tiere während eines Futtersuchlaufes mit grösserer Wahrscheinlichkeit ein Futterstück (Funde waren anfangs in 25%, eine Woche später aber in 80% aller Läufe zu beobachten).

• 5) Diese kurze Lebensdauer einer futtersuchenden Arbeiterin dürfte dem Tier wenig Gelegenheit geben, etwas über den momentanen Zustand der Umwelt, z.B. die augenblickliche Verteilung des Futters, zu lernen. Im Futtersuchsystem vonCataglyphis könnte der rasche Ersatz von Tieren auch wichtig sein, um die Anzahl der Ameisen, die in einer bestimmten Richtung vom Nest nach Futter suchen, den Schwankungen im Futterangebot anzupassen.