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Benefits of aggregation in Tetranychus urticae

Authors: Le Goff, Guillaume;

Benefits of aggregation in Tetranychus urticae

Abstract

In this PhD thesis, we investigate the aggregation and cooperation mechanisms in the phytophagous mite Tetranychus urticae and more particularly to how they adjust their social organization in function of the environmental conditions and their needs. This type of behavior is usually studied from a functional point of view while the mechanisms that are at the origin are however not well understood. Therefore, it is necessary to study both the behavioural relationships between individuals and the fitness of resulting collective productions, to understand the mechanisms behind the emergence of sociality. T. urticae is considered as a major pest and most of research done was on its control whereas its social behaviours is poorly understood. However, T. urticae has several interesting and necessary prerequisites to a social organization (group living, building of a common web, heterogeneous distribution). Our first step was to analyse the impact of group living compared to solitary individuals on fitness. We observed that grouped mites produced significantly more eggs and faecal pellets (silk production indicator) per mite per day. Moreover, single mites had a higher death rate than mites living in groups. We assumed that mites could benefit from the silk production of other individuals to invested resources in other activities such as eggs or faecal pellets production. Furthermore, we showed an impact of the genetic origin of individuals on this group; the productions of feces decreased in the presence of unrelated individuals. In the second part, we studied the mechanisms controlling the aggregate behaviour of T. urticae. Our work showed an influence of the genetic composition of the group on the spatial distribution of individuals. For instance, the interindividual distances increases with inbreeding. Furthermore, we observed a recruitment process for the whole plant infestation, that allows the mites to form large aggregates in a same part of the host-plant and to benefit from group living advantages (e.g. Allee effect, dilution effect, common web building). The last step of this study concerned the communication mechanisms between individual. We studied the influence of the presence of silk on the spatial distribution and behaviour of individuals. Our results showed a modulation of the attraction to silk according to its age and the level of starvation. Indeed, fed females were more attracted by fresh silk, while starved females were more attracted by zones without silk. This showed that the silk could be an indicator of the presence of conspecifics which would therefore, influence the spatial distribution. A fed idividuals would look for the presence of silk/conspecific whereas starved individuals would avoid silk to decrease the risk of competition. This work contributed to define the social status of T. urticae and to understand the group-living mechanisms present in this species. It underlines also the key role played by the genetic background of individuals on their spatial distribution and their life history traits, which let us suppose a kin discrimination ability in that species. Dans cette thèse de doctorat, nous nous sommes intéressés au comportement agrégatif de l'acarien tisserand Tetranychus urticae et plus particulièrement à comment ils ajustent leur organisation sociale en fonction des conditions environnementales et de leurs besoins. Ce type de comportement est généralement étudié d'un point de vue fonctionnel tandis que les mécanismes qui en sont à l'origine ne sont en revanche pas bien compris. C’est pourquoi il est nécessaire d’étudier à la fois les relations comportementales inter-individuelles et la valeur adaptative des productions coopératives en résultant, pour décrypter les mécanismes à l’origine de l’émergence de la socialité. T. urticae est avant tout considéré comme un ravageur de culture, les études le concernant se sont dès lors concentrées sur les moyens permettant de le contrôler. Cependant, T. urticae présente plusieurs prérequis intéressants et nécessaires à une organisation de type sociale (vie en groupe, construction d'une toile commune, distribution hétérogène). La première étape de cette étude a consisté à comparer la valeur adaptative d'individus vivant en groupe à celle d'individus isolés. Nous avons observés que des individus groupés produisaient significativement plus d'oeufs et de fèces (indicateur de production de soie) par individu et par jour. De plus, les individus isolés ont un taux de mortalité plus important que les individus vivant en groupe. Ces derniers ont probablement bénéficié de la production de soie des autres acariens et ont alors pu investir leurs ressources dans d'autres activités, telle que la production d'oeufs ou de fèces/soie. Par ailleurs, nous avons observé un impact de l'origine génétique des individus sur cet effet de groupe avec une diminution de la production en fécès/soie en présence d'individus non apparentés. Dans la deuxième partie, nous avons étudié les mécanismes contrôlant le comportement agrégatif de T. urticae. Nous avons observé une influence de la composition génétique du groupe sur la distribution spatiale des individus. En effet, la distance inter-individuelle augmente avec la consanguinité. De plus, nous avons observé un procédé de recrutement lors de l'infestation des plants, ce qui permettrait aux acariens de former des agrégats dans des parties bien précises de la plante et de bénéficier ainsi des avantages à vivre en groupe (Effet Allee, effet de dilution, toile commune...). La dernière étape de cette étude concerne les mécanismes de communication entre individus. Nous avons étudié l’influence de la présence de soie sur la distribution spatiale et le comportement des individus. L’attractivité de la soie est modulée en fonction de son âge et du niveau de satiété des individus: les femelles nourries sont attirées par la soie fraiche tandis que les femelles affamées sont attirées par les zones sans soie, quel que soit l'âge de cette soie. T. urticae se servirait donc de la soie comme d'un indicateur de la présence de conspécifiques, ce qui influencerait la distribution spatiale des individus. Un individu nourri va rechercher la présence de soie et donc de conspécifique, tandis que des individus affamés va fuir la soie pour diminuer les risques de compétition. Ce travail est une contribution à la définition du statut social de T. urticae ainsi qu'à la compréhension des mécanismes régissant leur vie en groupe. Cette étude souligne également le rôle que semble jouer l'environnement génétique des individus sur leur distribution spatiale ainsi que sur leurs traits d'histoire de vie, laissant ainsi supposer une capacité de reconnaissance de parenté chez cette espèce. (BIOL 3) -- UCL, 2011

Country
Belgium
Related Organizations
Keywords

Aggregation, Group effect, Silk, Behaviour, Tetranychus urticae, Sociality

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