Resolución de problemas en hormigas cortadoras de hojas: Factores implicados en la resolución individual versus colectiva

Abstract

Una de las ventajas de vivir en grupo es la posibilidad de resolver de manera colectiva aquellos problemas que superan la capacidad cognitiva y/o física de los individuos. Definir qué factores determinan las estrategias de resolución (i. e., individual y/o colectiva) que los organismos sociales utilizan para resolver sus problemas es importante para comprender la evolución y el mantenimiento de la vida en grupo. Sin embargo, los estudios al respecto son escasos. En esta tesis describí cómo las hormigas cortadoras de hojas resuelven individual y colectivamente dos tipos de problemas que afectan negativamente el ingreso de recursos a la colonia: el viento y la presencia de obstáculos en los senderos de forrajeo. Además, estudié los posibles factores que pueden afectar la decisión sobre qué estrategias de resolución utilizar. Encontré que el viento afecta negativamente el movimiento de las obreras provocando que el ingreso de material vegetal se reduzca un ~ 70 % cuando el viento aumenta 1 km/h. Para mitigar estos efectos negativos, las obreras utilizan ambas estrategias de resolución: individual y colectiva. Individualmente, las obreras seleccionaron cargas que interceptan menos al viento; es decir, cargas de menor área, más livianas y alargadas. Gracias a este ajuste en el tamaño, masa y forma de las cargas, las obreras son capaces de ingresar material vegetal al nido pese a las condiciones ventosas. Mientras que colectivamente, las colonias asignaron obreras de mayor tamaño las cuales lidian mejor con los efectos negativos del viento. Esta respuesta colectiva redujo un 32% el efecto negativo del viento. En cuanto a la presencia de obstáculos en los senderos de forrajeo, encontré que tanto el tamaño del obstáculo como el flujo de hormigas determinan el costo para la colonia (medido como la reducción en el flujo de hormigas en el sendero). En concordancia, laxiidecisión sobre remover o no un obstáculo dependió de este costo. Cuando el costo superó el 50% de reducción en el flujo de hormigas, las hormigas siempre removieron los obstáculos. Además, al aumentar el tamaño del obstáculo el número de hormigas removiendo aumentó, pero cuando el obstáculo fue muy grande y el flujo de hormigas en el sendero alto, las colonias asignaron un menor número de hormigas a la remoción. Por último, el tamaño del obstáculo y el flujo de hormigas afectaron la eficacia de las resoluciones individuales y colectivas. Aquellos obstáculos muy grandes solo pudieron ser removidos colectivamente y al aumentar el flujo de hormigas aumentó la eficacia de las resoluciones colectivas pero disminuyó la eficacia de las individuales. Estos resultados resaltan que tanto características intrínsecas como extrínsecas al obstáculo determinan cuándo y cómo se resuelve un problema; y que las colonias ajustan el número de individuos asignados a la resolución de problemas de acuerdo a las limitaciones individuales (i.e., ineficiencia) y la interacción entre los individuos (i.e., interferencia). Esta tesis ilustra cómo los organismos que viven en grupo se ven beneficiados de la posibilidad de solucionar de manera colectiva aquellos problemas que exceden las capacidades individuales.

One advantage of sociality is the option to collectively solve those problems that overcome cognitive and/or physical individual capacities. Defining what factors determine strategies solving (i. e., individual or collective) used by social organisms is important to understand the evolution and maintaining of life in group. Even though, studies about this are limited. In this thesis, I described how leaf-cutting ants resolve two kinds of problems that negatively affect the amount of resources delivered to the nest: wind and presence of obstacle in the foraging trails. In addition, I studied the factors that can affect the decision about what strategies-solving is used. I found that wind negatively affected the ant movement reducing the foraging rate by ~70% when wind speed increased 1 km/h. To mitigate these negative effects, workers used both strategies: individual and collective. Individually, in windy conditions workers selected loads with less wind interception, that is, smaller, lighter and more rectangular loads. Thanks to this response, workers were able to deliver resources to the nest. While collectively, colonies increased the number of workers that deal better with windy conditions. This collective response reduces by 32% the negative effect of the wind on their foraging. Regarding the presence of obstacles in foraging trails, I found that both obstacle size and ant flux in the trail determine the cost for the colony (measured as reduction in ant flux). Accordingly, the decision about obstacle removing depended on this cost; when it was bigger than 50%, ants always removed. Furthermore, bigger obstacles were removed by a bigger number of ants, but when the obstacle was too big or the ant flux high colonies allocated a lower number of ants to remove. Finally, obstacle size and ant flux affected efficacy of individual and collective xiv solutions. Those obstacles too big could only be removed collectively, and efficacy of collective solutions increased with ant flux while efficacy of individual ones decreased. The results highlight that both intrinsic and extrinsic characteristic determine when and how a problem is resolved, and that colonies adjust the number of individuals assigned to a solution depending on individual limitation and interaction among individuals. To finish, the thesis illustrates one advantage of living in groups: the option of collectively solving those problems that exceed individual capacities thanks to collective solutions