The adaptive significance of communication and learning in bees

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ID Serval
serval:BIB_8A6794AB9BA7
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Titre
The adaptive significance of communication and learning in bees
Auteur(s)
I'ANSON PRICE Robert
Directeur(s)
Keller Laurent
Codirecteur(s)
Gruter Christoph
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Adresse
Faculté de biologie et de médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne
SUISSE

Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2018
Langue
anglais
Résumé
Thesis summary
Social learning is a widely used strategy for acquiring information in the animal kingdom. Adaptive information can be obtained, potentially, without incurring the costs that corne with learning alone and theory suggests that the information obtained should be high quality. Indeed, social learning was once considered to be inherently adaptive. However, the benefit gained from copying will vary depending on the context.
Social irisect colonies, potentially made up of tens of thousands of individuals, rely on social learning to share important information. A worker in a colony receives information from its immediate environment and behaves following rules that have been shaped by natural selection. There is no central control; instead activities are regulated through the décisions made by individuals. When setting off on a foraging trip, social insect foragers have the option to (i) explore the environment for a new food site, (ii) return to a known food site using previously acquired memory (so-called private information), or (iii) use socially acquired information from another insect about a food site. Each strategy has costs and benefits associated with it. This thesis looks at the évolution foraging communication systems and if and how they offer success to colony foraging.
The thesis begins with a review of what we know about the évolution of a communication system known as the honeybee waggle dance. This communication allows bees to guide nest-mates to high quality food. Continuing with honeybees, an experiment was carried out to assess the value of the communication. 1 found that sharing information on the location of resources does not improve long term colony foraging success and in fact, in challenging environments, the costs of using it may outweigh the benefits. Colonies with unreliable information achieved greater foraging success because bees learned about the value of information and reduced their use of it. In doing so, forager bees avoided the associated time and e'nergetic costs. In colonies with reliable information, the information appears to have little value in the human-modified environment in which experiments were conducted. Agent based simulations support the finding that, in some environments, the costs of communication can outweigh its value. While human modification of the environment is a major reason for honeybee colony décliné in developed countries, until now it has not been tied to the specific recruitment communication of honeybees.
Communication is hugely important for social insects, but as yet, there is little information on how variation in size between two individuals may affect the efficiency of information transfer. We carried out an experiment assessing the effect of différent factors on size and variation in size of foragers. We found that foragers increased in size over the foraging season and that larger colonies have larger bees. Size variation was very small, within and between colonies, this may allow for more efficient transfer of information between workers but further research on this question is required.
Experiments using stingless bees were carried out in Sao Paulo, Brazil. It is hypothesised that being able to direct foragers to a specific food site should lead foragers to return to the colony with forage of greater quality. Contrary to expectation, foragers that were guided to a food site did not return to the colony with significantly higher quality forage than foragers that did not have this information; nor did they have greater foraging success or shorter foraging trip durations. It appears that communication that guides foragers is used to serve stingless bees in a way other than maximising resource quality.
We find that social information does not offer the benefits to colony foraging that we predicted. Furthermore, the study provides evidence that, rather than genetically predetermined "rules of thumb" governing social information use stratégies, honeybees may be able to flexibly adjust their use of social information with reference to its value. The project has revealed impressive feats of learning by insects and added new information to the understanding of information-use by social insect foragers.
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L'apprentissage social est une stratégie largement utilisée pour acquérir de l'information dans le règne animal. L'information adaptative peut être potentiellement obtenue sans subir les coûts associés à l'apprentissage personnel. En effet, l'apprentissage social était autrefois considéré comme étant intrinsèquement adaptatif. Toutefois, le bénéfice obtenu en copiant un comportement peut varier selon la situation, ce qui signifie que les stratégies d'apprentissage social des animaux devraient être flexibles.
Les colonies d'insectes sociaux, potentiellement composées de dizaines de milliers d'individus, dépendent de l'apprentissage social pour partager des informations importantes. Chaque ouvrière d'une colonie reçoit des informations de son environnement immédiat et se comporte selon des règles qui ont été façonnées par la sélection naturelle. Il n'y a pas de contrôle central ; les activités dépendent plutôt directement des décisions prises par les individus.
Lors d'une récolte de nourriture, les insectes sociaux ont le choix de (i) explorer l'environnement afin de découvrir un nouveau site de nourriture, (ii) retourner à un site de nourriture connu en utilisant leur mémoire (on parle alors d'information privée), ou (iii) de se servir d'information socialement acquise provenant d'un autre individu à propos d'un site de nourriture. Chaque stratégie a des coûts et des bénéfices associés. Le bénéfice relatif de l'information sociale dépendant de conditions particulières, les individus devraient adopter des stratégies flexibles qui dictent quand utiliser un type particulier d'information.
La« danse en huit» des abeilles domestiques permet aux abeilles ayant découvert une source de nourriture de haute qualité d'y diriger ses congénères. J'ai effectué des expériences en me focalisant sur la valeur adaptative de l'information de cette danse quant au succès de butinage de la colonie. j'ai découvert que l'information de la « danse en huit» n'améliore pas le succès de butinage de long-terme de la colonie et qu'en réalité, dans des environnements difficiles, utiliser cette information a un coût qui dépasse son bénéfice. Les colonie dépourvues d'information apportées par la danse sont en effet parvenues à un meilleur succès de butinage, et cela parce que les abeilles sont parvenues à apprendre à se méfier de l'information de la danse et à réduire son usage. En réduisant leur utilisation de la danse, les butineurs en ont évités les coût associés, ce qui sous-entend que l'information provenant de la danse paraît avoir une valeur limitée au sein de l'environnement des expériences conduites. Les données présentées dans ces travaux suggèrent que butiner dans des environnements perturbés par l'activité humaine est difficile. Bien que les modifications de l'environnement par l'humain est un raison majeure et connue pour expliquer le déclin des colonies d'abeilles au seins des pays industrialisés, cela n'a jamais été relié jusqu'à aujourd'hui à la spécificité des méthodes de butinage des abeilles domestiques. Il s'agit à notre connaissance de la première étude combinant des données empiriques et théoriques pour montrer que (a) le coût de la communication peut outrepasser sa valeur pour la colonie d'un insecte social et (n) que les insectes peuvent évaluer et apprendre la valeur d'un signal de communication et réduire en conséquence leur utilisation de ce signal.
De plus, des expériences sur des abeilles sans aiguillon ont été effectuées à Sao Paulo, au Brésil. Nous avons étudié 13 espèces d'abeilles réparties sur une surface d'environ 1km2 Une hypothèse attendue pourrait qu'être capable de diriger les butineuses vers un site de nourriture spécifique leur permet de retourner à la colonie avec une récolte de melleure qualité. Contrairement à cet attendu, les butineuses appartenant à des espèces capables recruter massivement d'autre butineuses ne sont pas retourné à leur nid avec une qualité de nourriture significativement plus élevée que les autres espèces. Aucun effet n'a également été détecté en terme de succès de butinage ou de durée de la récolte. Il apparaît ainsi que chez les abeilles sans aiguillon, le recrutement de nouvelles butineuses est utilisé pour une autre raison que l'optimisation de la qualité de la nourriture.
En conclusion, nous avons pu mettre en évidence que l'information transmise socialement ne présente pas les bénéfices auxquels on pourrait s'attendre en terme de butinage. De plus, ces travaux mettent en évidence que plutôt que des déterminants génétiques gouvernant les stratégies d'utilisation de l'information, les abeilles domestiques pourraient être capable d'ajuster avec flexibilité l'utilisation d'une information selon sa fiabilité. Ce projet révèle ainsi d'impressionantes capacité d'apprentissage par les insectes et approfondit notre compréhension de l'utilisation de l'information par les insectes sociaux.
Création de la notice
14/05/2018 9:28
Dernière modification de la notice
20/08/2019 15:49
Données d'usage